智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)

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1、智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng) 篇一：智能灌溉系統(tǒng) 課 題 名 稱 基于單片機的智能抽水灌溉系統(tǒng)設(shè)計學 生 姓 名 學 號 系、年級專業(yè) 指 導 教 師 職 稱 2021年 5月 18日 摘 要 當今世界日新月異，在我們學過的歷史中，有第一次工業(yè)革命，第二次工業(yè)革命，每次的革命都意味著技術(shù)的提升，解放人們的雙手，縱觀歷史，我們會發(fā)現(xiàn)，科技是推動一切發(fā)展的根源，人們的欲望又推動著科技的發(fā)展，現(xiàn)在人們吃喝住行，愈來愈智能化，意味著生活一切的智能，現(xiàn)在人們已經(jīng)開始追求智能的生活了，智能最多的是體現(xiàn)在了城市中，在農(nóng)村很少有智能的東西，因

2、此束縛了農(nóng)民的勞動力，農(nóng)村也需要智能也需要改革。 以前農(nóng)民種植都是需要農(nóng)民自己澆灌，很費時間和資源，農(nóng)民也不能經(jīng)常外出打工，因為農(nóng)業(yè)智能化低，需要很多的勞動力，所以在這種矛盾中我們開始了智能抽水灌溉系統(tǒng)，目的就是解放農(nóng)民的雙手，讓他們有更多的時間可以外出務工，增加家庭收入。 智能抽水灌溉系統(tǒng)是用51單片機為核心控制的，YL-69是一個傳感器就是把土壤濕度信息傳給單片機的，LCD1602是把數(shù)據(jù)讀出來讓人們可以直觀的看到，蜂鳴器是一個喇叭有發(fā)出聲音的作用。使用YL-69把濕度信息傳給單片機，單片機來處理傳輸來的信息，判斷怎么執(zhí)行，然后將執(zhí)行的信號發(fā)給各個控制器，這就完成了一個

3、系統(tǒng)的功能了。 關(guān)鍵詞：澆灌；YL-69；濕度；AT89C51單片機;水泵；LCD1602 I ABSTRACT 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, througho

4、ut 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 p

5、ursue 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,

6、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 s

7、ystem 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

8、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 目錄 摘 要 .............................................

9、.............................................................I ABSTRACT ............................................................................................ II 第一章 緒論 ............................................................................................. 2 1.1 課題介紹及發(fā)展趨勢 .....

10、................................................................... 2 1.2 課題設(shè)計要求 .................................................................................... 3 第2章 方案設(shè)計與論證 ......................................................................... 4 2.1系統(tǒng)設(shè)計思路 ...................

11、.................................................................. 4 2.2 系統(tǒng)方案論證 .................................................................................... 4 第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計以及電路圖 ........................................................ 6 3.1 核心器件模塊及主要引腳說明 .........................

12、............................... 7 3.2 液晶顯示模塊 .................................................................................... 7 3.3 AT89C51復位電路模塊 .................................................................... 9 3.4 YL-69土壤濕度傳感器 ...............................................

13、.................... 11 3.5 ADC0832功能特點及引腳.............................................................. 11 3.6 繼電器 .............................................................................................. 12 3.7 蜂鳴器及按鍵 ............................................................

14、...................... 13 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ........................................................................... 15 4.1 主界面控制流程 .............................................................................. 15 4.2液晶顯示程序 .................................................................

15、.................. 16 4.3 時鐘芯片程序 .................................................................................. 19 4.4 按鍵程序 .......................................................................................... 22 第5章 仿真與調(diào)試 .....................................................

16、.......................... 25 5.1 軟件調(diào)試 .......................................................................................... 25 5.2 仿真結(jié)果 .......................................................................................... 26 結(jié)論 ..............................................

17、........................................................... 28 參考文獻 ................................................................................................. 29 附 錄 ..................................................................................................... 30 致 謝 ..

