2025【基于单片机和无线传感器网络的智能节水灌溉系统设计11000字】.doc

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基于单片机和无线传感器网络的智能节水灌溉系统设计

【摘要】基于无线传感器网络的智能节水灌溉系统可实现用水自动化、定量化、远程监测管控。这有利于根据实际情况实行精准灌溉，提升灌溉质量和效益，实现水资源合理利用。本课题介绍了一种基于无线传感器网络、STC12C5A60S2单片机的智能节水灌溉系统的底层设计，实现环境参数的实时数据采集、分析，并且通过Zigbee通信模块与控制中心进行信息交互，最后控制中心通过数据分析，做出决策指令。通过STC12C5A60S2的快速、灵活控制，PC机的强大监测与管理能力，使得该方案具有稳定性好、数据传送可靠、使用灵活等特点。同时，针对农田灌区数据量大、实时传输困难等问题，采用无线传感器网络技术，解决了配线不便、灵活性差等问题，实现了田间地情连续监控和自动控制，提升了灌溉用水量的利用率。

【关键字】智能节水灌溉系统；Zigbee；无线传感器网络；STC12C5A60S2单片机

目录

TOC\o1-3\h\u1引言 1

1.1研究背景 1

1.2国内外研究现状 1

1.3研究目标及意义 1

1.4本文结构安排 1

2需求分析 2

2.1功能需求分析 2

2.2开发工具及环境介绍 3

3系统总体方案设计 4

3.1系统方案设计 4

3.2系统工作原理 5

3.2.1Zigbee通信节点 5

3.2.2土壤湿度节点 5

3.2.3温湿度节点 6

3.2.4光照强度节点 6

3.2.5显示电路节点 7

3.2.6驱动电路节点 7

3.2.7按键节点 7

4系统硬件设计 8

4.1Zigbee通信节点设计 8

4.2土壤湿度节点设计 8

4.3温湿度节点设计 9

4.4光照强度节点设计 9

4.5显示电路节点设计 10

4.6驱动电路节点设计 10

4.7按键节点设计 11

5系统软件设计 11

5.1Zigbee通信节点设计 11

5.2土壤湿度节点设计 12

5.3温湿度节点设计 13

5.4光照强度节点设计 14

5.5显示电路节点设计 15

5.6驱动电路节点设计 15

5.7按键节点设计 16

6系统功能测试 17

7总结 23

1引言

1.1研究背景

我国是一个以农业为主的国家，全国范围内，农业用水占到了65%左右，其中灌溉用水占了很大比重。更值得一提，我国是一个水资源短缺、农业用水利用率低的国家。在我国，实行精准灌溉，提高灌溉质量和效益，实现水资源合理利用显得相当重要。由此可见，农业节水具有巨大潜力，发展节水型农业是解决水资源短缺、推进农业可持续发展的关键REF_Ref19796\r\h[1]。

在这一背景下，以无线传感器网络为核心的智能节水灌溉系统应运而生，以节水为主要目标，采用了先进的土壤湿度、温湿度和光照强度传感器，实现实时监测土壤的综合状况和作物需水量，并以无线传感器网络为中介，向控制系统传输数据信息。只需要有一个人或者根本不需要有人介入，就能使农作物得到实时的灌溉。此外通过进一步设置自动灌水阈值，可以有效地解决传统的灌溉用水的不确定因素，可以更加精确地控制每一次的灌水量，避免浪费。

1.2国内外研究现状

由于国外应用比较早，国外的智能化节水灌溉技术已逐渐成熟，并广泛推广应用，比如以色列的温室滴灌技术。利用智能节水技术，对农田的水分、气温进行实时监控，利用以上的智能信息，对当日的灌溉标准进行再计划和编制，确保了各个区域的灌溉品质得到及时的记录和监控。当前，一些国家采用了较为先进的智能节水灌溉系统，以较好的改造和转变了现代化的非充分灌溉方式，并且继续向全自动化灌溉的方向发展REF_Ref27739\r\h[2]。

然而，在我国，智能节水灌溉技术起步较晚，至今还没有建立起一套完整的系统与技术体系。相比较于国外，我国在智能灌溉技术方面的研究稍逊一筹。目前，国内的智能节水灌溉系统以进口为主，同时也自主研发一些智能节水灌溉技术。我国的温室设施农业中，智能化节水灌溉的应用较为广泛，而大田农业却鲜有涉猎。而无线传感器网络这一技术正扮演着我国智能节水灌溉方面的一颗冉冉升起的新星。这种智能节水灌溉技术充分利用了远程通信的优点，既可以缩短线路布局，又可以降低设备费用，节约投资，从而达到事半功倍的目的。

1.3研究目标及意义

智能节水灌溉系统是借助无线传感器网络技术获取土壤信息实现分析、管理、灌溉。智能节水灌溉系统通过在灌区设置若干个无线传感器节点，实现对农田情况的实时监测，有效地提升了灌溉用水的利用率REF_Ref17248\r\h[3]。本课题是使