基于单片机的模拟智能灌溉控制系统

I基于单片机的模拟智能灌溉控制系统摘要随着农业生产水平的不断发展以及全球水资源的日趋紧张，世界各国都在积极探索行之有效的节水途径和措施。智能灌溉控制系统就是为了解决水资源不足、提高灌溉效率而发展起来的。本文研究的单片机智能灌溉控制系统，是对土壤的温湿度进行实时监控，参考实际温度值设定适宜的湿度下限值，并按照设定的湿度值进行相应的灌溉。该智能灌溉控制系统以STC89C52单片机为核心，主要由温湿度传感器DHT11模块、按键输入模块、显示模块、水泵模块等组成；软件选用C语言编程。该系统的功能是：根据土壤湿度传感器检测到的土壤湿度，若检测到的土壤湿度值低于系统所设定的最低湿度值，系统则自动启动系统，进行灌溉。通过对硬件实物的测试，系统能够比较成功的实现目标功能。【关键词】单片机；传感器；LED显示；水泵；灌溉IISimulatorsmartirrigationcontrolsystembasedonsinglechipmicrocomputerAbstractAsthelevelofagriculturalproductionandthecontinuousdevelopmentofglobalshortageofwaterresources,countriesintheworldareactivelyexploringeffectivewaysandmeasuresforwaterconservation.Intelligentirrigationcontrolsysteminordertosolvetheproblemofwaterresources,improvetheefficiencyofirrigationanddeveloped.Thispaperstudiestheintelligentirrigationcontrolsystem,temperatureandhumidityinthesoilwasmonitoredinrealtime,refertotheactualtemperaturevaluesettingandhumiditylimitappropriatevalue,accordingtothesethumidityvalueforthecorrespondingirrigation.TheintelligentirrigationcontrolsystembasedonSTC89C52singlechipmicrocomputerasthecore,mainlybythetemperatureandhumiditysensorDHT11module,keyinputmodule,displaymodule,pumpmodule;softwareusedClanguageprogramming.Thefunctionofthissystemis:accordingtothesoilmoisture,soilmoisturesensortodetectsoilhumidity,ifthedetectedvalueislowerthanthelowesthumiditysystemsetting,automaticstartingsystem,irrigation.Byphysicaltesting,systemcanrealizethefunctionofrelativelysuccessful.【Keywords】Single-chipMicrocomputer；Sensor；LEDDisplay；WaterPump；LrrigationIII目录1绪论............................................错误!未定义书签。1.1课题研究背景.................................错误!未定义书签。1.2课题研究的目的和意义.........................................11.3国内外现状..................................错误!未定义书签。1.3.1国内研究现状...........................错误!未定义书签。1.3.2国外研究现状...........................错误!未定义书签。1.4本文主要工作................................................32系统总体设计.....................................................42.1系统功能要求.................................................42.2系统总体设计方案.............................................43系统硬件设计....................................................53.1硬件电路总原理图...........................................53.2STC89C51单片机的硬件结构...................................53.2.1单片机的结构及信号引脚.................................63.3电源供电模块...............................................73.4单片机控制模块.............................................83.4.1单片机的最小系统.......................................83.4.2单片机控制的电路设计..................................83.5湿度采集模块.................................................93.5.1温湿度传感器DHT11的原理...............................93.6液晶显示模块...............................................103.6.1LCD1602液晶模块简介..................