【正文】 具備體積小，線條優(yōu)美，功能穩(wěn)定等長處。 主要性能指標： 測量參數(shù)：土壤體積含水量（立方米 /立方米） %； 測量范圍： 0～ 100％ (m3/m3)； 測量精度： 0～ 50％ (m3/m3)范圍內(nèi)為 177。 SWR2 型土壤水 分 傳感器能夠監(jiān)測運動的水分點源信息，能夠在泥土里對水分實時檢 測 。 土壤水分的盈缺對農(nóng)作物 的 生長起著最重要的影響，它在適宜的濕度環(huán)境下，作物的成長非常良好，所以土壤濕度傳感器的選用就必須滿足可以控制土壤的濕度在一定的有效范圍內(nèi)，能快速地、準確地測量出農(nóng)田土壤中所含水分，保證適時適當?shù)?做出合理灌溉等。目前最常用到的土壤濕度傳感器有 FDR 型和 TDR 型兩種。其中 5V是單片機及各控制芯片的供電電源， 12V電源則用于放大器和驅(qū)動繼電器。 系統(tǒng)供電模塊設(shè)計 電源電路就是給用電裝置提供電壓的電源部份 的電路設(shè)計，電路的形式和特點。 HD7279A 鍵盤顯示電 路 如圖 所示： A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10DS1Dpy RedCAA1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10DS2Dpy RedCAA1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10DS3Dpy RedCAA1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10DS4Dpy RedCAA1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10DS5Dpy RedCAVCC VCCR8Res2VCC15PFC18GNDGND10KR410KR510KR610KR7200ΩR1112345678161514131211109100KR9S27S20S11 S3S2S28S19S12 S4S1S0S10S9S8S18S17S16S26S25S24A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10DS6Dpy RedCAA1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10DS7Dpy RedCAA1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10DS8Dpy RedCAS31S30S29S23S22S21S15S14S13S7S6S5200ΩR12200ΩR13200ΩR14200ΩR15200ΩR16200ΩR17200ΩR18VDD1VDD2NC3Vss4NC5CS6CLK7DATA8KEY9SG10SF11SE12SD13SC14SB15SA16DP17DIG018DIG119DIG220DIG321DIG422DIG523DIG624DIG725CLKO26RC27RESET28RESETU2HD7279A 圖 HD7279A鍵盤顯示電路 HD7279A 最明顯的長處是與微處理器的接線容易，至多用 5 條電氣連接線，有復(fù)位端 RESET，片選輸入端 CS，同步時鐘輸入端 CLK，數(shù)據(jù)輸入和輸 出端 DATA 和按鍵有效輸出端 KEY。串行接口芯片，可以驅(qū)動 8 位共陰式數(shù)碼管（或 64 個獨立的 LED 智能顯示驅(qū)動芯片）。電腦電平從 R1OUT 輸入從 T1IN 輸出，電平從 10V 轉(zhuǎn)變?yōu)?5V；單片機的電平從 T1IN 輸入從 R1OUT 輸出轉(zhuǎn)成 12V電平。 此時使用串口通訊，由于電腦的數(shù)據(jù)邏輯需要 177。由 1 1 1 14 腳組成兩個數(shù)據(jù)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè) 計 17 通道。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個部分： 其接口電路如圖 所示 ： 123456789J1RS232+5GNDC1+1VDD2C13C2+4C25VEE6T2OUT7R2IN8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15VCC16U9MAX232ACPE1uFC4Cap1uFC5Cap1uFC6Cap1uFC71uFC8CapGNDTXDRXDGNDGNDGND 圖 通信接口電路 。 MAX232 是 Ti 生產(chǎn)的一個 RS232 兼容芯片。本設(shè)計采用的是 9 針插頭。在實際工作中，常常需要至少一個信號線的使用來完成，從而使控制裝置是簡單和方便，降低成本。 經(jīng)過查找 比較等各個方面因素的考慮，本設(shè)計控制系統(tǒng)采用異步電動機 SKK 中型A 型。異步電動機具備構(gòu)造單一，生產(chǎn)、利用和維修容易，運轉(zhuǎn)靠得住和質(zhì)量很小，造價較低等益處。同時隨著負載的變化的大小。失去兩頭電壓后，磁力消失，銜鐵本來簧片彈力下回到原點，兩觸點斷開。