单片机的节水灌溉系统设计
我国是个严重缺水的国家。水资源总量相比其他国家算不上高，而且我国人均水资源更是远远的低于世界人均水平。农业灌溉耗水占我国每年水资源耗费总量的很大的比重。所以要想在未来走持续发展的道路，解决农业灌溉耗水问题至关重要。而节水灌溉则是主要需要实施的途径。用单片机来控制的节水灌溉系统，能够检测出土壤的湿度值，来判断出作物是否需要灌溉。湿度未达到预设值时，单片机会控制水阀打开，对作物进行灌溉。土壤的湿度值一达到预设值，单片机将自动关闭水阀。单片机采用的是型号为AT89C51的单片机。整个系统主要由土壤湿度检测模块，数据处理模块，LED显示模块，报警模块，水阀控制模块等组成。土壤湿度传感器检测出土壤湿度值，通过A/D转换器转换成数字量，显示在LED显示器上，通过单片机控制水阀来判断是否需要灌溉作物。关键词：节水灌溉，单片机，土壤湿度目录
1 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外现状 1
2 系统总体设计 3
2.1 系统总体方案 3
3 硬件设计 4
3.1 单片机的选择与分析 4
3.2 系统硬件电路部分 7
3.3 继电器 11
4 软件设计 13
4.1 本系统的主程序设计 13
4.2 模拟信号转换成数字信号的子程序设计 13
4.3 数据处理 16
4.4 LED动态显示程序 19
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
附录A 26
附录B 29
附录C 30
1 绪论
1.1 研究背景与意义
人类进入21世纪之后，越来越多的资源问题都需要解决[1]。全球的水资源匮乏问题也是越发棘手。随着时间的推移，如果找不出解决的办法，恐怕真要像公益广告上说的那样，地球上的最后一滴水将是人类的眼泪[2]。只有相信科学的力量才能缓解水资源匮乏问题。实行农业节水灌溉将是，世界各地进行科学节水的重要途径。
通过节水灌溉系统来实现对作物适度的灌溉，不但可以起到节水的效果，还可以使得作物健康生长。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
人类进入21世纪之后，越来越多的资源问题都需要解决[1]。全球的水资源匮乏问题也是越发棘手。随着时间的推移，如果找不出解决的办法，恐怕真要像公益广告上说的那样，地球上的最后一滴水将是人类的眼泪[2]。只有相信科学的力量才能缓解水资源匮乏问题。实行农业节水灌溉将是，世界各地进行科学节水的重要途径。
通过节水灌溉系统来实现对作物适度的灌溉，不但可以起到节水的效果，还可以使得作物健康生长。因为每次灌溉时，如果作物需水量多于灌溉量就会造成水资源的浪费，而相反的话，就会影响作物的正常生长了。在我国农业灌溉，基本还是采用传统的灌溉方法，这点跟发达国家相比差距很大。即使有些地方说是采用节水灌溉系统控制，其实更多的也只是根据人为的经验实现，并不是正真的实现节水灌溉。相比较而已，节水灌溉可以比传统的灌溉方法节省太多的人力财力了。关键是有更高的生产效率。
现代的科学技术日趋成熟，许多以前不可能的事件，也慢慢变为可能。农业节水灌溉也是逐渐在全世界得到推广。单片机和传感器的价格比较之前降低很多。在成本方面，节水灌溉也会被越来越多的人所接受。本文也就是要设计一套可以实现基本的节水灌溉系统。通过检测土壤湿度，来控制灌溉作物的水量，来实现节水效果。
1.2 国内外现状
在我国关于节水灌溉控制系统上面的研究，基本都只是刚刚起步而已，没有多长的历史。而且我国的大部分的控制器的规模都很小，所以仅仅能够满足于实验和普通的理论研究而已。即使能够实现基本的节水功能，由于技术的不成熟，研制出来的产品价格将会相当昂贵。基于我国国情，恐怕价格过高，普通农民难以承受的话，就不会选择购买。即使是知道产品可以到达节水效果，也难以推广难以普及。
然而，节水灌溉在国外却已经有了很长的历史了。节水灌溉在西方发达国家已经得到了广泛的推广。而且节水灌溉技术已经很成熟。节水灌溉的控制区域范围越来越大，控制系统却变得越来越小[3]。相比较而已，由于技术的成熟，所耗费的成本也是相对比较的低廉，比较容易接受。这些产品都能够与微机进行连接，导致其可以然更多人接受，有更方便的用途。国外的科技要领先我国，至少在节水灌溉系统这方面。
