【正文】 來(lái)提供給用戶使用。(4)T1 IN、R1 OUT、R1 IN、T1 OUT（引腳11～14）：第一數(shù)據(jù)通道。RS232C規(guī)定了自己的電氣標(biāo)準(zhǔn)，由于它是在TTL電路之前研制的，所以它的電平不是+5V和地，而是采用負(fù)邏輯，即：邏輯“0”：+5V～+15V邏輯“1”：5V～15V因此，RS232C不能和TTL電平直接相連，使用時(shí)必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，否則將使TTL電路燒壞，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須注意。常用的為RS232C。這種方式一般用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的非主干線路中。它們均由同步字符、數(shù)據(jù)字符和校驗(yàn)字符CRC三部分組成。它們的基本功能都是從外部邏輯接收串行數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)后傳送給CPU，或從CPU接收并行數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)后輸出到外部邏輯。本設(shè)計(jì)顯示部分選用LED顯示器，其由發(fā)光二極管組成，采用動(dòng)態(tài)顯示方法；74LS138實(shí)現(xiàn)位選，CD4534段選。其功能是輸入BCD碼，輸出7段顯示器的字行碼。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是七段LED顯示塊中有8的發(fā)光二極管，也叫8段顯示器。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常用的顯示器件有LED（發(fā)光二極管顯示器）和LCD(液晶顯示器)。10％范圍內(nèi)波動(dòng)；GND為接地線[11]。6264是靜態(tài)RAM擴(kuò)展。WR ,RD與非門(mén)后，接于CE，無(wú)論讀或?qū)懀珻E =1時(shí)AD574均工作。A引腳有兩個(gè)作用，一是選擇字節(jié)長(zhǎng)度；二是與8位微處理器兼容時(shí)，用來(lái)選擇讀出字節(jié)。當(dāng)CE=1時(shí)，=0，且R/=0時(shí)，轉(zhuǎn)換過(guò)程開(kāi)始；而CE=1，=0，而R/=1時(shí)，數(shù)據(jù)可以被讀出。整個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程結(jié)束后，輸出一個(gè)標(biāo)志狀態(tài)STS（低電平表明轉(zhuǎn)換結(jié)束）。為了減少動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集的孔徑誤差,需要加入采樣/保持電路。工作原理為：按鈕按下后，RC電路充電，RESET引腳端出現(xiàn)正脈沖，只要RESET端保持10ms以上的高電平，就能用單片機(jī)有效的復(fù)位。外接晶體以及C2和C3構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。(6)P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。AT89C51功能特性如下所述：(1)8位CPU； (2)內(nèi)含4KBytes的程序存儲(chǔ)器；(3)內(nèi)含256KBytes的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；(4)程序存儲(chǔ)器可外部擴(kuò)展至64Kbytes；(5)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可外部擴(kuò)展至64Kbytes；(6)一組全雙工的串行口；(7)兩組16位計(jì)時(shí)/計(jì)數(shù)器；(8)五個(gè)具有可編程為2層中斷優(yōu)先權(quán)的中斷源；(9)具有邏輯運(yùn)算能力；(10)32條雙向且可被獨(dú)立尋址的I/O；(11)具有時(shí)鐘振蕩電路。模糊控制的基本思想:把人類專家對(duì)特定的被控對(duì)象或過(guò)程的控制策略總結(jié)成一系列以IF(條件)THEN(作用)形式表示的控制規(guī)則,通過(guò)模糊推理得到控制作用集,狀態(tài)語(yǔ)句和控制作用均為一組被量化了的模糊語(yǔ)言集,如“正大”,“負(fù)大”,“正小”,“負(fù)小”,零等。模糊控制是指基于模糊邏輯描述一個(gè)過(guò)程的控制算法。 模糊控制在傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域里，控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模式的精確與否是影響控制優(yōu)劣的最主要關(guān)鍵，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的信息越詳細(xì)，則越能達(dá)到精確控制的目的。