【正文】 選擇合適的土壤濕度傳感器 ,使系統(tǒng)能持續(xù) ,長期，自動(dòng)檢測(cè)土壤濕度變化信息，并根據(jù)作物對(duì)土壤濕度的需求生長模型得到灌溉的決策，控制灌溉系統(tǒng)，達(dá)到適時(shí)適量，精準(zhǔn)灌溉的目的。 此設(shè)計(jì)能根據(jù)不同種植區(qū)域農(nóng)作物對(duì)環(huán)境溫度和土壤濕度的要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉 的目的 ，并且具有對(duì)環(huán)境溫度和土壤濕度進(jìn)行 檢測(cè) 、設(shè)置門限值以及越界報(bào)警等功能。現(xiàn)如今，隨著溫室大棚的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)其性能的要求也越來越嚴(yán)格，尤其是為了提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，對(duì)溫室大棚的自動(dòng)化程度要求也越來越高。報(bào)警電路選擇蜂鳴器報(bào)警。本系統(tǒng)需要較高的處理速度和較強(qiáng)的抗干擾性能， STC89C52 作為一款高性能的 CMOS 8 位微控制器可以滿足這一要求 [2]。 與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品的指令和引腳完全兼容。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)的最小系統(tǒng)應(yīng)包含單片機(jī)、電源電路、時(shí)鐘電路和復(fù)位電路等 ，包含的引腳有 VCC， GND，XTAL1， XTAL2， RST， EA/VPP[7]。該溫度傳感器 有三個(gè)引腳， VCC 為外接供電電源輸入端， GND 為電源地， DA 為數(shù)字信號(hào)輸入 /輸出端 [8]。 值得說明的是：此傳感器適用于土壤的濕度檢測(cè)；模塊中藍(lán)色的電位器是用于土壤濕度的閥值調(diào)節(jié)，順時(shí)針調(diào)節(jié)，控制的濕度會(huì)越大，逆時(shí)針越??；數(shù)字量輸出 D0 可以與單片機(jī)直接相連，通過單片機(jī)來檢測(cè)高低電平，由此來檢測(cè)土壤濕度 [9]。在單片機(jī)的 I/O 口中的 PNP 型三極管的基極，當(dāng) 為低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，5V 的電壓加載到蜂鳴器兩端，蜂鳴器鳴叫；當(dāng) 高電平時(shí)，三極管截止，蜂鳴器不鳴叫。 此次設(shè)計(jì)時(shí)以 STC89C52 單片機(jī)為核心，采用 C 語言編程。 第二步：在計(jì)算機(jī)上，利用 Keil 軟件對(duì)第一步輸入的源程序進(jìn)行編譯，變?yōu)榭蓤?zhí)行的目標(biāo)代碼。取出探頭，加入100ml 水，經(jīng)過一段時(shí)間，當(dāng)水全部滲入土壤中時(shí)，再次將探頭插入一半到土壤中，讀取數(shù)據(jù)并記錄?？梢蕴砑又小⒍坛虩o線通信模塊，使得系統(tǒng)能夠在比較惡劣、危險(xiǎn)等不適合人到達(dá)的地方進(jìn)行工作，這樣就提高了系統(tǒng)的實(shí)用性； (2) 本 系統(tǒng)可以利用串口與 PC 機(jī)相連接，然后將采集的信息在 PC 機(jī)上進(jìn)行處理，比如可以繪制時(shí)間 — 溫濕度曲線，也可將信息發(fā)布到 WAP 上，進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。因?yàn)槲医?jīng)驗(yàn)的不足和知識(shí)的缺乏，在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到了許多自己解決不了的問題。 測(cè)試數(shù)據(jù) （ 1) 沒加水時(shí)土壤濕度 測(cè)試時(shí)間（ s） 0 5 10 15 20 25 30 土壤濕度 45% 46% 47% 45% 46% 47% 46% 是否報(bào)警 是 否 否 是 否 否 否 是否灌溉 是 否 否 是 否 否 否 （ 2) 加入 100ml 水時(shí)土壤濕度 測(cè)試時(shí)間（ s） 0 5 10 15 20 25 30 土壤濕度 50% 53% 54% 53% 52% 53% 53% 是否報(bào)警 否 否 否 否 否 否 否 是否灌溉 否 否 否 否 否 否 否 （ 3） 加入 200ml 水時(shí)土壤濕度 測(cè)試時(shí)間（ s） 0 5 10 15 20 25 30 土壤濕度 65% 66% 67% 65% 66% 67% 66% 是否報(bào)警 否 否 否 否 否 否 否 是否灌溉 否 否 否 否 否 否 否 （ 4） 加入 300ml 水時(shí)土壤濕度 測(cè)試時(shí)間（ s） 0 5 10 15 20 25 30 土壤濕度 81% 79% 77% 85% 76% 82% 83% 是否報(bào)警 是 否 否 是 否 是 是 是否灌溉 是 否 否 是 否 是 是 測(cè)試結(jié)果分析 由測(cè)試結(jié)果得出，所測(cè)量的土壤濕度數(shù)值不是固定的，而是在一個(gè)很小的范圍內(nèi)變化的。 第三步：在線調(diào)試。 該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作流程為：開始初始化后，輸入要設(shè)定的溫濕度的上下限值；傳感器讀取溫濕度值后，線性擬合數(shù)據(jù)，然后 LCD 顯示數(shù)據(jù)，如果溫濕度數(shù)值過限，報(bào)警并啟動(dòng)控制設(shè)備；如果數(shù)據(jù)正好在限值范圍內(nèi)，則顯示溫濕度值。它具有控制系統(tǒng) (又稱輸入回路 )和被控制系統(tǒng) (又稱輸出回路 )，實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)”。 ADS1286模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADS1286 引腳圖如圖 所示 圖 ADS1286 引腳 陜西理工學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 25 頁 圖 A/D 轉(zhuǎn)換電路圖 ADS1286 是一個(gè) 12 位低功耗 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，其供電電流為 250uA，采樣率為 20KHz,支持兩線或三線接口通信，并且與 SPI 或 SSI 均兼容。