智能微喷灌控制器设计(附件)
节水灌溉技术智能化的水平高低代表着该地区现代化农业的发展情况，灌溉智能化的水平发展速度缓慢是制约当今我们国家现代化农业发展的主要原因，本设计就针对此问题研究了基于单片机在智能灌溉方面的应用，本系统对可以检测土壤或者大棚内的温湿度，能够按照不同作物对土壤的不同湿度要求进行适量的给水，其控制核心是STC89C52单片机，主要对灌溉技术和不同灌溉系统硬件设施、系统软件等各部分进行了研究。单片机选用STC89C52作为控制核心，硬件部分由DHT11温湿度传感器、1602LCD显示器、DS1302时钟模块、输出控制电路等部分组成；软件部分主要使用C语言编程。系统主要具有以下功能采集温湿度、显示实时时间、设定数值、自动选择灌溉方式及启停设备。关键词 节水灌溉，温湿度传感器，单片机
目 录
1 引言 1
1.1 设计的背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 设计的主要工作 2
2 微灌控制器的总设计 3
2.1 微灌技术简介 3
2.2 设计总框图 3
2.3 设计要求 4
3 硬件设计 5
3.1 主控芯片设计 5
3.2 温湿度采集模块硬件设计 7
3.3 显示模块硬件设计 8
3.4 键盘模块硬件设计 10
3.5 控制器主板的制作及元器件的选型 11
4 微灌控制系统软件设计 15
4.1 软件设计 15
4.2 温湿度检测模块软件设计 16
4.3 键盘模块软件设计 17
4.4 时钟模块软件设计 18
4.5 显示模块软件设计 20
5 微灌设计的仿真及调试 24
5.1 系统的仿真 24
5.2 系统的综合调试 26
结论 29
致 谢 31
附录A 32
附录B 33
1 引言
1.1 设计的背景和意义
研究这个课题主要是因为当今社会面临两个方面的问题，一是现如今物联网科技 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
的发展愈加完善，从智能家居到生产线自动化这些一系列的生活、生产等各方面都已经走向了智能化，加入了新新科技的身影。二是由于我国是人口大国，以前都是依靠人力，靠天吃饭这些思想和习惯在人们的潜意识中，让这些新科技无法快速的普及到全国各地。但是如今的社会，往大城市走的人越来多，留在农村的大多都是高龄老人，或者土地都被种植大户包下来扩大了种植面积，所以对农业的智能化要求越来越高。随着计算机以及传感器等科学技术的发展，元器件的价格逐渐走低并且稳定性也逐渐的提高，用科学技术改造农业的可能性已经不再是实验室中的推论。
实施节水灌溉是我国的农业发展以及国民经济持续发展的根本大事。微灌溉技术作为一种有效的灌溉模式，从上世纪末开始在发达国家中推广，国内由于科学技术发展的不足导致微灌技术发展缓慢，仅有不足五万亩的土地试行微灌技术，我国在21世纪初在山西渗灌工程中应用了该技术，取得了较好的效果。制约我国微灌技术发展的主要原因是科学技术和传感器技术的发展缓慢，以致大多还是采用传统的灌溉方式，本文主要对原有微灌技术中有的不足之处加以改进，进而发挥其本身的优越性，促进农作物生长的同时能够节约大量的水资源。
1.2 国内外研究现状
从21世纪初，新新科技的发展速度每年都以两倍甚至三倍的速度递增，各类电子产品的出现、应用、更新，越来越贴近人们的生活，在农业中越来越多先进的产品被应用，比如温室大棚里的自动恒温、国外的自动采摘葡萄等各式各样的智能化设备。我国科技发展起步比国外稍微晚一些，在部分实施农场化管理的西方国家，他们早已经把新的科技应用到了农业生产中，在各种网站上经常能看到各种号称神操作的伐木机、自动修草机、摘葡萄、装修机器人、自动机械手臂等等。在工业上我国是制造大国，这些设备跟进的很快，也促进了该行业的发展，但是在农业上发展的却是非常的缓慢。因为我国在上世纪主要把土地分到个人，所以很多国外的大型农场设备无法引用到国内，实用的价值比较低，并且价格昂贵以致国内的农业生产中还有很大程度上需要依赖人力的工作和人们积累的经验去完成，而不是依靠科学的技术去完成。当然，也有很多地方采用了先进的技术，大多都是把工业中的PLC技术引进来，去驱动大型设备的同时兼顾其他小场所的应用。这类设备引用的成本高，而且后期的维护成本和对人员技能要求高。大部分的温室大棚、个人农田、花卉培植、瓜果蔬菜种植等无法采用这种设备。
我们针对这些问题，综合分析到智能设备在我国农业上无法普及的主要原因就在于性价比无法满足人们的需求，大农场可以引进先进设备，但是中小型场所却因性价比不高而放慢了脚步。经过综合考虑我们决定本次设计中将采用无论在实验室还是在应用中都非常广泛的51系列单片机。并在设计中针对实用性角度去设计一个合理的产品。主要细分为时钟模块、显示模块、按键模块、温湿度采集模块等。适用范围在允许的情况下做到最大化，并且让用户可以自由的更改和拓展其他设备。
1.3 设计的主要工作
本设计采用STC89S52开发板作为单片机最小系统，基于Keil编程软件来完成软件的开发，用Protues仿真软件绘制电路图以及进行模拟仿真。开发板包括STC89C52单片机及其外围模块，外围模块包括：复位电路（RESET）、按键、晶振电路（OSC）、DS1302时钟电路等。所以，本次设计主要做好以下工作：
