【正文】 ......................... 28 6結(jié)論 ................................................................. 32 致謝 ...................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。在精確化農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)過程中，如今發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的主要的手段是運(yùn)用高科學(xué)技術(shù)和高新技術(shù)的裝備。因此，加速開發(fā)成套、適用、可靠、先進(jìn)的灌溉系統(tǒng)是我國(guó)今后節(jié)水灌溉設(shè)備發(fā)展的主要方向。 2 1 概論 微灌技術(shù)的研究在中國(guó)的起步還不算太晚，自 1974 年引進(jìn)墨西哥的滴灌設(shè)備我國(guó)的微灌技術(shù)試驗(yàn)研究正式開始。例如灌溉設(shè)備系統(tǒng)成套性比較差，配套的水平偏低；主要的幾個(gè)部件的品種規(guī)格太少，質(zhì)量相對(duì)來說不穩(wěn)定，沒有很好的系列化；關(guān)鍵的設(shè)備穩(wěn)定性和耐久性都比較差；自動(dòng)化和綜合功能技術(shù)程度不是很高，基本上還處于手動(dòng)的操作方式，以至于整體的綜合效果和收益都不高。所以軟件系統(tǒng)的研制和開發(fā)將會(huì)得到不斷完善，其中專家系統(tǒng)為主的智能化管理控制系統(tǒng)已經(jīng)取得了不少的研發(fā)成果，并且其應(yīng)用的前景是非常廣闊的。 綜合環(huán)境的調(diào)控 所謂綜合環(huán)境調(diào)控，就是以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)植物的正常生長(zhǎng)為目標(biāo)，把影響目標(biāo)植物生 3 長(zhǎng)的多種環(huán)境參數(shù) (如光照、溫 度、濕度等 )都保持在適宜目標(biāo)植物生長(zhǎng)的狀態(tài)，并盡可能的使用最少的環(huán)境調(diào)節(jié)裝置 (采光、遮光、通風(fēng)、保溫、加濕等 )。 水是生命之源， 同樣它也是國(guó)家 經(jīng)濟(jì)發(fā)展 的主要因素 ，人類生 存必不可少的因素 ，水的重要性 在 國(guó)際 上已經(jīng)得到了 共識(shí)，水資源開發(fā)和保護(hù) 已經(jīng)被各國(guó)家 所重視。 伴隨著人們快節(jié)奏的生活、工作、學(xué)習(xí)，人們已沒有很多時(shí)間去精心 照顧自己種的花卉植物等，因此市場(chǎng)上急需一種可以代替人類勞動(dòng)的產(chǎn)品。 4 此次設(shè)計(jì)采用 AT89S51 開發(fā)板作為單片機(jī)最小系統(tǒng)，基于 Keil 仿真軟件來完成軟件開發(fā)，用 protues仿真工具軟件設(shè)計(jì)電路圖以及做模擬仿真。 (3)用 Protues 仿真工具軟件來 設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的電路圖。 (7)撰寫項(xiàng)目論文 5 2 系統(tǒng)總 體設(shè)計(jì)與分析 總體方案 根據(jù)設(shè)計(jì)功能要求，系統(tǒng)可分如下部分： 溫度監(jiān)控：對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行測(cè)量，并通過單片機(jī)處理顯示環(huán)境溫度。 鍵盤控制： 當(dāng)前溫度與相對(duì)濕度值顯示的轉(zhuǎn)換、時(shí)鐘的調(diào)節(jié)及年月日與時(shí)分秒的顯示轉(zhuǎn)換。 在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們選擇 SHT11 來作為本設(shè)計(jì)的溫濕度傳感器。所有的 SHT11傳感器都是在濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行特別精確的校對(duì)調(diào)準(zhǔn)。 6 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)硬 件包括：溫濕度采集轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)及附屬電路、鍵盤控制、 LCD 顯示、時(shí)鐘模塊、繼電器電路等部分的設(shè)計(jì)。 