【正文】 ................176 調(diào)試與使用說明 .................................................207 結(jié)論 ............................................................21參考文獻 ...........................................................22致 謝 .............................................................23附錄 1 元器件清單 .................................................24附錄 2 基于 STC89C52 單片機的智能灌溉控制系統(tǒng) PCB 圖 ................25附錄 3 DHT11 模塊代碼 ..............................................26附錄 4 液晶顯示模塊代碼 ...........................................2811 緒論 課題研究背景水資源是人類生產(chǎn)生活最關(guān)鍵的自然資本，亦是貫穿社會發(fā)展和國民經(jīng)濟的最首要的基礎(chǔ)資源。但我國當(dāng)今水資源存在著兩個方面的主要問題：第一個問題是水資源貧乏。雖然我國水資源的總量居全球第六位，可人均占有量卻只有 2500 立方米，僅僅只達到了世界人均水量的四分之一，是全世界人均水資源最貧乏的國家之一。第二個問題是水資源的嚴(yán)重污染和浪費。就全中國而言，我們對水資源的利用率僅為 45%，而那些水資源利用率高的國家已經(jīng)達到了 70%80%，因此，提高水資源的利用率，對于解決我國的農(nóng)業(yè)灌溉用水和緩解水資源緊缺非常重要 [1]。經(jīng)過幾十年的快速發(fā)展，我國的節(jié)水智能灌溉技術(shù)初步形成了其技術(shù)體系，并且在某些方面已經(jīng)達到或接近了國際先進水平，但由于受到我國經(jīng)濟發(fā)展水平及科研體制的限制，我國的智能控制灌溉技術(shù)與一些發(fā)達國家仍然存在著相當(dāng)大的差距。隨著我國水資源供需矛盾的日益加劇，農(nóng)業(yè)用水分配額減少的問題勢必日益突出，同時為了緩解我國水資源短缺對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展造成的壓力，如何快速發(fā)展我國的節(jié)水智能控制灌溉技術(shù)及其配套設(shè)施，從而緩解我國農(nóng)業(yè)用水壓力已經(jīng)成為一個不容忽視的問題 [1]。 課題研究的目的和意義農(nóng)業(yè)是人類社會賴以生存的最古老也是最重要的行業(yè)，農(nóng)業(yè)的發(fā)展從長遠(yuǎn)來打算主要存在著兩個方面的問題。一個是水資源的問題、另一個是科技發(fā)展方面的問題。而現(xiàn)階段我國包括灌溉用水和降水在內(nèi)的農(nóng)田利用率很低，單位立方水生產(chǎn)糧食的能力大約為 ，而以色列等一些發(fā)達國家大多數(shù)都在2kg 以上，差距很大。為了提高灌溉水的利用率，為了保證全中國人口的糧食安全，使單位立方水生產(chǎn)糧食的能力得到提高，依靠傳統(tǒng)的灌溉方式是很難達到的，必須從高新技術(shù)入手，在管理上下功夫，從過去的“澆地” 思想觀念轉(zhuǎn)變?yōu)椤皾仓参铩钡乃枷胗^念。做到作物生長需要多少水，灌溉系統(tǒng)就能及時而準(zhǔn)確地提供多少水。要實現(xiàn)這一目標(biāo)，只有發(fā)展先進的灌溉系統(tǒng)，使灌溉過程達到自動控制才有可能。因此實現(xiàn)灌溉系統(tǒng)的智能控制，對節(jié)水、提高灌溉水的利用率以及對我國的糧食安全將起到極為重要的作用，具有重要的實現(xiàn)意義 [3]。2 國內(nèi)外現(xiàn)狀 國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國一直以來都非常重視灌溉設(shè)備的研制，但由于自主開發(fā)程度低，且有影響的成果較少，所以我國的灌溉設(shè)備大多數(shù)都是通過引進國外的成果，可以說我國對于智能灌溉控制技術(shù)的研制真正開始于“ 九五” 期間。目前我國在智能灌溉控制系統(tǒng)方面還處于研制、試用階段，能真正投入應(yīng)用，并且應(yīng)用廣泛的智能灌溉控制器還不多見 [5]。 節(jié)水農(nóng)業(yè)的核心就是節(jié)約用水和提高農(nóng)業(yè)用水率，是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的重要內(nèi)涵，其核心是在有限水資源的條件下，通過采用先進的工程技術(shù)、適宜的農(nóng)業(yè)技術(shù)和用水管理等綜合技術(shù)措施，充分提高農(nóng)業(yè)用水利用率和水的生產(chǎn)效率及效益，保證農(nóng)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。面對 World Trade Organization 的挑戰(zhàn)，節(jié)水農(nóng)業(yè)更應(yīng)該賦予其新的內(nèi)涵，其內(nèi)涵應(yīng)擴展為節(jié)水、高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)的農(nóng)業(yè) [5]。 