土壤濕度傳感器A/D轉(zhuǎn)換器AT89C51單片機(jī)RS232LED顯示報(bào)警放大驅(qū)動(dòng)PC機(jī)數(shù)據(jù)顯示電磁閥圖21 單片機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 土壤濕度傳感器傳感器是檢測(cè)系統(tǒng)中與被測(cè)對(duì)象直接發(fā)生聯(lián)系的部分，是信息輸入的窗口，它為檢測(cè)系統(tǒng)提供必要的原始信息。水層厚度是指在一定厚度的土層中，水分的厚度毫米數(shù)；用它表示土壤含水量的優(yōu)點(diǎn)在于與氣象資料和作物耗水量所用的水分表示方法一致，便于互 相比較和互相換算。而滴灌屬微量灌溉，水分緩慢均勻地滲入土壤，對(duì)土壤結(jié)構(gòu)能起到保持作用，并形成適宜的土壤水、肥、熱環(huán)境。運(yùn)用灌溉施肥技術(shù)，為作物及時(shí)補(bǔ)充價(jià)格昂貴的微量元素提供了方便，并可避免浪費(fèi)。 (6)利用咸水、污水咸水、污水經(jīng)過(guò)處理后，當(dāng)水質(zhì)達(dá)到要求時(shí)可進(jìn)行微灌灌溉[4]。 微灌具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)高效省水微灌系統(tǒng)全部由管道輸水，因此損失少，灌水時(shí)只濕潤(rùn)作物根部附近的部分土壤，灌水量小，灌水均勻度可達(dá)80～90％，水的利用率高。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的節(jié)水灌溉設(shè)備、配套器材制造廠多為一些轉(zhuǎn)產(chǎn)的小企業(yè)，生產(chǎn)技術(shù)裝備落后、專業(yè)化生產(chǎn)程度低，生產(chǎn)與科研脫節(jié)，這是國(guó)產(chǎn)節(jié)水灌溉設(shè)備成本高，性能不穩(wěn)定、質(zhì)量差、不耐用的根本原因。改進(jìn)地面灌溉技術(shù)，提高地面灌溉的灌水效果對(duì)緩解我國(guó)水資源短缺、保持灌溉農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。為實(shí)現(xiàn)渠系優(yōu)化配水的要求，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)的渠道水量、流量實(shí)時(shí)調(diào)控的研究也在國(guó)內(nèi)外逐步興起。相對(duì)來(lái)說(shuō)，技術(shù)正在趨于成熟，主要是探索新型建筑結(jié)構(gòu)形式。國(guó)外現(xiàn)有滴灌施肥灌溉自動(dòng)控制軟件也只能在給定施肥量的情況下控制肥液濃度與施肥歷時(shí)，而未能將作物施肥灌溉制度、土壤特性、氮素運(yùn)移模式相結(jié)合，形成決策、管理一體化的軟件。該技術(shù)在美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家被稱為是地面灌溉最重要的進(jìn)展之一。必須將水源開(kāi)發(fā)、輸配水、灌水技術(shù)和降雨、蒸發(fā)、土壤情況和農(nóng)作物需水規(guī)律等方面統(tǒng)一考慮。因而，解決農(nóng)業(yè)灌溉用水的問(wèn)題，對(duì)于緩解水資源的緊缺是非常重要的。 data is stored to external stable data storage space 6264, in the end, the LED monitor displays parts of the data for interpretation. Software includes the design of main program, data detection subprogram, data interpretation subprogram,and data display subprogram designs. The hardware design has advantage in a simple circuit, and high reliability of the program. Keywords: agricultural irrigation。硬件電路部分主要包括時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)，復(fù)位電路設(shè)計(jì)，報(bào)警電路設(shè)計(jì)，土壤濕度傳感器的選用，主控單片機(jī)的選用，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路和數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計(jì)，LED顯示部分和串行通信的設(shè)計(jì)。