智能微喷灌控制系统设计
本文是关于一款智能微喷灌控制器的介绍。它的控制核心是AT89C52单片机。与以往的市场上常见的喷灌控制器相比，它不仅具备造价低、性价比高的特点，它还有它自己特有的功能：（1）它具有多路控制功能，实质上能控制四组喷头同时完成用户的不同的定时要求；（2）它具有多种模式功能，用户可以根据自己的需要选择不同的控制模式；（3）它具有无人喷灌功能，即用户可以灵活设置每天的喷灌程序，甚至可以根据作物的生长特点来为作物设定程序。本文详细地阐述了从硬件设计和软件设计两个方面，该控制器是如何开发的过程。它的控制核心是目前流行使用的AT89C52单片机，硬件部分由电源模块、按键及显示接口电路、数据采集电路、输出驱动电路等组成的；软件部分则是使用目前最流行也是最基础的MCS-51系列单片机开发软件—Keil软件进行编写，软件功能模块包括：主程序、系统时钟程序、按键识别和处理程序、显示程序等。关键词 智能，微喷灌，单片机，AT89C52，硬件设计，软件设计目录
1 绪论 1
1．1 研究背景 1
1．2 国内外自动喷灌的研究现状 2
2 系统总体设计 4
2.1 系统总体设计 4
2.2 操作界面及控制系统功能说明， 4
3 系统硬件部分设计 5
3.1 系统的微处理器 5
3.2 系统时钟电路及系统功能复位电路设计 8
3.3 系统显示电路及控制电路设计 10
3.4 系统数据采集电路设计 11
3.5 系统电源模块设计 13
4 系统软件部分设计 13
4.1 编译系统环境 13
4.2 系统的主程序----软件控制核心 14
4.3 系统按键识别与处理程序 15
4.4 系统时钟驱动程序 16
4.5 用户数据显示程序 18
结 论 20
致 谢 21
参 考 文 献 22
附件A:硬件电路图 24
附件B:源程序 25
1 绪论
1.1 研究背景
众所周知，水是人类生存不可缺少的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
键识别与处理程序 15
4.4 系统时钟驱动程序 16
4.5 用户数据显示程序 18
结 论 20
致 谢 21
参 考 文 献 22
附件A:硬件电路图 24
附件B:源程序 25
1 绪论
1.1 研究背景
众所周知，水是人类生存不可缺少的条件之一，当然，大自然的可持续发展也离不开它。虽然我国的淡水资源总量在世界无水国家里面排到了第4名，如果总量以百分比来形容的话，我国就有6%，但是我国的人口有接近14亿之多，人口总数世界第一，导致淡水资源除以人口就仅仅只有2300立方米，并且这个数字也仅仅只有世界人平均的四分之一，同时相关机构经过严格的统计之后，发现我国在世界中属于严重缺少水资源的国家，而统计有这种情况的国家仅仅只有13个国家，令人不敢想象[1]。有相关方面的专家曾经发出警告，按照现在的状况发展到2030年，我国缺水总量将达到600亿立方米以上，缺水地区将会增加，人均供水量将会十分严重的不足[2]。
我国是一个农业大国，发展农业不可缺少的就是水资源，但是我国水资源短缺，所以要想发展我国农业，大力推进节水农业是不可避免的趋势[3]。推进节水农业，其实就是让节水灌溉的技术变得更加先进，因为它是节水农业的核心内容，而它主要目的就是利用现代先进的科技技术将水通过一定的设备均匀的撒到农作物的土壤里，这样就可以让农作物之间的土壤保持在适合农作物生长的状况，从而降低水的损失率[4]。正因为专家们不断研究，一种全新的技术就应运而生---微喷灌技术，从实际上来讲，它既不是喷灌，也不是滴管，而是介于二者之间的一种灌水方法。
