草地节水灌溉智能控制系统(附件)【字数：9461】
摘 要在当今，智能节水灌溉控制技术正在不断发展，此技术的发展与农业现代化息息相关，然后智能节水灌溉控制技术发展缓慢，严重影响着我国农业的发展。本文研究了草地节水灌溉系统，系统则是以单片机为核心，系统通过监视土壤湿度，可以对草地适时适量的灌水。单片机选的是STM32单片机，其控制部分还有土壤湿度传感器、A/D传感器以及输出控制电路等；软件编程选用的C语言。草地节水灌溉控制系统的功能则是用土壤湿度传感器先进性检测，检测土壤湿度后进行判断，之后进行灌溉系统。本文对土壤湿度与灌水量之间的进行探究，对单片机控制系统做了充分的调试试验，并测验通过，系统运行良好。此系统灵活性好，易于操作，可靠性高，有很好的开发前景。
Key words:water saving irrigation;intelligent control;humidity sensor;single chip computer 目 录
第一章 绪论 1
1.1研究的背景和意义 1
1.1.1草地节水灌溉智能控制系统的研究背景 1
1.1.2草地节水灌溉智能控制系统的研究意义 1
1.2国内外灌溉智能控制技术研究现状 1
1.2.1 国外研究现状 2
1.2.2 国内研究现状 2
第二章 系统简介 4
2.1系统总体设计 4
2.2系统硬件选择 4
2.2.1土壤湿度传感器（四线制） 4
2.2.2STM32F103单片机 6
2.2.3NOKIA5110LCD 8
第三章 系统硬件电路设计 10
3.1系统硬件设计的描述 10
3.2STM32F103的最小系统 10
3.2.1时钟电路 10
3.2.2复位电路 11
3.3数据采集处理电路 11
第四章 软件设计 13
4.1主程序设计 13
4.2数据处理 14
4.2.1数字滤波技术 14
4.2.2A/D转换 15
4.3NOKIA5110动态显示 16
4.3.1NOKI *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
A5110显示流程图 16
4.3.2显示数字 17
4.3.3显示汉字 17
第五章 软硬件调试 19
5.1软件调试 19
5.2硬件调试 19
5.3LCD模块调试 19
5.4报警电路调试 20
结束语 21
致谢 22
参考文献 23
附录 24
附录A电路图 24
附录B实物图 24
附录C程序源代码 25
第一章 绪论
1.1研究的背景和意义
1.1.1草地节水灌溉智能控制系统的研究背景
水是人类生存必不可缺的东西,而中国的水资源却十分紧缺。尽管我国水资源的总量在全世界排第六位，但是人均占有量却仅有2500m3，大概是世界人均水量的1/4，是全球贫水国家之一。另一方面我国拥有天然草地39295.93万hm2，约为国土总面积的40.92%，天然草地可利用面积33095.81万hm2，是耕地面积的3倍多，草地资源次于澳大利亚，居世界第二位，但在全国范围内，水资源浪费十分严重，水资源的利用率仅有百分之45，而有些国家的水资源利用率却特别高，可以达到百分之七十至百分之八十，由于草地灌溉用水的利用率比较低，因此提高灌溉用水的利用率，对于缓解水资源缺乏是非常重要的[1]。
我国节水灌溉技术从上个世纪50年代开始发展,经过几十年的发展，也取得了不少成果，某些技术水平甚至可以与国际先进水平齐平。但因为我国的经济与科研水平与先进国家之间仍有一些差距，所以节水灌溉水平与之也差了不少。伴随着我国水资源越来越紧缺,农业用水分配注定也会减少。所以为了解决我国水资源缺乏问题，减缓农业大力发展的压力，必须提高我国的节水灌溉技术，让其发展至世界顶端[2]。因此这个问题也是国家必须重视并且立即解决的。
在整个节水灌溉系统里，必须理性化地推广智能控制，这样做不仅可以有效提高水资源的利用率，还可以减缓我国水资源匮乏的弊端，而且还能降低农产品的生产成本，提高农作物的平均产量，对我国的农业发展有很大帮助。
1.1.2草地节水灌溉智能控制系统的研究意义