從AT89S52 單片機輸出的電信號通過繼電器驅(qū)動放大后，連接電磁閥的控制回路，然后通過控制 I/O 口的高低電平來控制電磁閥的通斷。 驅(qū)動電路的設(shè)計 AT89S52 單片機是一個弱電芯片，在普遍的狀態(tài)下都是接 +5V電壓可能更小，驅(qū)動電路的電流小于毫安級別。在方式 0 工作下，三種端口的任意一個都能夠由編寫的程序來選則作為輸入還是輸出，這種工作方式適合無條件地傳送數(shù)據(jù)的設(shè)備。我采用了82C55A 進行擴展。 (3)轉(zhuǎn)換精度 理想條件下的轉(zhuǎn)換值與實際的差。本系統(tǒng)中的信號變化頻率較低，在模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的時間里可以保持恒定值，這對于采樣的精度的影響非常低，其中的干擾占據(jù)較大的是工作頻率的干擾，它可以在編寫程 序中采用數(shù)字濾波技術(shù)去掉。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和控制系統(tǒng)， A/D 轉(zhuǎn)換芯片的集成芯片的使用，低速和中速。在 dsl2c887 存儲器，該 00h09h 存儲日期和時間和鬧鐘設(shè)定時間；四組寄存器是 0ah0ch，用于設(shè)置dsl2c887 工作狀態(tài)；存儲世紀數(shù)據(jù)用的是 32H；剩余的其他的寄存器可以提供給用戶自由使用。按照場所差別的需要 ，這中單片機供應(yīng)了多種拼裝，本次設(shè)計按照最小系統(tǒng)有更換單片機必要的具體情況；利用雙列直插 DIP40 的封裝。單片機內(nèi)含有 4 組 I/O 端口、 3 個定時器、 8 個中斷、軟件設(shè)立低損耗形式、看門狗和斷電保護。其次利用 89 系列的單片機設(shè)計的自控系統(tǒng)，能夠重復(fù)的實行系統(tǒng)實驗，每一次的試驗都能夠編入不一樣的程序，如此不僅能夠保障使用者系統(tǒng)的設(shè)計最優(yōu)，并且還可以隨著用戶的需求和發(fā)展不斷進行修改，可以使系統(tǒng)能不斷追隨用戶的最新的需求。 除英特爾公司之外，飛利浦， ATMEL， ADM， SIEMES 等公司也一個個的生產(chǎn)出與 MCS51 系列兼容的單片機，他們當中的 ATMEL 公司的 89 系列的單片機也稱 Flash的單片機由 8031 為核心組成的，它和英特爾公司生產(chǎn)的 MCS51 系列單片機兼容度很高，這種單片機不但繼承了 MCS51 系列原有的所有功能，同時又擴展了它的一些功能。在嵌入式系統(tǒng)中，單片機是應(yīng)用最多的核心元器件。 主模塊設(shè)計 單片機便是在一個硅芯片上用微處理器，存儲器和各類 I/O 接口組成的，擁有一臺計算機的性能，于是單片微型計算機，也叫單片機。方案二具有穩(wěn)定性高的優(yōu)點，結(jié)構(gòu)相對簡單，成本高，靈活性低的缺點。 節(jié)水灌溉自動控制器系統(tǒng)設(shè)計方案二 如圖 所示： 主 機 P L C濕 度 傳 感 器啟 動 按 鈕電 磁 閥聲 音 報 警 器太 陽 能 輔 助 加 熱電源R S 2 3 2控 制 計 算 機 圖 節(jié)水灌溉自動控制器系統(tǒng)設(shè)計方案二 該系統(tǒng)是由上位機和下位機所構(gòu)成，并且能經(jīng)過對泥土的含水量、降水量、天氣溫度黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè) 計 8 變化和土壤成份完成對作物噴灌時間、灌溉量的自 動化控制。 節(jié)水灌溉自動控制器系統(tǒng)設(shè)計方案一 如圖 所示： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè) 計 7 單片機土 壤 水 分 檢 測 模 塊電 源 模 塊存 儲 模 塊定 時 模 塊鍵 盤 模 塊顯 示 模 塊驅(qū) 動 模 塊 電 機 圖 節(jié)水灌溉自動控制器系統(tǒng)設(shè)計方案一 該系統(tǒng)靈活性較強、操作簡單、可靠性高，發(fā)展前景廣泛。 這類自動節(jié)水 灌溉 控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分所構(gòu)成。交替灌溉區(qū)，灌溉進入農(nóng)田，各灌區(qū)和分支管，電磁閥安裝在連接點，控制系統(tǒng)確定開關(guān)。為了避免水中未積淀雜質(zhì)引進自動澆灌控制系統(tǒng)，必須在澆灌輸水管上設(shè)立過濾裝置。 灌 溉系統(tǒng)概述 該系統(tǒng)重要是經(jīng)過過上、下位機對噴灌的電機、電磁閥進行監(jiān)控以及對各種信息進行的處理。該控制器具有成本低、體積小、安裝方便、抗干擾性強、運行可靠等優(yōu)點 (4)分布式控制系統(tǒng)的構(gòu)成與實現(xiàn)。主要內(nèi)容如下： (1) 根據(jù)噴灌技術(shù)的要求，對節(jié)水灌溉自動控制系統(tǒng)的總體設(shè)計。所以作為一 個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，中國的研究開發(fā)和設(shè)計他們自己的先進成本低，維修方便，使用強大的和易于擴展國內(nèi)數(shù)字自動節(jié)水灌溉控制器修復(fù)系統(tǒng)是一個嚴肅的和有意義的工作。