在該電路中， VCC引腳與 DQ 引腳之間接一個(gè)上拉電阻，阻值約為 ，使電路不工作時(shí)處于高電平。 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) STC89C52 使用 12MHz 的晶體振蕩器作為振蕩源，由于單片機(jī)內(nèi)部帶有振蕩電路，所以外部只要連接一個(gè)晶振和兩個(gè)電容即可，電容容量一般在 15pF至 50pF 之間 ，該電路選擇 22pF 的電容 。 STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM， 32位 I/O 口線， 看門狗 定時(shí)器 ，內(nèi)置 4KBEEPROM，MAX810 復(fù)位電路 ， 3 個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 4 個(gè) 外部中斷 ，一個(gè) 7 向量 4 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51 的 5 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工 串行口 。該傳感器是數(shù)字式傳感器而且只需要一條數(shù)據(jù)線就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，和單片機(jī)連接比較容易，因?yàn)槠漭敵鰹閿?shù)字量，所以不需要進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，這就減少了硬件的成本，簡化了系統(tǒng)電路。 方案二 采用 PLC 作為主控制器。因此， 在國家提出的倡導(dǎo)“科技 農(nóng)業(yè)”“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”的大背景下和新疆蔬菜溫室大棚的智能化建設(shè)的迫切需求下，為了普遍提高人民的生活水平，解決我國農(nóng)民普遍收入低的問題，縮小城市與鄉(xiāng)村的差距，推動(dòng)全面小康社會(huì)，急切需要價(jià)格合理，自動(dòng)化程度高的農(nóng)業(yè)設(shè)備。本系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)模塊、土壤濕度檢測(cè)模塊、溫度檢測(cè)模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊、控制電路模塊六個(gè)部分組成。其系統(tǒng)具有性能好，操作容易等優(yōu)點(diǎn)。 在此方案中，溫濕度傳感器采集數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳給 PLC，由液晶顯示屏顯示數(shù)據(jù)， 濕度低于設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)繼電器吸合，高于設(shè)定值時(shí)， 報(bào)警電路啟動(dòng) 繼電器斷開 ,達(dá)到控制灌溉的目的。通過檢測(cè)土壤的電阻值，通過測(cè)試土壤的電阻值來觀察電壓的示數(shù)。 掉電保護(hù) 方式下， RAM 內(nèi)容被保存， 振蕩器 被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。外部時(shí)鐘方式是把已有的時(shí)鐘信號(hào)從 XTAL1 或 XTAL2 送入單片 機(jī) ， 該方式 一般用于有多個(gè)單片機(jī)的情況，所以本設(shè)計(jì)中時(shí)鐘電路采用 的是 內(nèi)部時(shí)鐘方式，選用 12M 的晶振和兩個(gè) 22pF的電容與片內(nèi)的高增益反相放大器構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。 本設(shè)計(jì)中土壤濕度檢測(cè)器是電阻式土壤濕度檢測(cè)器，土壤的電 阻值與其濕度有關(guān)，通過土壤溶液的導(dǎo)電性和土壤水分含量的關(guān)系測(cè)定土壤濕度。 5110 顯示器具有顯示清晰、視覺范圍廣、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。本電路采用常開繼電器組成控制電路。主程序流程圖如圖 所示。發(fā)現(xiàn)硬件故障后應(yīng)排除故障，發(fā)現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤后應(yīng)修改程序，消除邏輯錯(cuò)誤。 陜西理工學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 第 20 頁 共 25 頁 結(jié) 論 本設(shè)計(jì) 結(jié)合了 單片機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)和 LCD 顯示等知識(shí)，完成了基于單片機(jī)控制的 溫室大棚自動(dòng)灌溉控制器 的設(shè)計(jì)。他對(duì)我的幫助非常大，使得我在知識(shí)累積和試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)方面有了很大的提高，這對(duì)我以后的工作和學(xué)習(xí)都有深遠(yuǎn)的的影響，感謝他細(xì)心的輔導(dǎo)。在一些比較特殊的場(chǎng)合，有時(shí)候需要系統(tǒng)顯示出各個(gè)時(shí)間段，比如，早、中、晚的實(shí)時(shí)信息。蜂鳴器的控制端口無控制信號(hào)輸出。控制子程序如圖 所示。有很多用硬件完成的工作，都能通過軟件編程來代替，有些工作得用很復(fù)雜的硬件電路才能完成，用軟件編程時(shí)就會(huì)變得比較簡單，比如數(shù)字濾波，信號(hào)處理等。通電后，振蕩 器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。調(diào)節(jié)電阻值的大小，可得到想要的電壓，滿足電路的需求。 溫濕度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 溫度的測(cè)量電路 圖