运用节水灌溉技术不仅可以减少草地的用水量，还可以提高灌水效率，对于人力物力都可以减少浪费。众所周知，在我们生活中用水其实不是太多，主要是耗费在工业和农业上，但由于利用率不高，每一年，我们国家都会浪费了大量的水资源，使其越来越少。而我们从小就被教导，水是万物之本，要节约用水，所以发展节水灌溉技术是很有必要的。如今的节水灌溉主要用喷灌、滴灌和微灌，这三种技术都可以减少农业上的用水量，能够让每一滴水都发挥出他们的作用[3]。
1.2国内外灌溉智能控制技术研究现状
1.2.1国外研究现状
国外发展节水灌溉技术要比我国早很多年，特别是西方的发达国家，节水灌溉的实际应用面积很大，其产业化程度也是及其之高。
至今为止，已经大概有80多个国家开始推广并应用微灌技术。在微灌领域中，以色列和美国的喷灌水平最高。特别是以色列这个国家，他们国家和我国一样，水资源是极其匮乏的，但是他们通过大力发展节水农业和节水灌溉工程技术，使其农业发展成为了高度发达的外向型农业产业。
与此同时，一些发达国家在喷灌技术上也投入了大量精力去研发。尤其是英国、德国、奥地利、丹麦、日本等国家，他们采用的喷灌技术面积可以达到旱地灌溉总面积90%以上[4]。
除了大力推广以上两种技术外，这些发达国家为了发展高效农业还开辟了另外一种途径，就是实施自动化灌溉设备。如美国、法国、英国、日本都国家，都已经在他们的国家采用最先进的灌溉系统设备。他们先进的灌溉制度发展，是由传统的充分灌溉转向非充分灌溉，实时检测预报灌区用水的情况，采用遥感技术来实行动态管理，检测土壤的湿度，开发并制造了一系列的数字式灌溉控制器，这些数字式灌溉控制器不仅用途广泛，功能还十分强大，在发达国家得到了广泛的推广应用。仍然以以色列为例，这个国家的微灌技术是所有国家中最具有代表性和针对性的，目前以色列所有的农业土地与草地都已经实现了全自动化灌溉管理，并且普遍推行自动控制灌水系统，适时适量的将水灌入植物的根部，既可以让植物得到充分水分，还大幅度的提高了水资源利用率[5]。在北美、北欧这些地区也有成熟并且成系列的智能灌溉控制产品，微灌方式主要采用的是计算器来控制湿度传感器，再将湿度传感器埋入土里，湿度传感器检测到土里的湿度值后再传入计算器内，让计算器决定是否需要灌水，这种做法也极大的提高了水资源的利用率。在温室等小型场所内，普遍采用的是小型灌溉管理，可以自行设定每天浇水的时间与浇水量，计算机化操作运行缜密，可靠性高，对于人力物力都有很大节省。
Key words:water saving irrigation;intelligent control;humidity sensor;single chip computer 目 录
第一章 绪论 1
1.1研究的背景和意义 1
1.1.1草地节水灌溉智能控制系统的研究背景 1
1.1.2草地节水灌溉智能控制系统的研究意义 1
1.2国内外灌溉智能控制技术研究现状 1
1.2.1 国外研究现状 2
1.2.2 国内研究现状 2
第二章 系统简介 4
2.1系统总体设计 4
2.2系统硬件选择 4
2.2.1土壤湿度传感器（四线制） 4
2.2.2STM32F103单片机 6
2.2.3NOKIA5110LCD 8
第三章 系统硬件电路设计 10
3.1系统硬件设计的描述 10
3.2STM32F103的最小系统 10
3.2.1时钟电路 10
3.2.2复位电路 11
3.3数据采集处理电路 11
第四章 软件设计 13
4.1主程序设计 13
4.2数据处理 14
4.2.1数字滤波技术 14
4.2.2A/D转换 15
4.3NOKIA5110动态显示 16
4.3.1NOKI *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
A5110显示流程图 16
4.3.2显示数字 17
4.3.3显示汉字 17
第五章 软硬件调试 19
5.1软件调试 19
5.2硬件调试 19
5.3LCD模块调试 19
5.4报警电路调试 20
结束语 21
致谢 22
参考文献 23
附录 24
附录A电路图 24
附录B实物图 24
附录C程序源代码 25
第一章 绪论
1.1研究的背景和意义
