智能农业灌溉系统.docx

智能农业灌溉系统篇一：智能灌溉系统 课 题 名 称 基于单片机的智能抽水灌溉系统设计学 生 姓 名 学 号 系、年级专业 指 导 教 师 职 称 2021年 5月 18日 摘 要 当今世界日新月异，在我们学过的历史中，有第一次工业革命，第二次工业革命，每次的革命都意味着技术的提升，解放人们的双手，纵观历史，我们会发现，科技是推动一切发展的根源，人们的欲望又推动着科技的发展，现在人们吃喝住行，愈来愈智能化，意味着生活一切的智能，现在人们已经开始追求智能的生活了，智能最多的是体现在了城市中，在农村很少有智能的东西，因此束缚了农民的劳动力，农村也需要智能也需要改革。 以前农民种植都是需要农民自己浇灌，很费时间和资源，农民也不能经常外出打工，因为农业智能化低，需要很多的劳动力，所以在这种矛盾中我们开始了智能抽水灌溉系统，目的就是解放农民的双手，让他们有更多的时间可以外出务工，增加家庭收入。 智能抽水灌溉系统是用51单片机为核心控制的，YL-69是一个传感器就是把土壤湿度信息传给单片机的，LCD1602是把数据读出来让人们可以直观的看到，蜂鸣器是一个喇叭有发出声音的作用。使用YL-69把湿度信息传给单片机，单片机来处理传输来的信息，判断怎么执行，然后将执行的信号发给各个控制器，这就完成了一个系统的功能了。 关键词：浇灌；YL-69；湿度；AT89C51单片机;水泵；LCD1602 IABSTRACT In todays rapidly changing world, in we learned about the history, the first industrial revolution, the second industrial revolution, every revolution means the promotion of technology, liberating the peoples hands, throughout history, we will find that, science and technology is the source of promoting the development of all, the desire of the people and promote the development of science and technology, people now eat to live, become more and more intelligent means of all lifes intelligent, now people have began to pursue the smart living, smart most is reflected in the cities, in rural areas is rarely a smart things and so shackled the labor of farmers, rural areas need a smart also needs reform. Before farmers are farmers and pour yourself, it costs time and resources, farmers cant often go out to work, because of the low intelligent agriculture, requires a lot of labor force, so in this contradiction we began intelligent pumping irrigation system, purpose is to liberate their hands, let them have more time to migrant workers, increase the income of the family. Intelligent pumping irrigation system is with 51 single-chip microcomputer as the core control, YL-69 is a sensor is the soil moisture information to single chip, LCD1602 is to read