2 系统总体设计
2.1 系统总体方案
本系统的单片机选用的是AT89C51型号，而A/D转换器可以选用ADC0809或者ADC0832。本系统由土壤湿度检测模块，数据转换模块，LED显示模块，报警模块，水阀控制模块等组成[4]。主要工作流程是，先通过土壤湿度检测模块中的土壤湿度传感器，伸入土壤中，检测出土壤的湿度值。所得数据输入到A/D转换器中，检测出的土壤湿度的模拟量转换成数字量，显示在LED显示器上，从而实现单片机对土壤湿度的采集目的[5]。
最后单片机根据土壤湿度检测模块检测出的数据，来判断是否需要开启水阀，对作物进行灌溉。当LED显示器上的数值小于预期值时，则需要开启水阀灌溉作物。相反，则不需要开启水阀浇灌。LED显示器上的数值到达预期时，单片机就会控制水阀停止工作。系统软件选用C语言或汇编语言来编程。整个设计系统来说，成本很低，性能也蛮强的，也基本能够达到预期效果，在实际的农业灌溉中应该可以推广使用。系统框图如图3.1所示
图1 系统框图
3 硬件设计
3.1 单片机的选择与分析
3.1.1 定义与特点
把CPU、存储器、定时器、I/0接口等集成在一块电路芯片上的微型计算机叫做单片机[6]。
单片机的特点有很多：成本低廉，体积很小，集成度很高；低电压运行，可以很安全的操作，能耗也是非常的低；很高的性价比，可以方便的生产或者携带，可靠性高，关键是用途广泛。
3.1.2 单片机的各种类别
单片机的种类有很多。根据单片机的应用大致可以分为一下几种类型：
1通用专用型
这种分类是根据单片机的适用范围划分的。通用型适用于非常广泛的范围并不是针对于特定的用途。而专业型则是为特定的用途而生产的。
2线型
线型单片机类型的分类是看单片机有没有提供并行总线[7]。当然提供并行总线的单片机就是总线型单片机。相反，已经把所需要的外围器件及外设接口集成在一起的单片机叫做非总线型单片机。非总线型单片机很大的节省了成本，并且缩减了芯片的体积。相比较而言总线型单片机具有更高的性价比。
3工控型与家用控制型
工业控制型单片机与家用控制型单片机，从纸面上就能够看出区别，一个是用于工业控制，一个则是适用于家用。工控型的单片机运算能力要更强，它的寻址区域也要更大，价格也要贵很多[8]。而家用的单片机都是小封装、低价格。而且外设接口集成度相对高。
3.1.3 单片机应用于不同的领域
单片机应用的范围很广，现列举单片机投入应用的几个领域：
1.仪器仪表
单片机本身就具有体积小，功耗低，控制强，使用方便等特点。而对于仪器仪表来说，需要的就
1 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外现状 1
2 系统总体设计 3
2.1 系统总体方案 3
3 硬件设计 4
3.1 单片机的选择与分析 4
3.2 系统硬件电路部分 7
3.3 继电器 11
4 软件设计 13
4.1 本系统的主程序设计 13
4.2 模拟信号转换成数字信号的子程序设计 13
4.3 数据处理 16
4.4 LED动态显示程序 19
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
附录A 26
附录B 29
附录C 30
1 绪论
1.1 研究背景与意义
人类进入21世纪之后，越来越多的资源问题都需要解决[1]。全球的水资源匮乏问题也是越发棘手。随着时间的推移，如果找不出解决的办法，恐怕真要像公益广告上说的那样，地球上的最后一滴水将是人类的眼泪[2]。只有相信科学的力量才能缓解水资源匮乏问题。实行农业节水灌溉将是，世界各地进行科学节水的重要途径。
通过节水灌溉系统来实现对作物适度的灌溉，不但可以起到节水的效果，还可以使得作物健康生长。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
人类进入21世纪之后，越来越多的资源问题都需要解决[1]。全球的水资源匮乏问题也是越发棘手。随着时间的推移，如果找不出解决的办法，恐怕真要像公益广告上说的那样，地球上的最后一滴水将是人类的眼泪[2]。只有相信科学的力量才能缓解水资源匮乏问题。实行农业节水灌溉将是，世界各地进行科学节水的重要途径。