18、..................................................................................................... 31 1 第一章 緒論 1.1 課題介紹及發(fā)展趨勢 伴隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，及電子行業(yè)科學的飛速崛起，單片機系統(tǒng)在自動控制領(lǐng)域中的應用已經(jīng)是常見了，人們對于單片機的使用都非常的熟悉的了，但卻鮮有人知它內(nèi)部的結(jié)構(gòu)及工作的原理。因為單片機系統(tǒng)是智能抽水灌溉的系統(tǒng)的核心處理器，可以通過它檢測溫度和濕度進而來做出判斷是否抽水灌溉，達到智能的效果。另外外界的溫度和土

19、壤的濕度可由LCD1602讀出來。而且可以鍵盤實現(xiàn)土壤水分的最大值和最小值的更改，最后蜂鳴器用作對外的報警信號。 種植業(yè)是從古至今一直延續(xù)的最古老的，是生存的基礎(chǔ)，。種植業(yè)的改革長遠來看重中之重，首先是用水，其次是技術(shù)。從古老農(nóng)業(yè)向科技農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變，由散點種植向集群種植的轉(zhuǎn)變，前提是一定要科技的支持科技在種植業(yè)的巨大變革，再來一次技術(shù)革命。種植灌水體系科技水平較低是阻止我們國家效率種植業(yè)的發(fā)展的最根本原因。古老的大水灌溉模式科技度低，總體上就是以人工操作為主，人們的控制能力不行，更好的提高灌水效率，減少勞動的時間和節(jié)省水資源，一定要大力的提高智能抽水系統(tǒng)的發(fā)展。 當代智能控制

20、器是一種有效的方法和技術(shù)對于智能灌溉系統(tǒng)田間管理，可以提高對水灌溉的高精度，有助于灌水過程中的科學化種植。一方面能最大限度的節(jié)省人們的勞動，最主要是由于它能精準、時空、給定量的、效率地給農(nóng)作物智能補充水分，為了提高農(nóng)作物的產(chǎn)值、重量，節(jié)約水、環(huán)保。 當代灌溉技術(shù)的研究使用在我國種植業(yè)、林業(yè)不多，與世界發(fā)達國家比較，有非常大的差距，都處于人工操作上，束縛勞動力。更重要的是農(nóng)作物的需求有時候根本滿足不了，從而會影響到農(nóng)作物的正常規(guī)律生長；另外灌溉量太大，土壤中的肥水流走，從而造成能源的浪費。并且古老的灌水還要農(nóng)業(yè)技術(shù)員時時刻刻的盯著作物生長并且指導生產(chǎn)，勞動付出大于生產(chǎn)匯報，在這個方面不

21、能滿足于當代農(nóng)業(yè)的提升、高效率化方向發(fā)展的要求。再次我國高價購買國外的先進技術(shù)來彌補我國的技術(shù)不足，多數(shù)用于種植業(yè)的示范區(qū)、科研地方，并且不符合我國本土的土壤特點。我國本身的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)的鉆研和普及于大眾，還處于最開始階段，我國科研我們的、系統(tǒng)體系功能強且具有很強擴展性的，由我國生產(chǎn)的智能抽水灌溉器，是刻不容緩的。伴隨著微型處理器和傳感器硬件的高速的發(fā)展，人們普遍的都能接受這種高科技產(chǎn)品 2 [1] 篇二：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)自動灌溉系統(tǒng) 智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)應用方案 南 京 萬 宏 測 控 技 術(shù) 有 限 公 司 電話：400-025-1861

22、 傳真：025-83266386 郵編：210039 E--mail： 網(wǎng)址： 地址：南京市雨花開發(fā)區(qū)鳳華路18號8棟 編制： 審核： 批準： 版權(quán)所有 ? 2021南京市萬宏測控技術(shù)有限公司 保留所有權(quán)利 高圣飛 林工 萬 宏 日期： 日期： 日期： 2021-09-09 2021-10-23 2021-11-16 智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)方案 一．智能農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的背景 中國作為農(nóng)業(yè)大國，同時也意味著是用水大國，而且中國水資源極為短缺，水資源危機已成為制約經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要的因素。我國農(nóng)業(yè)