如果給定數(shù)量的灌溉和作物水分利用的比較少，不能有效地促進作物的生長；當給定的灌溉量太大時，土壤肥水流失嚴重，就會造成大量資源浪費。 自動灌溉系統(tǒng) 的現(xiàn)場管理 的有效途徑 及工具 ，是現(xiàn)代智能控制器，它不僅可以提高 操作 精度，自動灌溉過程也具有科學(xué)的管理，同時降低對使用者素質(zhì)的要求。由古老方形式的農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化方式的農(nóng)業(yè)改變，由粗放經(jīng)營形式向集約經(jīng)營形式的改變，要求咱們的農(nóng)業(yè)科技務(wù)必更快的朝前迅速發(fā)展，來一次革新式的重大的技術(shù)革命。外國自動灌溉控制器正在逐步成熟化、體系化，而且朝著大型的分布式控制系統(tǒng)和小區(qū)域的單機自動控制這兩個方面成長，其普遍的都能與計算機進行通信，并由計算機對其實施控制。以以色列為例，以 色列是全球上微灌控制技術(shù)發(fā)展最具代表性的國度和地區(qū)，當前全國農(nóng)業(yè)用地絕大部分完成了自動化黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè) 計 4 灌溉經(jīng)管方式，而且普遍的推廣自動控制灌溉系統(tǒng)，及時，適當?shù)乃?，肥直接進入作物根系，水分利用效率和糧食單產(chǎn)效率很高。全球出名的耐特費姆 (Netfim)澆灌裝備和滴灌系統(tǒng)公司出產(chǎn)的微 灌系統(tǒng)根本由計算機自動控制運轉(zhuǎn)，可根據(jù)作物的成長及水、肥 的 狀態(tài)進行注水和施肥，節(jié)省了大量的人力和實時經(jīng)管，作物的產(chǎn)量和質(zhì)量都有很大的提高 [22]。節(jié)能 的 成效優(yōu)秀的恒壓噴灌科技也得到了普遍的使用中，如日本在大部分干旱土地灌溉系統(tǒng)的加壓泵站中使用調(diào)壓罐監(jiān)控。 節(jié)水農(nóng)業(yè)在國外的成長已有幾十年了，在西方發(fā)達國家，隨著地區(qū)和產(chǎn)業(yè)化程度非常高。水利建設(shè)技術(shù)研究設(shè)計的自動節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)，應(yīng)用計算機通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、自控技術(shù)以及生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)進行集成化和優(yōu)化，可以對大田使用三種灌溉方式，即定時、恒濕及人工方式。當前研究設(shè)計的產(chǎn)物中具有代表性的如中國農(nóng)機化研究院等多家聯(lián)合研制的 20xx 型溫室自動灌溉施肥控制系統(tǒng)，具有人工控制、程 控 和自控等多樣灌溉系統(tǒng)方式，可按要求靈活使用，在大連，北京等多地投入使用，效果很黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè) 計 3 好，但是其成本高，只適合溫室產(chǎn)物。 普遍的灌溉模式還有非常多。 90 年以來，我國對節(jié)水自動灌溉越來越重視，據(jù)各地資料匯總，到 1999 年底，全國微灌面積己達到 20 萬 hm2，每一年都以 20xx0～ 27000hm2 土地快速增長，一年增長的土地等于昔日二十年的所有[28]。到 1990 年，全球微灌土地已經(jīng)有 萬 hm2了，達到全世界灌溉土地的 ％，而美國就有 150 萬 hm2，達到美國灌溉土地的 4％，根據(jù) 20xx 年數(shù)據(jù)計算，美國微灌土地達到全國灌溉土地的 萬 hm2 的 5％ [25]。農(nóng)業(yè)節(jié)水以下幾方面的內(nèi)容： ① 用分子生物技術(shù)進行節(jié)水； ② 精細農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)；噴、微、滴灌科技黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè) 計 2 是目前全世界節(jié)約用水最有效最顯著的科技 [2]； ③ 信息科技節(jié)水； ④ 化學(xué)科技節(jié)水；⑤ 材料高分子科技在大型傳輸管道上的使用，縮減水在輸送過程中的滲入消耗 [1]。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計， 當前我國灌溉水資源利用率僅為 40％ ，水 分 生產(chǎn)率低于 ／ m3，發(fā)達國家灌溉水資源利用率到達 80％ 90％， 水分生產(chǎn)率超過 ／ m3。我國是一個水資源嚴重短缺的農(nóng)業(yè)性大國，制約我國的高速發(fā)展，所以我國出它一系政策與措施不斷調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略， 同時大力推廣節(jié)約型農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)。其中