喷灌是喷水灌溉的缩写。它主要是给予水一定的压力让其通过管道流到田间，由管道装备的喷头或喷嘴将其喷到空中，变成水滴如同降雨一般比较均匀地喷洒在种植区域。喷灌设备的工作原理就是给水压力，让其经过喷头喷到一定高度的空中变成雨滴，这种设备不适用于花园以及菜园等，正因如此，微型喷灌即微喷灌设备就研发出来了，它喷出来的水因为压力小导致水细如牛毛，所以特别适用于那些容易被大水滴毁坏的作物如蔬菜和花卉等的灌溉。而且正因为微喷灌有这一特点，那些对土壤湿度以及对空气湿度严格要求的农作物都采用这种技术。滴管顾名思义就是滴水灌溉，即利用专门的管道将水一滴一滴地通过事先装好的孔口或滴头送到土壤里面。
微喷灌是通过一系列专门生产的设备，给予水一定的力量，使其通过喷头或喷嘴进入到距离地面1m左右的空中，让它变得非常微小的水滴，均匀地降落在农作物的周围地面上[5]。水变成的水滴如同春雨一般细小，不仅能让水雾笼罩在作物间，而且它的这个特点能够让土壤补充水分，同时可以改善田间作物之间的气候。在干旱季节，使用这种设备能够有效的减少或解决因为相关因素导致的农作物的午睡现象，同时能够保证灌溉的农作物生长状况正常[6]。
应用微喷灌设备最佳之处在于因为这种将水变成雾，雾对农作物的打击力几乎没有，所以那些容易损伤嫩叶的农作物可以正常生长，由此可见微喷灌设备的应用的场合十分广泛。
根据相关统计机构的数据显示，截止2016年我国已经有高达180万公顷面积的农田使用了根据这种新型的微喷灌技术研制的机器，这个数据在我国可以灌溉的农田里占了百分之四，同时也占了应用节水技术农田的百分之八[7]。
由此可见，我国要想发展节水灌溉，微喷灌技术方向将是我国主要利用方式，这种技术将会占据比其他技术更加广泛的应用在我国的现代农业里的一个方面----设施农业。
1.2 国内外自动喷灌的研究现状
随着科技的发展，现代农业上也摆脱了以往人工工作的方式，而设施农业就是其中最为广泛使用的方式，这种方式的核心是喷灌，人们为了更加解放自己的双手所以对设施农业的自动化研究也在不断地向前进。从喷灌技术的发展来看，国外是较早的在喷灌自动化这一方向前进的，正因为如此基本上世界上的发达国家如美国，法国等都已经大规模的采用这种技术来高效的发展农业。
在世界上，微喷灌技术的发展最具典型和代表的国家，很多人都首推的是以色列。许多家以微喷灌技术在世界知名的公司总部就设立在以色列，这些公司都普遍利用微型机来控制他们公司自己研制的微喷灌系统，他们公司的产品不仅配套齐全，而且产品的可靠性高同时产品自身的自动化程度高 [8]。他们公司的产品是根据土壤湿度等影响作物生长的因素来控制产品进行喷灌的原理研制的，除此以外这个产品还具备给用户带来方便的功能，比如自动给作物施药、肥等。
除了以色列这个国家，澳大利亚、荷兰等农业发展比较好的国家和地区也都有各自具有代表性的公司，他们在这一方面研制成功并做成一系列的产品。比如MR系列以及R系列等多个不同系列的产品就是由澳大利亚的Hardie Irrigation公司研发生产的[9]，而荷兰的一家公司生产的Priva产品就和以色列那些公司产品相似度非常高。
在国外发展现代农业技术的同时，我国是在1974年引入墨西哥一家公司的滴灌设备，来开始对现代农业技术方面的研究。从那时起，我国学者、专家们对微喷灌控制系统先后经历了引进、摸索、发展、徘徊、提高等这些阶段。下面对我国在这一方面发展的一些成果简要阐述：
第一阶段----引进（从20世纪70年代初开始），我国开始着手在这一方面进行摸索。6年之后，喷灌这一项目被中科院列为全国科技重点项目。相隔2年不到，原国家水利电力部即现在的水利部将这一项目作为重点推广的新型技术项目[10]。
