基于AT89C51单片机为控制核心节水喷灌控制系统设计

基于AT89C51单片机为控制核心节水喷灌控制系统设计

 基于AT89C51单片机为控制核心节水喷灌控制系统设计

根据滴灌技术的特点,进行节水灌溉控制系统的整体研究与设计。针对土壤湿度难以用精确的数学模型描述的特点,采用模糊控制理论,对这一理论进行了深入的研究,重点研究双输入单输出的模糊控制方式。LCD显示土壤湿度值,在灌水期间以倒计时的方式显示灌水剩余时间。同时利用单片机来控制阀门,从而达到节水的目的。
一、选题简介、意义
选题简介:
在水资源日益匮乏的今天,我国传统的灌溉方法是采用大水漫灌,显然这对于水资源的浪费无可非议。现代农业上也就提出了灌溉植物的新概念,其主要内涵:就是把灌溉的水分尽可能地被植物利用,通过灌溉确保植物跟系尽可能的处于最适宜的土壤湿度范围内。节水灌溉技术的飞速发展,对节水灌溉技术的要求也将会提高到一个新的层次。所以打算利用在校期间所学到的知识去优化这种喷灌系统,使它既能节水,又能最大限度得使植物得到适宜的生长。
同时单片机具有速度快,功能强,体积小,功耗低,使用方便,性能可靠,成本小的优势。利用其优势,设计出具有小键盘,数码显示部分器件,在功能上具有数据的采集、自动控制、运行监视、报警、运行管理的功能的嵌入式系统,是该系统适宜于各种作物,土壤,气候,地质的相关操作。
 
 
选题意义:
 
喷灌系统如今已大规模的用于现代农业 ,水资源必须得到合理的开发和利用。利用单片机在现场使用中能进行系统灌溉是进行田间管理,保证操作的准确性,使其能有利于灌溉过程的科学管理.另外,该系统在的适用性较强,对操作者的素质要求不高。该系统除了能够降低劳动量,更重要是实现定时,定量,高效的节水,节能功能。推广节水灌溉也已成为世界各国为缓解水资源危机和实现农业现代化的必然选择,同时也是人类生存和发展的必然选择。 
同时节水喷灌系统也有如下优点:
1.自动检测,实现自动喷灌 
2.提高水资源的利用率,实现精细喷灌
3.节约人力资源,实现自动化
4.农作物得到科学的灌溉,茁壮成长
 
 
二、课题综述(课题研究,主要研究的内容,要解决的问题,预期目标,研究步骤、方法及措施等)
课题研究:
以单片机的自动控制系统为基础,选择合适的传感器对土壤中的含水量以及空气湿度等物理量进行采集,通过采集部分将其转化为数字信号,交给单片机系统进行处理,通过智能控制部分,来控制外设进行自动的喷灌
 
 
主要研究的内容:
湿度传感器的工作方式及工作原理
以AT89C51单片机为控制核心,硬件由电源,键盘显示器接口电路,数据采集电路和输出驱动电路等组成;软件功能模块包括:主监控程序,系统时钟程序,按键识别和处理程序,动态显示程序和A/D转换程序等。
 
解决的问题:
喷头的类型以及数量
传感器的灵敏度问题
喷水的地形问题
单片机供电问题
 
 
 
预期目标:
 
采用四组旋转式微喷头,在湿度传感器的检测下,低于某一湿度喷头就会工作。还要有一个控制器,能显示各种参数和系统时间,并能通过键盘修改这些参数
 
研究步骤:
1.土壤的湿度是如何测量
2.湿度传感器的工作原理
3.软件编写程序
4.写入程序到单片机上,并结合硬件
5.硬件投入使用,检测效果
 
研究方法、措施:
1.图书馆搜索节水喷灌系统相关书籍。
2.上网搜索不理解的问题。
3.询问相关的指导老师,解决问题。
 
 
 
 
 
三、设计(论文)体系、结构(大纲)
1.设计体系
 
以AT89C51单片机为控制核心,通过传感器对土壤信息的采集实现对土壤的自动精确的节水喷灌,克服传统灌溉对水资源浪费的问题。
 
2.系统功能模块结构图
 
 
 
3.主要用到的技术
 
单片机技术,c语言编程,传感器技术等技术
目录
第一章  绪论 3
1.1研究的背景和意义 3
1.1.1节水灌溉智能系统的研究背景 3
1.1.2节水灌溉智能系统的研究意义 3
1.2 国内外灌溉智能控制技术研究现状 3
1.2.1国外研究现状 3
1.2.2国内研究现状 3
第二章 总体方案设计 5
2.1整体设计方案一 5
2.2整体设计方案二 6
2.3综合分析与比较 6
第三章  系统硬件电路设计 7
3.1单片机最小系统电路 7
3.1.1单片机时钟电路 9
3.1.2单片机复位电路 10
3.2 湿度检测电路 11
3.2.1湿度传感器HS1101简介 11
3.2.2 HS1101优点 11
3.2.3 HS1101与单片机接口设计 12
3.3 LCD显示电路 12
3.4报警电路 14
3.5输出控制电路 14
3.5.1步进电机的概念 14
3.5.2步进电机的工作原理 14
3.5.3步进电机的工作过程 15
第四章 系统软件设计 17
4.1总流程图 17
4.2 头文件 18
4.3主程序与子程序部分 19
第五章 软硬件调试 27
第六章 总结与致谢 27
参考文献 29
附录: 30
 
参考文献
[1] 景东升.单片机自动灌溉控制系统研究、设计及应用.〔学位论文].北京农业工程大学,1994 
[2」武庆生,仇梅.单片机原理与应用.电子科技大学出版,1998,12 
[3] 朱定华.单片机原理与接口技术.电子工业出版社,2001,4
[4] 刘瑞新.单片机原理及应用教程.机械工业出版社,2003,7
[5」吴普特,牛文全,郝宏科.现代化高效节水灌溉设施.化学工业出版社,2002b,5
[6] 曹天汗.单片机原理与接口技术.第一版.北京:电子工业出版社,2003
[7] 胡汉才.单片机原理及其接口技术.第二版.北京:清华大学出版社,2003
[8] 张俊漠.单片机中级教程-单片机原理及应用.北京:航空航天大学出版社,2001

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