(1) 学习Keil、Protues等软件的基本使用方法。
(2) 学习单片机的基本原理。
(3) 用Keil编写和调试本设计的软件部分。
(4) 用Protues来设计本系统的电路图。
(5)用Protues仿真软件结合绘制的原理图进行仿真并调试。
(6)用单片机开发板进行实物的调试争取达到预期的效果。
目 录
1 引言 1
1.1 设计的背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 设计的主要工作 2
2 微灌控制器的总设计 3
2.1 微灌技术简介 3
2.2 设计总框图 3
2.3 设计要求 4
3 硬件设计 5
3.1 主控芯片设计 5
3.2 温湿度采集模块硬件设计 7
3.3 显示模块硬件设计 8
3.4 键盘模块硬件设计 10
3.5 控制器主板的制作及元器件的选型 11
4 微灌控制系统软件设计 15
4.1 软件设计 15
4.2 温湿度检测模块软件设计 16
4.3 键盘模块软件设计 17
4.4 时钟模块软件设计 18
4.5 显示模块软件设计 20
5 微灌设计的仿真及调试 24
5.1 系统的仿真 24
5.2 系统的综合调试 26
结论 29
致 谢 31
附录A 32
附录B 33
1 引言
1.1 设计的背景和意义
研究这个课题主要是因为当今社会面临两个方面的问题，一是现如今物联网科技 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
的发展愈加完善，从智能家居到生产线自动化这些一系列的生活、生产等各方面都已经走向了智能化，加入了新新科技的身影。二是由于我国是人口大国，以前都是依靠人力，靠天吃饭这些思想和习惯在人们的潜意识中，让这些新科技无法快速的普及到全国各地。但是如今的社会，往大城市走的人越来多，留在农村的大多都是高龄老人，或者土地都被种植大户包下来扩大了种植面积，所以对农业的智能化要求越来越高。随着计算机以及传感器等科学技术的发展，元器件的价格逐渐走低并且稳定性也逐渐的提高，用科学技术改造农业的可能性已经不再是实验室中的推论。
实施节水灌溉是我国的农业发展以及国民经济持续发展的根本大事。微灌溉技术作为一种有效的灌溉模式，从上世纪末开始在发达国家中推广，国内由于科学技术发展的不足导致微灌技术发展缓慢，仅有不足五万亩的土地试行微灌技术，我国在21世纪初在山西渗灌工程中应用了该技术，取得了较好的效果。制约我国微灌技术发展的主要原因是科学技术和传感器技术的发展缓慢，以致大多还是采用传统的灌溉方式，本文主要对原有微灌技术中有的不足之处加以改进，进而发挥其本身的优越性，促进农作物生长的同时能够节约大量的水资源。
1.2 国内外研究现状
从21世纪初，新新科技的发展速度每年都以两倍甚至三倍的速度递增，各类电子产品的出现、应用、更新，越来越贴近人们的生活，在农业中越来越多先进的产品被应用，比如温室大棚里的自动恒温、国外的自动采摘葡萄等各式各样的智能化设备。我国科技发展起步比国外稍微晚一些，在部分实施农场化管理的西方国家，他们早已经把新的科技应用到了农业生产中，在各种网站上经常能看到各种号称神操作的伐木机、自动修草机、摘葡萄、装修机器人、自动机械手臂等等。在工业上我国是制造大国，这些设备跟进的很快，也促进了该行业的发展，但是在农业上发展的却是非常的缓慢。因为我国在上世纪主要把土地分到个人，所以很多国外的大型农场设备无法引用到国内，实用的价值比较低，并且价格昂贵以致国内的农业生产中还有很大程度上需要依赖人力的工作和人们积累的经验去完成，而不是依靠科学的技术去完成。当然，也有很多地方采用了先进的技术，大多都是把工业中的PLC技术引进来，去驱动大型设备的同时兼顾其他小场所的应用。这类设备引用的成本高，而且后期的维护成本和对人员技能要求高。大部分的温室大棚、个人农田、花卉培植、瓜果蔬菜种植等无法采用这种设备。
我们针对这些问题，综合分析到智能设备在我国农业上无法普及的主要原因就在于性价比无法满足人们的需求，大农场可以引进先进设备，但是中小型场所却因性价比不高而放慢了脚步。经过综合考虑我们决定本次设计中将采用无论在实验室还是在应用中都非常广泛的51系列单片机。并在设计中针对实用性角度去设计一个合理的产品。主要细分为时钟模块、显示模块、按键模块、温湿度采集模块等。适用范围在允许的情况下做到最大化，并且让用户可以自由的更改和拓展其他设备。
1.3 设计的主要工作
本设计采用STC89S52开发板作为单片机最小系统，基于Keil编程软件来完成软件的开发，用Protues仿真软件绘制电路图以及进行模拟仿真。开发板包括STC89C52单片机及其外围模块，外围模块包括：复位电路（RESET）、按键、晶振电路（OSC）、DS1302时钟电路等。所以，本次设计主要做好以下工作：
(1) 学习Keil、Protues等软件的基本使用方法。
(2) 学习单片机的基本原理。
(3) 用Keil编写和调试本设计的软件部分。
(4) 用Protues来设计本系统的电路图。
(5)用Protues仿真软件结合绘制的原理图进行仿真并调试。
(6)用单片机开发板进行实物的调试争取达到预期的效果。
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