out the data so that people can see intuitively, the buzzer is a horn sound effect. Use YL-69 to the humidity information to the microcontroller, the microcontroller to process the transmission of information, to judge how to perform, and then the signal to each controller, which completes the function of a system. Key words: YL-69; humidity; AT89C51 MCU; water pump; LCD16 II目录 摘 要 .I ABSTRACT . II 第一章 绪论 . 2 1.1 课题介绍及发展趋势 . 2 1.2 课题设计要求 . 3 第2章 方案设计与论证 . 4 2.1系统设计思路 . 4 2.2 系统方案论证 . 4 第3章 系统硬件设计以及电路图 . 6 3.1 核心器件模块及主要引脚说明 . 7 3.2 液晶显示模块 . 7 3.3 AT89C51复位电路模块 . 9 3.4 YL-69土壤湿度传感器 . 11 3.5 ADC0832功能特点及引脚. 11 3.6 继电器 . 12 3.7 蜂鸣器及按键 . 13 第4章 系统软件设计 . 15 4.1 主界面控制流程 . 15 4.2液晶显示程序 . 16 4.3 时钟芯片程序 . 19 4.4 按键程序 . 22 第5章 仿真与调试 . 25 5.1 软件调试 . 25 5.2 仿真结果 . 26 结论 . 28 参考文献 . 29 附 录 . 30 致 谢 . 31 1 第一章 绪论 1.1 课题介绍及发展趋势 伴随着现代科技的发展，及电子行业科学的飞速崛起，单片机系统在自动控制领域中的应用已经是常见了，人们对于单片机的使用都非常的熟悉的了，但却鲜有人知它内部的结构及工作的原理。因为单片机系统是智能抽水灌溉的系统的核心处理器，可以通过它检测温度和湿度进而来做出判断是否抽水灌溉，达到智能的效果。另外外界的温度和土壤的湿度可由LCD1602读出来。而且可以键盘实现土壤水分的最大值和最小值的更改，最后蜂鸣器用作对外的报警信号。 种植业是从古至今一直延续的最古老的，是生存的基础，。种植业的改革长远来看重中之重，首先是用水，其次是技术。从古老农业向科技农业的转变，由散点种植向集群种植的转变，前提是一定要科技的支持科技在种植业的巨大变革，再来一次技术革命。种植灌水体系科技水平较低是阻止我们国家效率种植业的发展的最根本原因。古老的大水灌溉模式科技度低，总体上就是以人工操作为主，人们的控制能力不行，更好的提高灌水效率，减少劳动的时间和节省水资源，一定要大力的提高智能抽水系统的发展。 当代智能控制器是一种有效的方法和技术对于智能灌溉系统田间管理，可以提高对水灌溉的高精度，有助于灌水过程中的科学化种植。一方面能最大限度的节省人们的劳动，最主要是由于它能精准、时空、给定量的、效率地给农作物智能补充水分，为了提高农作物的产值、重量，节约水、环保。 当代灌溉技术的研究使用在我国种植业、林业不多，与世界发达国家比较，有非常大的差距，都处于人工操作上，束缚劳动力。更重要的是农作物的需求有时候根本满足不了，从而会影响到农作物的正常规律生长；另外灌溉量太大，土壤中的肥水流走，从而造成能源的浪费。并且古老的灌水还要农业技术员时时刻刻的盯着作物生长并且指导生产，劳动付出大于生产汇报，在这个方面不能满足于当代农业的提升、高效率化方向发展的要求。再次我国高价购买国外的先进技术来弥补我国的技术不足，多数用于种植业的示范区、科研地方，并且不符合我国本土的土壤特点。我国本身的现代农业灌溉技术的钻研和普及于大众，还处于最开始阶段，我国科研我们的、系统体系功能强且具有很强扩展性的，由我国生产的智能抽水灌溉器，是刻不容缓的。伴随着微型处理器和传感器硬件的高速的发展，人们普遍的都能接受这种高科技产品 2 1篇二：农业物联网自动灌溉系统 智能农业灌溉系统应用方案 南 京 万 宏 测 控 技 术 有 限 公 司 电话：400-025-1861 传真：025-83266386 邮编：210039 E-mail： 网址： 地址：南京市雨花开发区凤华路18号8栋 编制： 审核： 批准： 版权所有 ? 