单片机下可测土壤湿度的智能灌溉系统设计.docx
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1、单片机下可测土壤湿度的智能灌溉系统设计关键词:单片机; 智能灌溉; 节水系统;目前,大多数人在浇灌农作物时往往是根据自己的种植经验来判断应该什么时候进行浇灌,由于判断的不准确会导致多次灌溉,造成大量的水资源浪费,而且还会造成人力资源的浪费。因此,在保证农作物产量的同时,如何实现精准节水灌溉成为人们重点关注的问题。通过单片机来实现对土壤湿度的实时测量可以有效准确判断灌溉农作物的时间,实现自动灌溉。1、数据采集电路设计要想实现自动化灌溉,首先需要知道应该什么时候进行灌溉,换句话,要清楚了解土壤的湿度、温度等特征才能确定灌溉的时间,减少不必要的灌溉,节约水资源。目前测量土壤湿度的方法有很多,例如通过
2、计算土壤烘干前和烘干后的重量来得到土壤湿度,或者通过使用各种湿度测量仪来得到土壤湿度。如果使用测量仪来进行土壤湿度测量时,推荐使用RS-WS-I20-TR传感器进行测量,该传感器的测量针头与其机身之间使用的材料可以实现真空罐装,测量出的结果不仅要比大多数其他的传感器更加精准,而且还可以实现不同土壤的测量,更加实用。但是它也有一个缺点,因为RS-WS-I20-TR测量仪的输出是RS485类型的型号,所以它不能与单片机之间实现直接相连。要想单片机接收到RS-WS-I20-TR测量仪测量的土壤湿度结果,就必须使用如图1所示的信号转换电路图将RS485转换为单片机可以接收的UART1.图1 信号转换电
3、路图2、数据存储设计通过测量土壤的湿度可以确定灌溉农作物的时间,但是要实现对农作物的智能灌溉,还需要有一个可以实现自动打开水源、关闭水源的开关,大部分的单片机都能实现这一功能。但是,由于实际情况中需要存储大量的数据,所以选择单片机时需要选择内存足够大的单片机,由于存储量大的单片机价格偏高,因此推荐使用型号为AT89C52的单片机。虽然该单片机自身所带的内存小,但可以通过其特有的内存扩展功能来连接其他存储器。例如,将AT89C52连接内存大小为8K×8的6264存储器可以轻而易举地实现扩容。如图2所示的具体内存扩展连接电路图,再通过连接外部存储器进行存时,P2接口和P0接口分别输出高
4、八位的存储器信号和低八位的地址信号,P0接口输出地址信号字节后才被当作总线来进行工作,然后通过74LS373将地址字节存在改锁存器中2.图2 连接电路图3、供电电路设计要使单片机正常工作电的供应是必不可少的,目前供电方式中插入电源是使用最广泛的方法。但是,随着科技的发展,通过太阳能进行发电已经有了比较成熟的发展。因此,为了节约电能,推荐使用将太阳能转化为电能的方式对单片机进行供电。此外,为了避免电流过大导致单片机烧坏的情况发生,安全的实现对水源进行自动开关操作,需要通过继电器来进行自动控制,如图3所示,继电器的三极管会根据单片机的电流大小来改变电路闭合方式,当由土壤湿度测量仪传来的数据结果小于
5、已经设置好的土壤应该保持的湿度时,三极管就会将低电流的那个接口闭合起来(即P2.7接口),然后接通水源实现对农作物进行浇灌。相反,则不会进行浇灌。通过这样的方式,可以有效安全的实现浇灌3.图3 继电器控制电路图4、自动浇灌主程序设计模块除了硬件设置外,要想实现自动化灌溉还需要使用计算机进行程序设置,通过设置土壤湿度等特征值才能让单片机判定应该何时进行灌溉,才能进入自动化过程。实现自动灌溉的系统的执行流程为:首先给土壤设定一个湿度区间,该区间是判定是否对农作物进行浇灌的重要因素。然后通过土壤湿度测量仪进行湿度测量,具体过程为:首先向RS-WS-I20-TR测量仪发送一个包含八个字节的询问数据包,
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