23、用水浪費嚴重，灌溉水利用系數(shù)低，因此走科技節(jié)水型農(nóng)業(yè)之路來實現(xiàn)水資源的合理利用，不僅可以節(jié)約水資源，更重要的是可以提高農(nóng)業(yè)用水效率，改善生態(tài)環(huán)境，從世界范圍看，節(jié)水和節(jié)能的灌溉方法是當今世界供水技術(shù)發(fā)展的總趨勢，作為發(fā)達國家的美國每年同樣有大量的水資源會被浪費，美國每年浪費掉的水資源高達8520億升，若安裝一種智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)則可有效地控制水流量，達到節(jié)水的目的。根據(jù)美國水工程協(xié)會的報告稱，美國住宅區(qū)和商業(yè)區(qū)的草坪、植物灌溉用水浪費了喔30%到300%。水資源被浪費的主要原因是技術(shù)不行，美國有4500萬個僅是安有簡易計時器的灌溉系統(tǒng)，他們再時間控制上還可以，但精度不高。在中國農(nóng)業(yè)用水量約占總用

24、水量的80%左右，由于農(nóng)業(yè)灌溉效率普遍低下，水的利用率僅為45%，而水資源利用率高的國家已達70%~80%，因而，解決農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉用水的問題，緩解水資源緊缺問題是非常重要的。我們的智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)在這種背景下應運而生。 所謂智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)就是不需要人的控制，系統(tǒng)能自動感測到什么時候需要灌溉，灌溉多長時間，系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動開啟灌溉，也可以自動關(guān)閉灌溉；可以實現(xiàn)土壤太干時增大噴灌溉，太濕時減少噴灌溉，實現(xiàn)此功能就要充分利用控制器的控制作用，利用傳感器采集的模擬信號經(jīng)A/D模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。針對灌溉水利用系統(tǒng)較低，本方案提出一種基于嵌入式智能灌 溉控制系統(tǒng)。依托傳感器網(wǎng)絡(luò)采

25、集灌溉區(qū)作物需水信息，匯聚到網(wǎng)關(guān)節(jié)點發(fā)送給主控中心，中心主機根據(jù)信息確定灌溉狀態(tài)并計算灌溉水量，控制灌溉設(shè)備工作實現(xiàn)智能灌溉。 二．智能農(nóng)業(yè)自動化節(jié)水灌溉施肥系統(tǒng)的特點 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 將充分發(fā)揮現(xiàn)有的節(jié)水設(shè)備作用，優(yōu)化調(diào)度，提高效益。 通過自動控制技術(shù)的應用，更加節(jié)水節(jié)能，降低灌溉的成本。 整體系統(tǒng)采用以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通訊，穩(wěn)定性和實時性強。 數(shù)據(jù)處理能力強，響應速度快。 系統(tǒng)維護能力強，減輕用戶負擔。 開放式系統(tǒng)設(shè)計，軟硬件均可升級。 實時顯示灌溉水情、閘位、水位信息。 實現(xiàn)遙測系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)控管理功能。 通過現(xiàn)代通訊

26、手段向相關(guān)單位發(fā)送灌溉數(shù)據(jù)域灌溉信息。 三．智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的工作原理 1：自動化節(jié)水灌溉系統(tǒng)工作時，傳感器采集到的信號，通過A/D模塊轉(zhuǎn)換，將標準的電壓模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，輸入到可編程控制器，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，通過通信模塊上傳至上位機或控制中心進行顯示、處理及存儲，系統(tǒng)根據(jù)實時采集并接收的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)的設(shè)定值進行比較判斷，將信號傳給變頻器，變頻器根據(jù)具體的信號值，相應的調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速，電動機帶動水泵從水源抽水，需要灌溉時，電磁閥就會根據(jù)控制中心下達的指令開啟，灌溉結(jié)束時，電磁閥就根據(jù)控制中心下達的指令關(guān)閉。（也可以在泵房控制中心，手動在控制柜上開啟某一個點的電動閥門或者