第二阶段----摸索（距离引进技术间隔只有10年不到），我国已经约有500多家以喷灌技术为核心的产品厂家在各地冒起，为这一方面的技术发展提供了不可忽略的条件以及良好的研究环境氛围[11]。
第三阶段----发展（20世纪80年代到90年代），喷灌技术在我国主要的产品就是金属摇臂式的，这些产品形成了PY以及ZY等多个型号的系列[12]。
第四阶段----
1 绪论 1
1．1 研究背景 1
1．2 国内外自动喷灌的研究现状 2
2 系统总体设计 4
2.1 系统总体设计 4
2.2 操作界面及控制系统功能说明， 4
3 系统硬件部分设计 5
3.1 系统的微处理器 5
3.2 系统时钟电路及系统功能复位电路设计 8
3.3 系统显示电路及控制电路设计 10
3.4 系统数据采集电路设计 11
3.5 系统电源模块设计 13
4 系统软件部分设计 13
4.1 编译系统环境 13
4.2 系统的主程序----软件控制核心 14
4.3 系统按键识别与处理程序 15
4.4 系统时钟驱动程序 16
4.5 用户数据显示程序 18
结 论 20
致 谢 21
参 考 文 献 22
附件A:硬件电路图 24
附件B:源程序 25
1 绪论
1.1 研究背景
众所周知，水是人类生存不可缺少的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
键识别与处理程序 15
4.4 系统时钟驱动程序 16
4.5 用户数据显示程序 18
结 论 20
致 谢 21
参 考 文 献 22
附件A:硬件电路图 24
附件B:源程序 25
1 绪论
1.1 研究背景
众所周知，水是人类生存不可缺少的条件之一，当然，大自然的可持续发展也离不开它。虽然我国的淡水资源总量在世界无水国家里面排到了第4名，如果总量以百分比来形容的话，我国就有6%，但是我国的人口有接近14亿之多，人口总数世界第一，导致淡水资源除以人口就仅仅只有2300立方米，并且这个数字也仅仅只有世界人平均的四分之一，同时相关机构经过严格的统计之后，发现我国在世界中属于严重缺少水资源的国家，而统计有这种情况的国家仅仅只有13个国家，令人不敢想象[1]。有相关方面的专家曾经发出警告，按照现在的状况发展到2030年，我国缺水总量将达到600亿立方米以上，缺水地区将会增加，人均供水量将会十分严重的不足[2]。
我国是一个农业大国，发展农业不可缺少的就是水资源，但是我国水资源短缺，所以要想发展我国农业，大力推进节水农业是不可避免的趋势[3]。推进节水农业，其实就是让节水灌溉的技术变得更加先进，因为它是节水农业的核心内容，而它主要目的就是利用现代先进的科技技术将水通过一定的设备均匀的撒到农作物的土壤里，这样就可以让农作物之间的土壤保持在适合农作物生长的状况，从而降低水的损失率[4]。正因为专家们不断研究，一种全新的技术就应运而生---微喷灌技术，从实际上来讲，它既不是喷灌，也不是滴管，而是介于二者之间的一种灌水方法。
喷灌是喷水灌溉的缩写。它主要是给予水一定的压力让其通过管道流到田间，由管道装备的喷头或喷嘴将其喷到空中，变成水滴如同降雨一般比较均匀地喷洒在种植区域。喷灌设备的工作原理就是给水压力，让其经过喷头喷到一定高度的空中变成雨滴，这种设备不适用于花园以及菜园等，正因如此，微型喷灌即微喷灌设备就研发出来了，它喷出来的水因为压力小导致水细如牛毛，所以特别适用于那些容易被大水滴毁坏的作物如蔬菜和花卉等的灌溉。而且正因为微喷灌有这一特点，那些对土壤湿度以及对空气湿度严格要求的农作物都采用这种技术。滴管顾名思义就是滴水灌溉，即利用专门的管道将水一滴一滴地通过事先装好的孔口或滴头送到土壤里面。