错误!未定义书签。3.6.2LCD1602的引脚及电路设计..............错误!未定义书签。3.7按键输入模块...............................错误!未定义书签。3.8水泵增湿模块...............................错误!未定义书签。4系统软件设计....................................错误!未定义书签。IV4.1程序设计.....................................错误!未定义书签。4.1.1主程序流程及相关说明...................错误!未定义书签。4.2主程序代码...................................错误!未定义书签。5测试结果与分析.................................................175.1测试环境..................................................175.2测试结果..................................................176调试与使用说明.................................错误!未定义书签。7结论............................................错误!未定义书签。参考文献...........................................错误!未定义书签。致谢.............................................错误!未定义书签。附录1元器件清单..................................错误!未定义书签。附录2基于STC89C52单片机的智能灌溉控制系统PCB图.错误!未定义书签。附录3DHT11模块代码..............................错误!未定义书签。附录4液晶显示模块代码............................错误!未定义书签。11绪论1.1课题研究背景水资源是人类生产生活最关键的自然资本，亦是贯穿社会发展和国民经济的最首要的基础资源。但我国当今水资源存在着两个方面的主要问题：第一个问题是水资源贫乏。虽然我国水资源的总量居全球第六位，可人均占有量却只有2500立方米，仅仅只达到了世界人均水量的四分之一，是全世界人均水资源最贫乏的国家之一。第二个问题是水资源的严重污染和浪费。就全中国而言，我们对水资源的利用率仅为45%，而那些水资源利用率高的国家已经达到了70%--80%，因此，提高水资源的利用率，对于解决我国的农业灌溉用水和缓解水资源紧缺非常重要[1]。经过几十年的快速发展，我国的节水智能灌溉技术初步形成了其技术体系，并且在某些方面已经达到或接近了国际先进水平，但由于受到我国经济发展水平及科研体制的限制，我国的智能控制灌溉技术与一些发达国家仍然存在着相当大的差距。随着我国水资源供需矛盾的日益加剧，农业用水分配额减少的问题势必日益突出，同时为了缓解我国水资源短缺对我国农业发展造成的压力，如何快速发展我国的节水智能控制灌溉技术及其配套设施，从而缓解我国农业用水压力已经成为一个不容忽视的问题[1]。1.2课题研究的目的和意义农业是人类社会赖以生存的最古老也是最重要的行业，农业的发展从长远来打算主要存在着两个方面的问题。一个是水资源的问题、另一个是科技发展方面的问题。而现阶段我国包括灌溉用水和降水在内的农田利用率很低，单位立方水生产粮食的能力大约为0.84kg，而以色列等一些发达国家大多数都在2kg以上，差距很大。为了提高灌溉水的利用率，为了保证全中国人口的粮食安全，使单位立方水生产粮食的能力得到提高，依靠传统的灌溉方式是很难达到的，必须从高新技术入手，在管理上下功夫，从过去的“浇地”思想观念转变为“浇植物”的思想观念。做到作物生长需要多少水，灌溉系统就能及时而准确地提供多少水。要实现这一目标，只有发展先进的灌溉系统，使灌溉过程达到自动控制才有可能。因此实现灌溉系统的智能控制，对节水、提高灌溉水的利用率以及对我国的粮食安全将起到极为重要的作用，具有重要的实现意义[3]。21.3国内外现状1.3.1国内研究现状我国一直以来都非常重视灌溉设备的研制，但由于自主开发程度低，且有影响的成果较少，所以我国的灌溉设备大多数都是通过引进国外的成果，可以说我国对于智能灌溉控制技术的研制真正开始于“九五”期间。目前我国在智能灌溉控制系统方面还处于研制、试用阶段，能真正投入应用，并且应用广泛的智能灌溉控制器还不多见[5]。节水农业的核心就是节约用水和提高农业用水率，是现代化农业的重要内涵，其核心是在有限水资源的条件下，通过采用先进的工程技术、适宜的农业技术和用水管理等综合技术措施，充分提高农业用水利用率和水的生产效率及效益，保证农业持续稳定发展。面对WorldTradeOrganization的挑战，节水农业更应该赋予其新的内涵，其内涵应扩展为节水、高产、高效、优质的农业[5]。要发展节水农业最基本的工作就是要有先进的节水灌溉技术，适当的技术是节水农业发展的前提条件，研究和开发节水灌溉技术，对提高节水农业的效益有很大的帮助。因此，我们非常有必要对现状节水灌溉技术，节水的水平以及技术的适应性，发展现状及存在问题做认真分析，为真正实现提高农业用