27、多點電動閥門/同時啟動電 機水泵）。 為了避免離水源遠的地方供水不能被供給足夠的壓力，在主供水管道或者支管道安裝壓力傳感器，保證管道的水壓滿足設(shè)定的噴灌射程，避免發(fā)生因為水壓不足，、噴頭射程減少的現(xiàn)象，反之水量過大：浪費電量/管道爆管。 2：自動施肥系統(tǒng)：水肥控制一體機是智能澆灌控制系統(tǒng)中的獨立可聯(lián) 動設(shè)備，它將控制儀、時控開關(guān)、交流接觸器以及配電設(shè)備安裝在一個機箱內(nèi) ，通過管道安裝的高壓泵，將液肥加注入主供水管道中。 四．智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)組成 智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)主要有硬件部分和軟件部分組成。 硬件部分——可編程控制器（MC

28、U）、主控系統(tǒng)工控模塊、傳感器、A/D模塊、變頻器、無線通信模塊、電動機、繼電器、水泵、電動閥門、水肥一體設(shè)備、主管道、支管道、滴灌帶、噴頭等等。 ①可編程控制器（MCU）：負責發(fā)出和接收各種運行程序指令，是整個控制系統(tǒng)的中樞部分。 ②傳感器：通過傳感器采集土壤里的濕度信號和溫度信號，判斷是否需要灌溉、土壤養(yǎng)分是否開啟施肥設(shè)備。 ③A/D：可編程器對所以需將傳感器的電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。 篇三：智能灌溉系統(tǒng) 摘 要 灌溉系統(tǒng)自動化水平較低是制約我國高效農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要原因。就此，文章設(shè)計了以單片機控制為中心的模擬智能灌溉系統(tǒng)。該系統(tǒng)

29、可對不同土壤的濕度進行監(jiān)控，并根據(jù)作物對土壤濕度的要求進行適時、適量灌水。 單片機控制部分采用的是型號STC89C52的單片機，主要有顯示單元、ADC 采集單元、RTC 單元、EEPROM 存儲單元、繼電器控制電路及報警輸出電路組成。單片機可將電位器輸出的模擬電壓信號通過AD 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過 DS1302 芯片提供時間信息；通過按鍵完成灌溉系統(tǒng)控制和濕度閾值調(diào)整功能，再通過 LED 完成系統(tǒng)工作狀態(tài)指示功能。實現(xiàn)了土壤濕度測量、土壤濕度和時間顯示、濕度閾值設(shè)定及存儲等基本功能。 關(guān)鍵詞：智能灌溉 ，單片機 目錄 第一章 緒論 ..........

30、................................................................................................................. 1 1.1 前言 .......................................................................................................................... 1 1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀..................................

31、.............................................................................. 1 1.3智能灌溉系統(tǒng)的簡介 ................................................................................................ 2 1.4本次設(shè)計中擔任的工作 ...................................................................................

32、......... 2 第二章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計 ................................................................................................. 3 2.1本設(shè)計任務和主要內(nèi)容 ............................................................................................ 3 2.2模擬智能灌溉系統(tǒng)框圖 ....................................

33、........................................................ 3 2.3 STC89C52單片機簡介 ............................................................................................. 3 2.4實時時鐘模塊 ...........................................................................................................

34、. 5 2.4.1 DS1302 基本功能 ........................................................................................ 5 2.5按鍵模塊.................................................................................................................... 6 2.6模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 ....................................

35、........................................................................ 6 2.6.1PCF8591基本功能 ........................................................................................ 7 2.7繼電器的驅(qū)動模塊 ...............................................................................................

36、..... 8 2.8數(shù)碼顯示模塊 ............................................................................................................ 9 2.8.1數(shù)碼管的簡介 ............................................................................................... 9 2.8.2鎖存器M74HC573 .............................

37、........................................................ 10 2.8.3譯碼器74HC138 ......................................................................................... 10 2.9存儲模塊..................................................................................................................

38、 11 第三章 原理圖的設(shè)計 ........................................................................................................... 12 3.1Protel DXP的簡介 ................................................................................................... 12 3.2智能灌溉系統(tǒng)原理圖的設(shè)計 .......................

39、........................................................... 12 3.2.1啟動Protel DXP 2021 ................................................................................. 12 3.2.2電路原理圖文件的新建和保存 .................................................................. 12 3.2.3元件的查找和放置............