要發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)最基本的工作就是要有先進的節(jié)水灌溉技術(shù)，適當(dāng)?shù)募夹g(shù)是節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的前提條件，研究和開發(fā)節(jié)水灌溉技術(shù)，對提高節(jié)水農(nóng)業(yè)的效益有很大的幫助。因此，我們非常有必要對現(xiàn)狀節(jié)水灌溉技術(shù)，節(jié)水的水平以及技術(shù)的適應(yīng)性，發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題做認(rèn)真分析，為真正實現(xiàn)提高農(nóng)業(yè)用水效率和水的生產(chǎn)效率打好基礎(chǔ) [5]。 結(jié)合我國各地區(qū)特點，認(rèn)為適宜各地區(qū)推廣應(yīng)用的節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)主要有，渠道防滲技術(shù)、低壓管道輸水技術(shù)、地面灌水技術(shù)、雨水利用技術(shù)、農(nóng)業(yè)節(jié)水配套技術(shù)、劣質(zhì)水利用技術(shù)及農(nóng)業(yè)節(jié)水管理等技術(shù) [5]。 國外研究現(xiàn)狀西方的一些先進國家，運用先進的電子技術(shù)、計算機和控制技術(shù)，在節(jié)水灌溉技術(shù)方面起步較早，并日趨成熟。這些國家從最早的水力控制、機械控制，到后來的機械電子混合協(xié)調(diào)模式控制，到當(dāng)前應(yīng)用廣泛的計算機控制、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等，控制精度和智能化程度越來越高，可靠性越來越好，操作也越來越簡單 [5]。 在美國，早在 1984 年，Benami 和 Offen 公司就開發(fā)了一套節(jié)水灌溉控制器，通過監(jiān)測土壤水分來確定是否打開灌水閥門，Phene 和 Howell 分別在灌溉系統(tǒng)的控制中使用了土壤濕度傳感器，通過土壤水分傳感器把濕度反饋給控制系統(tǒng)，根據(jù)傳感器獲得的數(shù)據(jù)決定是否灌溉，是作物根部總跟保持一定的濕度 [5]。 加拿大、澳大利亞和韓國等國家和地區(qū)都有發(fā)開成功并形成系列的灌溉控3制器產(chǎn)品，其中比較有代表性的如澳大利亞的 HARDIE IRRGATION 公司的灌溉控制器，已形成了 MICROMASTER、RAINJET 等多個系列幾十種型號的產(chǎn)品 [5]。 本文主要工作經(jīng)過對大量關(guān)于智能灌溉系統(tǒng)、單片機、傳感器等文獻的學(xué)習(xí)與研究，本文對基于單片機的智能灌溉控制系統(tǒng)的設(shè)計作出了較為詳細(xì)的介紹，并且還做出了硬件實物，經(jīng)操作測試，符合目標(biāo)要求 。本論文的內(nèi)容安排如下：第一章，主要介紹了智能灌溉控制系統(tǒng)的研究背景、目的與意義以及國內(nèi)外智能灌溉系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀。對整個論文的書寫以及畢業(yè)設(shè)計的方向起引導(dǎo)作用?！　　〉诙?，對整個系統(tǒng)設(shè)計做了一個規(guī)劃。系統(tǒng)需要實現(xiàn)什么樣的功能？怎樣設(shè)計才能實現(xiàn)這樣的功能？第三章，對整個灌溉系統(tǒng)的硬件部分進行一個設(shè)計，先介紹了系統(tǒng)工作的總原理、總電路，然后再是一一對每個模塊進行介紹，將每個模塊的電路設(shè)計、功能以及一些引腳的特性加以介紹。第四章，對系統(tǒng)的軟件部分進行設(shè)計，根據(jù)系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能以及各元件的特性，設(shè)計出一個總的程序流程圖，然后再編寫出能夠?qū)崿F(xiàn)此功能的源程序和主要功能模塊的程序。第五章，對硬件實物進行測試并對測試的結(jié)果進行分析，并介紹一下測試的環(huán)境，然后附上各個階段的狀態(tài)圖，并加以相應(yīng)的解釋。第六章，介紹程序的調(diào)試過程以及將編寫好的程序錄入到單片機中的過程。第七章，結(jié)論。介紹了在畢業(yè)設(shè)計的整個過程中，我所做的準(zhǔn)備工作、碰到的困難、學(xué)到的東西以及自己的感想。最后，在論文的末尾，我介紹了整個設(shè)計過程中所參考的文獻，對老師、同學(xué)、父母的致謝和一些程序、元件清單等的附錄。42 系統(tǒng)總體設(shè)計 系統(tǒng)功能要求自動灌溉控制系統(tǒng)要實現(xiàn)的具體任務(wù)：1）本設(shè)計采用 STC89C52RC 單片機為灌溉系統(tǒng)的主控芯片，外接土壤溫濕度傳感器模塊、電源模塊、水泵驅(qū)動模塊、LCD1602 液晶顯示模塊和按鍵模塊。2）使溫濕度傳感器對土壤的實際溫濕度進行實時監(jiān)測，并且把檢測到的實際溫濕度值的數(shù)字信號傳送給單片機，單片機對其進行處理之后再將實際溫濕度值顯示在液晶顯示屏上。3）使用者可以通過按鍵自行調(diào)節(jié)溫濕度的下限值，當(dāng)傳感器檢測到的濕度值低于設(shè)定濕度值的 10%時，啟動繼電器，開啟水泵，進行灌溉，當(dāng)檢測到的濕度值達到設(shè)定值時，繼續(xù)灌溉直至濕度值高于設(shè)定值 10%再停止灌溉。本系統(tǒng)的溫度值僅僅是一個參考值，用戶可以根據(jù)液晶顯示屏上顯示的實際溫度來設(shè)定相應(yīng)而合理的濕度下限值。4）本設(shè)計用一個綠色指示燈代表水泵模塊，當(dāng)指示燈亮起