摘 要水是一切生命過(guò)程中不可替代的基本要素，水資源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)資源。本設(shè)計(jì)包括硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分。 the display part of the design uses six digits LED monitor, 74LS138 achieves position selection, CD4543 achieves interval selection. Soil dampness detector will transfer detected data to A/D converter AD574。因?yàn)椋旱谝?、農(nóng)田灌溉耗水量最多，約占全國(guó)總耗水量的2/3，北方地區(qū)更是高達(dá)80%左右，節(jié)約灌溉用水可有效緩解水的供需矛盾；第二、目前農(nóng)田灌溉無(wú)效耗水的比重很大，發(fā)展節(jié)水灌溉不僅可以減少無(wú)效耗水、提高作物產(chǎn)量，同時(shí)還能減少土地鹽漬化危害和面源污染，改善生態(tài)問(wèn)題，一舉多得[1]。要真正實(shí)現(xiàn)水資源的高效，僅憑單向節(jié)水灌溉是不可能實(shí)現(xiàn)的。水平畦灌是田面非常平整條件下的畦灌，要求供水流量大、土地平整精度高，必須在進(jìn)行大地測(cè)量后，采用激光平地技術(shù)。施肥灌溉自動(dòng)控制環(huán)節(jié)薄弱，施肥灌溉軟件方面研究嚴(yán)重滯后是造成這一局面的主要原因。在工程節(jié)水技術(shù)方面, 國(guó)內(nèi)外的研究主要集中在渠系建筑物建設(shè)技術(shù)方面。在灌區(qū)灌溉用水管理中，綜合各種預(yù)測(cè)技術(shù)、優(yōu)化技術(shù)的灌溉用水計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)已開(kāi)始在我國(guó)灌區(qū)大面積應(yīng)用，使灌區(qū)的灌溉用水實(shí)現(xiàn)了由靜態(tài)用水向動(dòng)態(tài)用水的轉(zhuǎn)變，為提高灌區(qū)水資源的利用率提供了技術(shù)保障。我國(guó)目前95%以上的灌溉面積采用地面灌溉方法。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的噴灌、滴灌、微噴灌技術(shù)的推廣應(yīng)用一直沒(méi)有得到長(zhǎng)足的發(fā)展，這與國(guó)內(nèi)節(jié)水灌溉設(shè)備、器材制造業(yè)發(fā)展滯后有密切關(guān)系。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用該項(xiàng)技術(shù)后，可節(jié)水50％（，）,省地15～20％、省工50％、省肥20～30％，省藥10％，增產(chǎn)15～30％，特別是明顯降低棚內(nèi)的濕度，解決了冬季溫棚生產(chǎn)放風(fēng)減濕與封閉保溫的矛盾，有利于作物的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。 (5)省工、省力。灌溉可方便地結(jié)合施肥，即把化肥溶解后灌注入灌溉系統(tǒng)，由于化肥同灌溉水結(jié)合在一起，肥料養(yǎng)分直接均勻地施到作物根系層，真正實(shí)現(xiàn)了水肥同步，大大提高了肥料的有效利用率，同時(shí)又因是小范圍局部控制，微量灌溉，水肥滲漏較少，故可節(jié)省化肥施用量，減少污染。(3)保持土壤結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)溝畦灌較大灌水量作用下，使設(shè)施土壤受到較多的沖刷、壓實(shí)和侵蝕，若不及時(shí)中耕松土，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重板結(jié)，通氣性下降，土壤結(jié)構(gòu)遭到一定程度破壞。重量百分?jǐn)?shù)是指濕、干土質(zhì)量之差與干土質(zhì)量的比值，就是土的含水量。土壤濕潤(rùn)層深度是決定灌水定額的主要參數(shù)之一，實(shí)際中濕潤(rùn)層的深度硬取決于作物根系密集層深度，并與土壤剖面水分的消失深度有關(guān)，它隨著生育期和根系發(fā)育的變化而改變。其技術(shù)參數(shù)如下：(1)測(cè)量土壤水分范圍:0100%vol(2)重復(fù)性誤差:1(3)溫度范圍:600℃ to 850℃；精度:+2℃(4)電源:12VDC士20% 40mA(5)輸出:0～1 mA可選4～20 mA或0～5V其特點(diǎn)如下：(1)可長(zhǎng)期埋設(shè)；(2)長(zhǎng)度增加，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性；(3)容易攜帶，使用簡(jiǎn)單；(4)能耗極低；(5)最經(jīng)濟(jì)的TDR原理水分探頭。