SHT11 檢測(cè)溫度與濕度傳感 器的主要特征： 用 COMSensTM 技術(shù)將信號(hào)的放大調(diào)理、溫濕度傳感、 A/D轉(zhuǎn)換、 I2C 總線接口這些模塊集成到一個(gè)芯片中； 可以給出校準(zhǔn)后相對(duì)的濕度和溫度值的輸出；穩(wěn)定性卓越； 14位的濕度值的輸出分辨率以及 12位的溫度值的輸出分辨率，并且可以對(duì)應(yīng)的編程為 12 位以及 8位。該傳感器給出工作電壓后，要等待 11 ms 用來越過“休眠”狀態(tài)。 工作原理 SHT11 運(yùn)用電容式結(jié)構(gòu)來對(duì)溫度與濕度進(jìn)行檢測(cè)，并且傳感器芯片的電容的組成運(yùn)用了聚合物的覆蓋層與具有不同保護(hù)的微型結(jié)構(gòu)的檢測(cè)電極系 統(tǒng)的組合，除了保持了電容式的濕敏器件原有的特征外，還可以自行抵御一些來自外界的干擾。該傳感器校準(zhǔn)系數(shù)首先存放于 OTP內(nèi)存中。 輸出特性 (1)濕度值輸出 SHT11 可通過 I2C 總線直接將數(shù)字濕度值輸出，它的相對(duì)數(shù)字濕度值輸出的特性曲線如下圖 所示。加熱的用途如下所示： a 經(jīng)過對(duì)啟動(dòng)加熱的溫、濕度前后進(jìn)行對(duì)比，能夠?qū)鞲衅鞴δ苓M(jìn)行一個(gè)正確區(qū)別； b 傳感器假如指定環(huán)境相對(duì)濕度比偏高的情況下可以通過加熱以防止冷凝現(xiàn)象的發(fā)生。 表 1 SHT11 狀態(tài)寄存器類型及說明 位 類型 說 明 默認(rèn)值 7 保留 0 6 讀 工檢限（低電壓檢查） X 5 保留 0 4 保留 0 3 只用于試驗(yàn)，不可以使用 0 2 讀 /寫 加熱 0 關(guān) 1 讀 /寫 不從 OTP 重下載 0 重下載 0 讀 /寫 39。039。 10 圖 AT89C51 與 SHT11 的接口電路 單片機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)中，我們采用美國(guó) ATMEL（愛特梅爾）公司生產(chǎn)的 AT89C51 單片機(jī)作為主控芯片。圖 所示為 AT89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖。 5 R/W 讀與寫信號(hào)線，高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀的操作，低電平 (0)時(shí)進(jìn)行寫的操作。由硬件邏輯電路來編碼式鍵盤完成鍵識(shí)別的工作和可靠措施。 13 矩陣結(jié)構(gòu)鍵盤適 合用在按鍵數(shù)量偏多的場(chǎng)合，由行線與列線來組成，按鍵在行列交叉點(diǎn)的位置上，節(jié)省 I/O口。 由于本次設(shè)計(jì)只用到 6個(gè)鍵，所以采用獨(dú)立式鍵盤，在程序設(shè)計(jì)中采用查詢的方式來識(shí)別按鍵。 本設(shè)計(jì)采用了繼電器電路來驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外部灌溉電路用來實(shí)施對(duì)植物的灌溉。相應(yīng)的繼電器模塊和替代的指示燈接口模塊如圖 所示： 圖 繼電器模塊與指示燈接口模塊 時(shí)鐘模塊硬件設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的時(shí)鐘模塊選用由 Dallas 公司 (美國(guó) )推出的 DS1302，它具有小電流充電的能力、功耗低的實(shí)時(shí)時(shí)鐘的電路結(jié)構(gòu)、工作原理及其在實(shí)時(shí)顯示時(shí)間中的應(yīng)用。它作為 DS1202 升級(jí)后的產(chǎn)品，與 DS1202 互相兼容，但是它加了主電源 /后備電源的雙電源的引腳，于此同時(shí)也讓后備電源可以進(jìn)行小電流的充電。 X1 和 X2 是 DS1302 的振蕩源，外部連接的是值為 的晶振。假如處于傳送過程中時(shí)，當(dāng)給 Rst置低電平，那么將會(huì)終止當(dāng)下數(shù)據(jù)的傳送， I/O 引腳則改變成高阻態(tài)。 Sclk 為時(shí)鐘輸入端。當(dāng)按下時(shí)鐘調(diào)整功能鍵時(shí)，可以調(diào)節(jié)當(dāng)前的時(shí)間值。 uint dat。 //初始化 LCD init_ds1302()。 if(key == 1) { temp=SHT11_Measure(TEM_TEST,0x37)。 write_(0x80)。)。 write_date(39。P39。)。 } write_date(39。 39。)。 18 write_date(39。 39。 dat=SHT11_Measure(HUM_TEST,0x0b)。 write_(0x80)。)。 write_date(39。H39。)。 } write_date(39。 39。)。 write_date(39。 39。0x0f。0x0f。0x0f。0x0f。0x0f。0x0f。0x0f。T39。)。 write_date(39。:39。 write_date(39。 write_date(0x30+minutel)。 write_date(0x30+secondh)。)。 } else { write_(0x80+0x40)。 write_date(39。T39。)。 write_date(39。039。 write_date(39。 write_date(0x30+monthl)。 write_date(0x30+dateh)。 函數(shù)功能說明 :設(shè)置 SHT11 檢測(cè)功能 ,并返回相應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果， mand 形參用于設(shè)定溫度檢測(cè)還是濕度檢測(cè) ,time 形參用于設(shè)定檢測(cè)過程中的等待時(shí)間，以確定檢測(cè)結(jié)果的位數(shù) 11ms/55ms/210ms 分別對(duì)應(yīng) 8 位 /12 位 /14 位 函數(shù)名稱 :Convert_Tempeture12bit(uint dat)。 時(shí)鐘功能鍵 Set 鍵是時(shí)鐘調(diào)整鍵。 鍵盤控制模塊的部分程序代碼（時(shí)間設(shè)定部分）： void Set_time() { uchar y,mon,d,h,min,s。h=0。Delay_Ms(300)。Delay_Ms(300)。Delay_Ms(300)。Delay_Ms(300)。Delay_Ms(300)。 } write_(0x80)。 write_date(39。T39。)。 write_date(39。039。 write_date(39。 write_date(mon%10 + 0x30)。 write_date(d/10 + 0x30)。T39。)。 write_date(39。:39。 write_date(39。 write_date(min%10 + 0x30)。 write_date(39。 39。 iii8){iii++。 //關(guān)閉寫保護(hù) write_ds1302(0x80,0x00)。 write_ds1302(0x88,mon + (mon/10)*6)。程序流程圖如圖 所示 圖 LCD 顯示流程圖 Lcd 顯示模塊的程序代碼： //液晶模塊的忙碌狀態(tài) uchar Read_LCD_State() { uchar state。 Delay_Ms(1)。 return state。 } void delay(uchar z) //延時(shí)函數(shù) { uchar x,y。y110。x)。 P1=。 en=0。 P1=date。 en=0。是目前世界上唯一把 PCB的設(shè)計(jì)軟件和電路的仿真軟件以及虛擬的模型仿真軟件三個(gè)專業(yè)軟件功能合為一體的專業(yè)設(shè)計(jì)的平臺(tái)，其處理器模型可以做到支持 805 HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等，同時(shí)在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MPLAB 等多種 編譯。 C語言是國(guó)際上廣泛流行的一種計(jì)算機(jī)語言，它可以用作編寫系統(tǒng)文件，也可以用作編寫應(yīng)用軟件。而 C 語言是一種既有一般的高級(jí)語言的特點(diǎn)，又有低級(jí)語言特性的語言，集它們的優(yōu)點(diǎn)于一身。如圖 所示： 圖 相對(duì)濕度小于 60%大于 40% 31 當(dāng)相對(duì)濕度值大于 60%時(shí)，紅燈亮表示系統(tǒng)在相對(duì)濕度過高的情況下對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行灌溉。 當(dāng)然此設(shè)計(jì)也存在不足之處：本來指示燈指示模塊電路應(yīng)該替換成繼電器模塊電路，用以導(dǎo)通外部的灌溉