通过节水灌溉系统来实现对作物适度的灌溉，不但可以起到节水的效果，还可以使得作物健康生长。因为每次灌溉时，如果作物需水量多于灌溉量就会造成水资源的浪费，而相反的话，就会影响作物的正常生长了。在我国农业灌溉，基本还是采用传统的灌溉方法，这点跟发达国家相比差距很大。即使有些地方说是采用节水灌溉系统控制，其实更多的也只是根据人为的经验实现，并不是正真的实现节水灌溉。相比较而已，节水灌溉可以比传统的灌溉方法节省太多的人力财力了。关键是有更高的生产效率。
现代的科学技术日趋成熟，许多以前不可能的事件，也慢慢变为可能。农业节水灌溉也是逐渐在全世界得到推广。单片机和传感器的价格比较之前降低很多。在成本方面，节水灌溉也会被越来越多的人所接受。本文也就是要设计一套可以实现基本的节水灌溉系统。通过检测土壤湿度，来控制灌溉作物的水量，来实现节水效果。
1.2 国内外现状
在我国关于节水灌溉控制系统上面的研究，基本都只是刚刚起步而已，没有多长的历史。而且我国的大部分的控制器的规模都很小，所以仅仅能够满足于实验和普通的理论研究而已。即使能够实现基本的节水功能，由于技术的不成熟，研制出来的产品价格将会相当昂贵。基于我国国情，恐怕价格过高，普通农民难以承受的话，就不会选择购买。即使是知道产品可以到达节水效果，也难以推广难以普及。
然而，节水灌溉在国外却已经有了很长的历史了。节水灌溉在西方发达国家已经得到了广泛的推广。而且节水灌溉技术已经很成熟。节水灌溉的控制区域范围越来越大，控制系统却变得越来越小[3]。相比较而已，由于技术的成熟，所耗费的成本也是相对比较的低廉，比较容易接受。这些产品都能够与微机进行连接，导致其可以然更多人接受，有更方便的用途。国外的科技要领先我国，至少在节水灌溉系统这方面。
2 系统总体设计
2.1 系统总体方案
本系统的单片机选用的是AT89C51型号，而A/D转换器可以选用ADC0809或者ADC0832。本系统由土壤湿度检测模块，数据转换模块，LED显示模块，报警模块，水阀控制模块等组成[4]。主要工作流程是，先通过土壤湿度检测模块中的土壤湿度传感器，伸入土壤中，检测出土壤的湿度值。所得数据输入到A/D转换器中，检测出的土壤湿度的模拟量转换成数字量，显示在LED显示器上，从而实现单片机对土壤湿度的采集目的[5]。
最后单片机根据土壤湿度检测模块检测出的数据，来判断是否需要开启水阀，对作物进行灌溉。当LED显示器上的数值小于预期值时，则需要开启水阀灌溉作物。相反，则不需要开启水阀浇灌。LED显示器上的数值到达预期时，单片机就会控制水阀停止工作。系统软件选用C语言或汇编语言来编程。整个设计系统来说，成本很低，性能也蛮强的，也基本能够达到预期效果，在实际的农业灌溉中应该可以推广使用。系统框图如图3.1所示
图1 系统框图
3 硬件设计
3.1 单片机的选择与分析
3.1.1 定义与特点
把CPU、存储器、定时器、I/0接口等集成在一块电路芯片上的微型计算机叫做单片机[6]。
单片机的特点有很多：成本低廉，体积很小，集成度很高；低电压运行，可以很安全的操作，能耗也是非常的低；很高的性价比，可以方便的生产或者携带，可靠性高，关键是用途广泛。
3.1.2 单片机的各种类别
单片机的种类有很多。根据单片机的应用大致可以分为一下几种类型：
1通用专用型
这种分类是根据单片机的适用范围划分的。通用型适用于非常广泛的范围并不是针对于特定的用途。而专业型则是为特定的用途而生产的。
2线型
线型单片机类型的分类是看单片机有没有提供并行总线[7]。当然提供并行总线的单片机就是总线型单片机。相反，已经把所需要的外围器件及外设接口集成在一起的单片机叫做非总线型单片机。非总线型单片机很大的节省了成本，并且缩减了芯片的体积。相比较而言总线型单片机具有更高的性价比。
3工控型与家用控制型
工业控制型单片机与家用控制型单片机，从纸面上就能够看出区别，一个是用于工业控制，一个则是适用于家用。工控型的单片机运算能力要更强，它的寻址区域也要更大，价格也要贵很多[8]。而家用的单片机都是小封装、低价格。而且外设接口集成度相对高。
3.1.3 单片机应用于不同的领域
单片机应用的范围很广，现列举单片机投入应用的几个领域：
1.仪器仪表
单片机本身就具有体积小，功耗低，控制强，使用方便等特点。而对于仪器仪表来说，需要的就
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/2004.html