微喷灌是通过一系列专门生产的设备，给予水一定的力量，使其通过喷头或喷嘴进入到距离地面1m左右的空中，让它变得非常微小的水滴，均匀地降落在农作物的周围地面上[5]。水变成的水滴如同春雨一般细小，不仅能让水雾笼罩在作物间，而且它的这个特点能够让土壤补充水分，同时可以改善田间作物之间的气候。在干旱季节，使用这种设备能够有效的减少或解决因为相关因素导致的农作物的午睡现象，同时能够保证灌溉的农作物生长状况正常[6]。
应用微喷灌设备最佳之处在于因为这种将水变成雾，雾对农作物的打击力几乎没有，所以那些容易损伤嫩叶的农作物可以正常生长，由此可见微喷灌设备的应用的场合十分广泛。
根据相关统计机构的数据显示，截止2016年我国已经有高达180万公顷面积的农田使用了根据这种新型的微喷灌技术研制的机器，这个数据在我国可以灌溉的农田里占了百分之四，同时也占了应用节水技术农田的百分之八[7]。
由此可见，我国要想发展节水灌溉，微喷灌技术方向将是我国主要利用方式，这种技术将会占据比其他技术更加广泛的应用在我国的现代农业里的一个方面----设施农业。
1.2 国内外自动喷灌的研究现状
随着科技的发展，现代农业上也摆脱了以往人工工作的方式，而设施农业就是其中最为广泛使用的方式，这种方式的核心是喷灌，人们为了更加解放自己的双手所以对设施农业的自动化研究也在不断地向前进。从喷灌技术的发展来看，国外是较早的在喷灌自动化这一方向前进的，正因为如此基本上世界上的发达国家如美国，法国等都已经大规模的采用这种技术来高效的发展农业。
在世界上，微喷灌技术的发展最具典型和代表的国家，很多人都首推的是以色列。许多家以微喷灌技术在世界知名的公司总部就设立在以色列，这些公司都普遍利用微型机来控制他们公司自己研制的微喷灌系统，他们公司的产品不仅配套齐全，而且产品的可靠性高同时产品自身的自动化程度高 [8]。他们公司的产品是根据土壤湿度等影响作物生长的因素来控制产品进行喷灌的原理研制的，除此以外这个产品还具备给用户带来方便的功能，比如自动给作物施药、肥等。
除了以色列这个国家，澳大利亚、荷兰等农业发展比较好的国家和地区也都有各自具有代表性的公司，他们在这一方面研制成功并做成一系列的产品。比如MR系列以及R系列等多个不同系列的产品就是由澳大利亚的Hardie Irrigation公司研发生产的[9]，而荷兰的一家公司生产的Priva产品就和以色列那些公司产品相似度非常高。
在国外发展现代农业技术的同时，我国是在1974年引入墨西哥一家公司的滴灌设备，来开始对现代农业技术方面的研究。从那时起，我国学者、专家们对微喷灌控制系统先后经历了引进、摸索、发展、徘徊、提高等这些阶段。下面对我国在这一方面发展的一些成果简要阐述：
第一阶段----引进（从20世纪70年代初开始），我国开始着手在这一方面进行摸索。6年之后，喷灌这一项目被中科院列为全国科技重点项目。相隔2年不到，原国家水利电力部即现在的水利部将这一项目作为重点推广的新型技术项目[10]。
第二阶段----摸索（距离引进技术间隔只有10年不到），我国已经约有500多家以喷灌技术为核心的产品厂家在各地冒起，为这一方面的技术发展提供了不可忽略的条件以及良好的研究环境氛围[11]。
第三阶段----发展（20世纪80年代到90年代），喷灌技术在我国主要的产品就是金属摇臂式的，这些产品形成了PY以及ZY等多个型号的系列[12]。
第四阶段----
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