2021南京市万宏测控技术有限公司 保留所有权利 高圣飞 林工 万 宏 日期： 日期： 日期： 2021-09-09 2021-10-23 2021-11-16 智能农业灌溉系统方案 一智能农业产生的背景 中国作为农业大国，同时也意味着是用水大国，而且中国水资源极为短缺，水资源危机已成为制约经济可持续发展的重要的因素。我国农业用水浪费严重，灌溉水利用系数低，因此走科技节水型农业之路来实现水资源的合理利用，不仅可以节约水资源，更重要的是可以提高农业用水效率，改善生态环境，从世界范围看，节水和节能的灌溉方法是当今世界供水技术发展的总趋势，作为发达国家的美国每年同样有大量的水资源会被浪费，美国每年浪费掉的水资源高达8520亿升，若安装一种智能农业灌溉系统则可有效地控制水流量，达到节水的目的。根据美国水工程协会的报告称，美国住宅区和商业区的草坪、植物灌溉用水浪费了喔30%到300%。水资源被浪费的主要原因是技术不行，美国有4500万个仅是安有简易计时器的灌溉系统，他们再时间控制上还可以，但精度不高。在中国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%80%，因而，解决农业节水灌溉用水的问题，缓解水资源紧缺问题是非常重要的。我们的智能农业灌溉系统在这种背景下应运而生。 所谓智能农业灌溉系统就是不需要人的控制，系统能自动感测到什么时候需要灌溉，灌溉多长时间，系统可以实现自动开启灌溉，也可以自动关闭灌溉；可以实现土壤太干时增大喷灌溉，太湿时减少喷灌溉，实现此功能就要充分利用控制器的控制作用，利用传感器采集的模拟信号经A/D模块转换成数字信号。针对灌溉水利用系统较低，本方案提出一种基于嵌入式智能灌 溉控制系统。依托传感器网络采集灌溉区作物需水信息，汇聚到网关节点发送给主控中心，中心主机根据信息确定灌溉状态并计算灌溉水量，控制灌溉设备工作实现智能灌溉。 二智能农业自动化节水灌溉施肥系统的特点 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 将充分发挥现有的节水设备作用，优化调度，提高效益。 通过自动控制技术的应用，更加节水节能，降低灌溉的成本。 整体系统采用以太网进行数据通讯，稳定性和实时性强。 数据处理能力强，响应速度快。 系统维护能力强，减轻用户负担。 开放式系统设计，软硬件均可升级。 实时显示灌溉水情、闸位、水位信息。 实现遥测系统设备监控管理功能。 通过现代通讯手段向相关单位发送灌溉数据域灌溉信息。 三智能农业灌溉系统的工作原理 1：自动化节水灌溉系统工作时，传感器采集到的信号，通过A/D模块转换，将标准的电压模拟信号转换为数字信号，输入到可编程控制器，经过数据处理后，通过通信模块上传至上位机或控制中心进行显示、处理及存储，系统根据实时采集并接收的数据与系统的设定值进行比较判断，将信号传给变频器，变频器根据具体的信号值，相应的调节电动机的转速，电动机带动水泵从水源抽水，需要灌溉时，电磁阀就会根据控制中心下达的指令开启，灌溉结束时，电磁阀就根据控制中心下达的指令关闭。（也可以在泵房控制中心，手动在控制柜上开启某一个点的电动阀门或者多点电动阀门/同时启动电 机水泵）。 为了避免离水源远的地方供水不能被供给足够的压力，在主供水管道或者支管道安装压力传感器，保证管道的水压满足设定的喷灌射程，避免发生因为水压不足，、喷头射程减少的现象，反之水量过大：浪费电量/管道爆管。 2：自动施肥系统：水肥控制一体机是智能浇灌控制系统中的独立可联 动设备，它将控制仪、时控开关、交流接触器以及配电设备安装在一个机箱内 ，通过管道安装的高压泵，将液肥加注入主供水管道中。 四智能农业灌溉系统组成 智能农业灌溉系统主要有硬件部分和软件部分组成。 硬件部分可编程控制器（MCU）、主控系统工控模块、传感器、A/D模块、变频器、无线通信模块、电动机、继电器、水泵、电动阀门、水肥一体设备、主管道、支管道、滴灌带、喷头等等。 可编程控制器（MCU）：负责发出和接收各种运行程序指令，是整个控制系统的中枢部分。 传感器：通过传感器采集土壤里的湿度信号和温度信号，判断是否需要灌溉、土壤养分是否开启施肥设备。 A/D：可编程器对所以需将传感器的电压信号转换成数字信号。 篇三：智能灌溉系统 摘 要 灌溉系统自动化水平较低是制约我国高效农业发展的主要原因。就此，文章设计了以单片机控制为中心的模拟智能灌溉系统。