土壤保湿自动浇灌设备设计与实现(附件)【字数：14527】
摘 要如今经济全球化，而园艺技术变得全球化，中国的传统花卉和国外的流行花卉都大行其道，而随着生物技术的发展培育新品种的周期的变得极短，这也使得各种曾经的触不可及的名贵品种能走进寻常百姓家，而养殖花卉既可以陶冶情操，其独特的造型或者鲜艳的色彩也可以帮助人们在忙碌的日常工作学习中放松心情，缓解眼疲劳。而其中的一些花卉对吸收一些有害气体有独特的效果，另一些植物分泌的物质还能抑制一些有害细菌的繁殖，并且有些植物因为自身带有绒毛可以过滤空气中的一些灰尘。正因为家庭养殖花卉对人们的身心健康都有如此多的助益所以花卉养殖如今能如此的受欢迎。而此次设计的正是一种土壤保湿自动浇灌系统。使用51单片机作为系统的主控制芯片，每当传感器所得数据低于设定值时就会启动水泵供水，同时启动报警，而当中午如果花卉被太阳直射时土壤湿度会极具下降，同时土壤温度升高，此时植物的气孔会关闭进入一种半休眠的状态，而此时则不能浇水因为一旦浇水就会使得植物被迫打开气孔导致植物被灼伤甚至死亡，故而系统在温度高于35度时将暂时休眠不启动水泵，；根据传感器传来的温度湿度，我们设置了一些报警，而这些报警都是基于普通的花卉的，因为一般植物在40度以上或0度以下时都会因为温度的关系导致细胞内各中酶的活性降低而进入休眠状态，即使是沙漠中的仙人掌类也是如此，而休眠阶段土壤相对湿度也不能过高，故而设置当达到高于40度或低于0度时当土壤相对湿度高于百分之50则进行报警，而当温度在合适范围，并且湿度不足时，就开始浇灌，定时定量的浇水，不仅节约水源，还能帮助植物更好的生长。
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题的目的及意义 1
1.2国外市场发展现状 1
1.3国内市场发展现状 2
1.4研究方法和手段 2
第二章 方案的设计与论证 4
2.1模块化设计的意义 4
2.2系统方案的初步设计 4
第三章 硬件电路 5
3.1单片机选型 5
3.2土壤湿度检测电路 7
3.3温度传感器 8
3.4按键电路 9
3.5水泵调节电路 9
3.6报警电路 10
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br /> 3.8单片机最小系统 12
3.8.1晶振电路设计 12
3.8.2复位电路 12
3.8.3按键消抖方法 13
第四章 系统软件设计 14
4.1程序设计 14
4.2主程序设计 14
4.3显示模块 15
4.4AD转换模块 15
4.5湿度检测模块 16
第五章 调试 17
5.1软件调试 17
5.2硬件调试 18
结束语 21
致谢 22
参考文献 23
附录 24
第一章 绪论
1.1选题的目的及意义
国际上自动灌溉的装置多种多样，其中主要的供水方式都是采用的虹吸的原理，也就是浇灌的方式是以渗透的形式实现的，这种方式补水类似自然的雨水，给水方式连续且缓和，而这种方式可以保证土壤一直在设定的适度范围之内，并不能智能的根据植物的品种进行模式的调节。自动浇水系统中的其他一些，则是在规定的时间给植物供水，从效果上来讲这两种方式实际上是相同的，对植物的灌溉并不够智能化只是机械式的灌溉。还有一些已经实现自动化灌溉，以计算机控制，通过传感器传输的温度湿度数据与设定值进行比较实现自动补水，稳定的供水水源是该系统的关键[1]。而家庭式种花的话条件好点可以种植在室外环境差点的则是种植在室内，但这都有一个难点就是水源难以保证。而本系统所做的系统则是可以在合适的温度内保证大部分植物的湿度需求，水源在需要使用者提供稳定的方式。
1.2国外市场发展现状
如今一些国外发达国家，辟如农业现代化水平极高的美国，农产品出口大国的加拿大又或是在沙漠中创造农业奇迹的以色列皆是在运用先进的电子技术、计算机和控制技术，很早的就发展节水灌溉技术形成如今的局面。这些国家从早期的发展水利，机械技术来提高产量到如今使用自控技术诸如PID控制，神经网络技术等使得他们的节水灌溉技术更加的稳定可靠。