模糊邏輯處理是利用隸屬函數(shù)和模糊規(guī)則來(lái)求解那些含糊不清、不確定及不精確的問(wèn)題。不需要很多的控制理論知識(shí)，容易普及推廣[8]。所以，本系統(tǒng)采用美國(guó)Intel公司生產(chǎn)的AT89C51型單片機(jī)，由于其具有集成度高、處理功能強(qiáng)、可靠性高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)并具有4K字節(jié)的程序存儲(chǔ)器，使得它應(yīng)用起來(lái)更加方便。(4)P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。(9)：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 時(shí)鐘電路MCS51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外接元件，圖32是MCS51的外部時(shí)鐘電路。復(fù)位電路如圖33所示。多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)用來(lái)完成多路模擬信號(hào)的切換,信號(hào)調(diào)節(jié)則是將微弱的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成能滿足A/D轉(zhuǎn)換器需要的電平信號(hào)?？刂七壿嫴糠郑脕?lái)發(fā)出啟動(dòng)/停止始終信號(hào)及復(fù)位信號(hào)，并控制轉(zhuǎn)換過(guò)程，此部分信號(hào)包括5個(gè)外部信號(hào)以及內(nèi)部轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。和R/引腳來(lái)控制的。(3)A為字節(jié)選擇端。數(shù)據(jù)格式控制端接地，可與8位單片機(jī)兼容，12位數(shù)據(jù)分兩次傳送。由于在實(shí)際應(yīng)用中，需要擴(kuò)展的容量不大，所以一般情況采用靜態(tài)RAM。(4)電源線（2條）：VCC為+5V電源線，允許在177。顯示器器件的分類有各種方式，按顯示內(nèi)容、形狀分為數(shù)碼、字符、軌跡、圖表、圖形的圖像顯示器；按所用顯示材料可分為固體、液體、氣體、等離子提和液晶體顯示器。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮；共陽(yáng)極LED顯示塊的發(fā)光二極管陽(yáng)極并接，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。這些芯片常用的有：(1)CD7段譯碼驅(qū)動(dòng)器。其功能是輸入BCD碼，經(jīng)鎖存、譯碼后輸出7段顯示器的字型碼，并帶段輸出驅(qū)動(dòng)器，如MC1451MC14495。從本質(zhì)上說(shuō)，所有的串行接口電路都是以并行數(shù)據(jù)形式與CPU接口，以串行數(shù)據(jù)形式與外部邏輯接口。這里的信息幀和異步通信的字符幀不同，通常有若干個(gè)數(shù)據(jù)字符。即通信雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時(shí)發(fā)送（當(dāng)然也不能同時(shí)接受）。異步串行通信接口主要有三類：RS232C接口、RS44RS422和RS485接口以及20mA電流環(huán)。 RS232C串行接口總線適用于設(shè)備之間的通信距離不大于15米，傳輸速率最大為20kB/s。功能是產(chǎn)生+12v和12v兩個(gè)電源，提供給RS232C串口電平的需要。指令就是使計(jì)算機(jī)執(zhí)行各種操作的命令，它是由包括操作碼和操作數(shù)兩部分的二進(jìn)制代碼組成的。匯編語(yǔ)言”作為一門(mén)語(yǔ)言，對(duì)應(yīng)于高級(jí)語(yǔ)言的編譯器，需要一個(gè)“匯編器”來(lái)把匯編語(yǔ)言原文件匯編成機(jī)器可執(zhí)行的代碼。使用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序，機(jī)器不能直接識(shí)別，要由一種程序?qū)R編語(yǔ)言翻譯成機(jī)器語(yǔ)言，這種起翻譯作用的程序叫匯編程序，匯編程序是系統(tǒng)軟件中語(yǔ)言處理系統(tǒng)軟件。其實(shí)匯編語(yǔ)言對(duì)每一個(gè)希望學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的人來(lái)說(shuō)都是非常重要的，是不能不學(xué)習(xí)的語(yǔ)言。采樣程序如圖42所示。AT89C51是采用MCS51系列的匯編語(yǔ)言編程，它有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的串行接口，有4種工