40、.......................................................................... 13 3.3智能灌溉系統(tǒng)印制電路板（PCB）的設(shè)計 .......................................................... 16 3.3.1新建印制電路板文件 .................................................................................. 16 3.3.2規(guī)劃印制電路板.........

41、................................................................................. 16 3.3.3將電路原理圖文件傳輸?shù)絇CB中 ............................................................ 16 第四章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計 ....................................................................................................... 21

42、 4.1流程圖 ..................................................................................................................... 21 總結(jié)......................................................................................................................................... 23 參考文獻 ..........

43、....................................................................................................................... 25 致謝......................................................................................................................................... 25 附錄......................

44、................................................................................................................... 25 江海職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 第一章 緒論 1.1 前言 水是一切生命過程中不可替代的基本要素，也是維系國民經(jīng)濟和.發(fā)展的重要基礎(chǔ)資源。過去，人們認為水是取之不竭、用之不盡的天然資源。因為在那些年代，科學技術(shù)不夠發(fā)達，經(jīng)濟發(fā)展不夠迅速，人口數(shù)量少，人們對水的使用總是很隨意，水資源似乎總也用不完。隨著科技不斷進步，經(jīng)濟高速發(fā)

45、展，生產(chǎn)力極大提高以及人口只增不減，水資源危機開始顯現(xiàn)并日漸明顯。 隨著中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程的高速發(fā)展、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及我國加入世貿(mào)組織等因素，節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的要求越來越高，灌溉控制器在我國有著巨大的市場。節(jié)水灌溉控制器近期在中國應朝著價格低、性能可靠、操作簡便的方向發(fā)展。但從長遠利益考慮，新的智能化技術(shù)、傳感技術(shù)和農(nóng)業(yè)科技的引入、應用和普及，將會有智能化程度更高、功能更強、性能更趨于穩(wěn)定和可靠的灌溉控制器出現(xiàn)。本課題以STC89C52單片機為主要硬件模塊，通過軟件編程實現(xiàn)對土壤濕度的檢測，當所測的實際濕度低于警戒值時，將觸發(fā)灌溉控制器裝置，進行自動灌溉，系統(tǒng)還可以實現(xiàn)時間控制方

46、式，隨時灌溉，從而也體現(xiàn)了多用途、人性化的現(xiàn)代智能化系統(tǒng)設(shè)計要求。根據(jù)本設(shè)計的功能要求，可確定此方案：以STC89C52單片機為控制電路的核心，采用模塊化的設(shè)計方案。在閉環(huán)控制方式下，利用濕度采集模塊將不同地點檢測到的濕度模擬量進行模數(shù)轉(zhuǎn)化后傳送給單片機，單片機將采集到的數(shù)據(jù)與警戒值比較；若采集數(shù)據(jù)低于警戒值，則啟動繼電器驅(qū)動模塊進行灌溉；若采集數(shù)據(jù)高于警戒值，則不啟動驅(qū)動模塊進行灌溉。顯示模塊將采集數(shù)據(jù)和灌溉信息顯示在顯示屏上。灌溉時間一到，驅(qū)動電路則停止繼電器工作，灌溉停止。在時間控制方式下，用戶通過鍵盤輸入進行灌溉的時間，時間一到，灌溉停止。 1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀 國內(nèi)在

47、開發(fā)灌溉自動控制系統(tǒng)方面還處于研制、試用階段，真正能投入實際應用，且應用較廣的灌溉控制器還是很少。在開發(fā)的產(chǎn)品中有著代表性的，如 北京澳作生態(tài)儀器有限公司的澳作智能節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)可與各種滴、噴灌系統(tǒng)連接，實時監(jiān)測土壤墑情，根據(jù)要求活，手動、半自動、全自動任選且可隨意在計算機上更改，可同時控制多個設(shè)備，受控區(qū)位置及形狀，環(huán)境參數(shù)及設(shè)備狀態(tài)可同時顯示在中心計算機上。北京奧特思達科技有限公司研制的WT-02型微噴灌定時自動控制器，是一種供農(nóng)業(yè)、草坪、果園、溫室一般場合給水的電子灌溉自動控制系統(tǒng)。國外一些先進國家，如 《智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)》