1.1.1草地节水灌溉智能控制系统的研究背景
水是人类生存必不可缺的东西,而中国的水资源却十分紧缺。尽管我国水资源的总量在全世界排第六位，但是人均占有量却仅有2500m3，大概是世界人均水量的1/4，是全球贫水国家之一。另一方面我国拥有天然草地39295.93万hm2，约为国土总面积的40.92%，天然草地可利用面积33095.81万hm2，是耕地面积的3倍多，草地资源次于澳大利亚，居世界第二位，但在全国范围内，水资源浪费十分严重，水资源的利用率仅有百分之45，而有些国家的水资源利用率却特别高，可以达到百分之七十至百分之八十，由于草地灌溉用水的利用率比较低，因此提高灌溉用水的利用率，对于缓解水资源缺乏是非常重要的[1]。
我国节水灌溉技术从上个世纪50年代开始发展,经过几十年的发展，也取得了不少成果，某些技术水平甚至可以与国际先进水平齐平。但因为我国的经济与科研水平与先进国家之间仍有一些差距，所以节水灌溉水平与之也差了不少。伴随着我国水资源越来越紧缺,农业用水分配注定也会减少。所以为了解决我国水资源缺乏问题，减缓农业大力发展的压力，必须提高我国的节水灌溉技术，让其发展至世界顶端[2]。因此这个问题也是国家必须重视并且立即解决的。
在整个节水灌溉系统里，必须理性化地推广智能控制，这样做不仅可以有效提高水资源的利用率，还可以减缓我国水资源匮乏的弊端，而且还能降低农产品的生产成本，提高农作物的平均产量，对我国的农业发展有很大帮助。
1.1.2草地节水灌溉智能控制系统的研究意义
运用节水灌溉技术不仅可以减少草地的用水量，还可以提高灌水效率，对于人力物力都可以减少浪费。众所周知，在我们生活中用水其实不是太多，主要是耗费在工业和农业上，但由于利用率不高，每一年，我们国家都会浪费了大量的水资源，使其越来越少。而我们从小就被教导，水是万物之本，要节约用水，所以发展节水灌溉技术是很有必要的。如今的节水灌溉主要用喷灌、滴灌和微灌，这三种技术都可以减少农业上的用水量，能够让每一滴水都发挥出他们的作用[3]。
1.2国内外灌溉智能控制技术研究现状
1.2.1国外研究现状
国外发展节水灌溉技术要比我国早很多年，特别是西方的发达国家，节水灌溉的实际应用面积很大，其产业化程度也是及其之高。
至今为止，已经大概有80多个国家开始推广并应用微灌技术。在微灌领域中，以色列和美国的喷灌水平最高。特别是以色列这个国家，他们国家和我国一样，水资源是极其匮乏的，但是他们通过大力发展节水农业和节水灌溉工程技术，使其农业发展成为了高度发达的外向型农业产业。
与此同时，一些发达国家在喷灌技术上也投入了大量精力去研发。尤其是英国、德国、奥地利、丹麦、日本等国家，他们采用的喷灌技术面积可以达到旱地灌溉总面积90%以上[4]。
除了大力推广以上两种技术外，这些发达国家为了发展高效农业还开辟了另外一种途径，就是实施自动化灌溉设备。如美国、法国、英国、日本都国家，都已经在他们的国家采用最先进的灌溉系统设备。他们先进的灌溉制度发展，是由传统的充分灌溉转向非充分灌溉，实时检测预报灌区用水的情况，采用遥感技术来实行动态管理，检测土壤的湿度，开发并制造了一系列的数字式灌溉控制器，这些数字式灌溉控制器不仅用途广泛，功能还十分强大，在发达国家得到了广泛的推广应用。仍然以以色列为例，这个国家的微灌技术是所有国家中最具有代表性和针对性的，目前以色列所有的农业土地与草地都已经实现了全自动化灌溉管理，并且普遍推行自动控制灌水系统，适时适量的将水灌入植物的根部，既可以让植物得到充分水分，还大幅度的提高了水资源利用率[5]。在北美、北欧这些地区也有成熟并且成系列的智能灌溉控制产品，微灌方式主要采用的是计算器来控制湿度传感器，再将湿度传感器埋入土里，湿度传感器检测到土里的湿度值后再传入计算器内，让计算器决定是否需要灌水，这种做法也极大的提高了水资源的利用率。在温室等小型场所内，普遍采用的是小型灌溉管理，可以自行设定每天浇水的时间与浇水量，计算机化操作运行缜密，可靠性高，对于人力物力都有很大节省。
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