该系统可对不同土壤的湿度进行监控，并根据作物对土壤湿度的要求进行适时、适量灌水。 单片机控制部分采用的是型号STC89C52的单片机，主要有显示单元、ADC 采集单元、RTC 单元、EEPROM 存储单元、继电器控制电路及报警输出电路组成。单片机可将电位器输出的模拟电压信号通过AD 转换成数字信号，通过 DS1302 芯片提供时间信息；通过按键完成灌溉系统控制和湿度阈值调整功能，再通过 LED 完成系统工作状态指示功能。实现了土壤湿度测量、土壤湿度和时间显示、湿度阈值设定及存储等基本功能。 关键词：智能灌溉 ，单片机 目录 第一章 绪论 . 1 1.1 前言 . 1 1.2国内外现状. 1 1.3智能灌溉系统的简介 . 2 1.4本次设计中担任的工作 . 2 第二章 系统硬件电路的设计 . 3 2.1本设计任务和主要内容 . 3 2.2模拟智能灌溉系统框图 . 3 2.3 STC89C52单片机简介 . 3 2.4实时时钟模块 . 5 2.4.1 DS1302 基本功能 . 5 2.5按键模块. 6 2.6模数转换模块 . 6 2.6.1PCF8591基本功能 . 7 2.7继电器的驱动模块 . 8 2.8数码显示模块 . 9 2.8.1数码管的简介 . 9 2.8.2锁存器M74HC573 . 10 2.8.3译码器74HC138 . 10 2.9存储模块. 11 第三章 原理图的设计 . 12 3.1Protel DXP的简介 . 12 3.2智能灌溉系统原理图的设计 . 12 3.2.1启动Protel DXP 2021 . 12 3.2.2电路原理图文件的新建和保存 . 12 3.2.3元件的查找和放置. 13 3.3智能灌溉系统印制电路板（PCB）的设计 . 16 3.3.1新建印制电路板文件 . 16 3.3.2规划印制电路板. 16 3.3.3将电路原理图文件传输到PCB中 . 16 第四章 系统软件的设计 . 21 4.1流程图 . 21 总结. 23 参考文献 . 25 致谢. 25 附录. 25 江海职业技术学院毕业设计 第一章 绪论 1.1 前言 水是一切生命过程中不可替代的基本要素，也是维系国民经济和.发展的重要基础资源。过去，人们认为水是取之不竭、用之不尽的天然资源。因为在那些年代，科学技术不够发达，经济发展不够迅速，人口数量少，人们对水的使用总是很随意，水资源似乎总也用不完。随着科技不断进步，经济高速发展，生产力极大提高以及人口只增不减，水资源危机开始显现并日渐明显。 随着中国农业现代化进程的高速发展、农业结构的调整以及我国加入世贸组织等因素，节水灌溉自动化技术的要求越来越高，灌溉控制器在我国有着巨大的市场。节水灌溉控制器近期在中国应朝着价格低、性能可靠、操作简便的方向发展。但从长远利益考虑，新的智能化技术、传感技术和农业科技的引入、应用和普及，将会有智能化程度更高、功能更强、性能更趋于稳定和可靠的灌溉控制器出现。本课题以STC89C52单片机为主要硬件模块，通过软件编程实现对土壤湿度的检测，当所测的实际湿度低于警戒值时，将触发灌溉控制器装置，进行自动灌溉，系统还可以实现时间控制方式，随时灌溉，从而也体现了多用途、人性化的现代智能化系统设计要求。根据本设计的功能要求，可确定此方案：以STC89C52单片机为控制电路的核心，采用模块化的设计方案。在闭环控制方式下，利用湿度采集模块将不同地点检测到的湿度模拟量进行模数转化后传送给单片机，单片机将采集到的数据与警戒值比较；若采集数据低于警戒值，则启动继电器驱动模块进行灌溉；若采集数据高于警戒值，则不启动驱动模块进行灌溉。显示模块将采集数据和灌溉信息显示在显示屏上。灌溉时间一到，驱动电路则停止继电器工作，灌溉停止。在时间控制方式下，用户通过键盘输入进行灌溉的时间，时间一到，灌溉停止。 1.2国内外现状 国内在开发灌溉自动控制系统方面还处于研制、试用阶段，真正能投入实际应用，且应用较广的灌溉控制器还是很少。在开发的产品中有着代表性的，如 北京澳作生态仪器有限公司的澳作智能节水灌溉控制系统可与各种滴、喷灌系统连接，实时监测土壤墒情，根据要求活，手动、半自动、全自动任选且可随意在计算机上更改，可同时控制多个设备，受控区位置及形状，环境参数及设备状态可同时显示在中心计算机上。北京奥特思达科技有限公司研制的WT-02型微喷灌定时自动控制器，是一种供农业、草坪、果园、温室一般场合给水的电子灌溉自动控制系统。国外一些先进国家，如 智能农业灌溉系统