随着现代工业技术日新月异的发展趋势，也带动了农业的发展，对农业发展的自动化水平也在逐渐在提高，在以色列国家首先完成了使用了各种可编程逻辑控制器来控制灌溉出现灌溉，采集的数据反馈到这种控制器上，控制器根据数据进行处理，处理的结果直接显示到屏幕。随着科技的快速发展，控制技术在不断地完善、成熟，而传感器技术的性能也随着时代科技的发展而得到更进一步的发展，而最为不易的是在一个水源疲乏农业发展困的以色列凭借现代的电子技术，发明出了诊断式控制器，以往被认为不可能得到的数据如今它通过多个传感器的综合数据处理得到，并且通关互联网等一系列远程通讯的方式将数据上传，在通过计算机中预先设置的处理算法进行处理，得到浇灌计划。如今欧洲亚洲美洲中一些发达国家诸如加拿大韩国日本等国已经先后发展出了数种能够产品化生产的灌溉系统，澳大利亚的HARDIE IRRGATION公司开发的灌溉控制器极具代表性，发展出了MICROMASTER、RAINJET数个系列，衍生出上百种型号的产品。HR6100系列属于较为经济型，属于小型灌溉系统，工作范围主要是应用在家庭花园和公共场所的绿化灌溉，而MICROMASTER，系列产品是HARDIE公司为针对大型场所浇灌使用的控制器[2]。分布式布置的设计与上位机的双向通信，用微机编程对其操作并且以此来对其子控制器实行控制，并且以微机的方式实现实时监控灌溉状态的功能。
1.3国内市场发展现状
微喷、微灌是如今应用在国际上流行的自动浇水设施。微喷带构成。而工作原理则是通过水压将水压入微喷嘴带领域,在排水孔的喷口射出,由于重力于空气阻力的相互作用,会形成一个类似喷雾一般的浇灌效果。微喷带的大部分出水口都是以空气组为基础，按一定的距离和一定的规则安排。如：斜三通、斜五孔无空等。其中应用在花园农场大棚等场所。微灌溉是一种当地的灌溉技术，它利用微灌溉设备形成微灌溉系统，并将水分配给农田，并通过灌溉使作物根部附近的土壤湿润。微灌技术方便的将水分均匀的喷洒到土地上，使得土壤的湿度一直保持在适宜的生长程度。但是该技术的实现相当昂贵相比于直接的地面灌溉，而且由于它的喷口比较小，一旦水中的杂质过多就可能会导致喷洒孔被堵住，所以他需要一个过滤的系统来保证其运行的稳定性。其实这种技术已经在在外国几十年前就已经开始提出并发展。而国内在刚开始的发展阶段由于国内该技术的缺失智能大部分进口国外的产品，他们往往有着高昂的价格，但同时其质量得到了保证，可是相比国内复杂的地形，往往不能达到很好的适用性。其实大棚本身就是一个为了保湿而被发明的建筑，当时国外的园艺家发现在玻璃房内种植植物不但可以得到保温，甚至数个星期不浇水植物也能正常的生长，这是由于植物通过蒸腾作用挥发出的水分被大棚阻隔再次间接的回到了土里，而考虑到由于长期不通风会导致一些植物疾病的产生，所以不能长久的使用这种方式保湿，从而在大棚中引进灌溉系统与之协同也成了一种必然。现在市场上的自动保湿,主要有以下几类：
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题的目的及意义 1
1.2国外市场发展现状 1
1.3国内市场发展现状 2
1.4研究方法和手段 2
第二章 方案的设计与论证 4
2.1模块化设计的意义 4
2.2系统方案的初步设计 4
第三章 硬件电路 5
3.1单片机选型 5
3.2土壤湿度检测电路 7
3.3温度传感器 8
3.4按键电路 9
3.5水泵调节电路 9
3.6报警电路 10
3.7LCD1602液晶显示屏 11< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
br /> 3.8单片机最小系统 12
3.8.1晶振电路设计 12
3.8.2复位电路 12
3.8.3按键消抖方法 13
第四章 系统软件设计 14
4.1程序设计 14
4.2主程序设计 14
4.3显示模块 15
4.4AD转换模块 15
4.5湿度检测模块 16
第五章 调试 17
5.1软件调试 17
5.2硬件调试 18
结束语 21
致谢 22
参考文献 23
附录 24
第一章 绪论
1.1选题的目的及意义
国际上自动灌溉的装置多种多样，其中主要的供水方式都是采用的虹吸的原理，也就是浇灌的方式是以渗透的形式实现的，这种方式补水类似自然的雨水，给水方式连续且缓和，而这种方式可以保证土壤一直在设定的适度范围之内，并不能智能的根据植物的品种进行模式的调节。自动浇水系统中的其他一些，则是在规定的时间给植物供水，从效果上来讲这两种方式实际上是相同的，对植物的灌溉并不够智能化只是机械式的灌溉。还有一些已经实现自动化灌溉，以计算机控制，通过传感器传输的温度湿度数据与设定值进行比较实现自动补水，稳定的供水水源是该系统的关键[1]。而家庭式种花的话条件好点可以种植在室外环境差点的则是种植在室内，但这都有一个难点就是水源难以保证。而本系统所做的系统则是可以在合适的温度内保证大部分植物的湿度需求，水源在需要使用者提供稳定的方式。
1.2国外市场发展现状
如今一些国外发达国家，辟如农业现代化水平极高的美国，农产品出口大国的加拿大又或是在沙漠中创造农业奇迹的以色列皆是在运用先进的电子技术、计算机和控制技术，很早的就发展节水灌溉技术形成如今的局面。这些国家从早期的发展水利，机械技术来提高产量到如今使用自控技术诸如PID控制，神经网络技术等使得他们的节水灌溉技术更加的稳定可靠。
随着现代工业技术日新月异的发展趋势，也带动了农业的发展，对农业发展的自动化水平也在逐渐在提高，在以色列国家首先完成了使用了各种可编程逻辑控制器来控制灌溉出现灌溉，采集的数据反馈到这种控制器上，控制器根据数据进行处理，处理的结果直接显示到屏幕。随着科技的快速发展，控制技术在不断地完善、成熟，而传感器技术的性能也随着时代科技的发展而得到更进一步的发展，而最为不易的是在一个水源疲乏农业发展困的以色列凭借现代的电子技术，发明出了诊断式控制器，以往被认为不可能得到的数据如今它通过多个传感器的综合数据处理得到，并且通关互联网等一系列远程通讯的方式将数据上传，在通过计算机中预先设置的处理算法进行处理，得到浇灌计划。如今欧洲亚洲美洲中一些发达国家诸如加拿大韩国日本等国已经先后发展出了数种能够产品化生产的灌溉系统，澳大利亚的HARDIE IRRGATION公司开发的灌溉控制器极具代表性，发展出了MICROMASTER、RAINJET数个系列，衍生出上百种型号的产品。HR6100系列属于较为经济型，属于小型灌溉系统，工作范围主要是应用在家庭花园和公共场所的绿化灌溉，而MICROMASTER，系列产品是HARDIE公司为针对大型场所浇灌使用的控制器[2]。分布式布置的设计与上位机的双向通信，用微机编程对其操作并且以此来对其子控制器实行控制，并且以微机的方式实现实时监控灌溉状态的功能。
1.3国内市场发展现状
微喷、微灌是如今应用在国际上流行的自动浇水设施。微喷带构成。而工作原理则是通过水压将水压入微喷嘴带领域,在排水孔的喷口射出,由于重力于空气阻力的相互作用,会形成一个类似喷雾一般的浇灌效果。微喷带的大部分出水口都是以空气组为基础，按一定的距离和一定的规则安排。如：斜三通、斜五孔无空等。其中应用在花园农场大棚等场所。微灌溉是一种当地的灌溉技术，它利用微灌溉设备形成微灌溉系统，并将水分配给农田，并通过灌溉使作物根部附近的土壤湿润。微灌技术方便的将水分均匀的喷洒到土地上，使得土壤的湿度一直保持在适宜的生长程度。但是该技术的实现相当昂贵相比于直接的地面灌溉，而且由于它的喷口比较小，一旦水中的杂质过多就可能会导致喷洒孔被堵住，所以他需要一个过滤的系统来保证其运行的稳定性。其实这种技术已经在在外国几十年前就已经开始提出并发展。而国内在刚开始的发展阶段由于国内该技术的缺失智能大部分进口国外的产品，他们往往有着高昂的价格，但同时其质量得到了保证，可是相比国内复杂的地形，往往不能达到很好的适用性。其实大棚本身就是一个为了保湿而被发明的建筑，当时国外的园艺家发现在玻璃房内种植植物不但可以得到保温，甚至数个星期不浇水植物也能正常的生长，这是由于植物通过蒸腾作用挥发出的水分被大棚阻隔再次间接的回到了土里，而考虑到由于长期不通风会导致一些植物疾病的产生，所以不能长久的使用这种方式保湿，从而在大棚中引进灌溉系统与之协同也成了一种必然。现在市场上的自动保湿,主要有以下几类：
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