【導讀】我國高效農業(yè)發(fā)展的重要因素是節(jié)水自動灌溉控制系統(tǒng)的全數(shù)字化自控水平較低。同時介紹了系統(tǒng)總體框圖、單片機最。節(jié)水自動灌溉控制系統(tǒng)能夠實現(xiàn)自動灌溉，具備報警、實時時鐘、數(shù)據(jù)。上傳以及雙向通信等功能。單，利于使用推廣。

　　

【正文】 32 便是用來進 行電平轉變的 ,它包括 2 個驅動器、 2 個接收器和一個電壓發(fā)生器供給 TIA/EIA232F電平。 主要特點： 單 5V電源工作 LINBICMOSTM 工藝技術 兩個驅動器及兩個接收器 177。30V輸入電平 低電源電流：典型值是 8mA MAX232 原理： MAX232 芯片是特意為電腦的 RS232 準則串口設計的接口電路，利用 +5v 單電源供電。 內部結構基本可分三個部分： 其接口電路如圖 所示 ： 123456789J1RS232+5GNDC1+1VDD2C13C2+4C25VEE6T2OUT7R2IN8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15VCC16U9MAX232ACPE1uFC4Cap1uFC5Cap1uFC6Cap1uFC71uFC8CapGNDTXDRXDGNDGNDGND 圖 通信接口電路 。由 6 腳和 4 個電容組成。功用是發(fā)出+12v 和 12v 兩種電源，供給 RS232 串口電平的需求。 。由 1 1 1 14 腳組成兩個數(shù)據(jù)黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設 計 17 通道。它們當中后四個是第一數(shù)據(jù)通道，前四個是第二數(shù) 據(jù)通道。 。 15 腳 DNG、 16 腳 VCC（ +5v）。 此時使用串口通訊，由于電腦的數(shù)據(jù)邏輯需要 177。12V，所以要將 5V和 177。10V轉換為所需的 177。12V。電腦電平從 R1OUT 輸入從 T1IN 輸出，電平從 10V 轉變?yōu)?5V；單片機的電平從 T1IN 輸入從 R1OUT 輸出轉成 12V電平。接入四個電容是為了提升電壓，是電荷泵電路。 人機接口電路設計 人機接口是操作人員和控制器的交互的窗口。本控制器的人機接口單獨設計成一塊電路并與主電路連接，它的核心芯片使用的是 HD7279A 芯片。串行接口芯片，可以驅動 8 位共陰式數(shù)碼管（或 64 個獨立的 LED 智能顯示驅動芯片）。該芯片本身包含的內部解碼器，直接以 BCD 碼或 16 進制代碼，有 2 種解碼方法，還擁有左移、右移、閃爍和其他控制功能。因為 HD7279A 芯片具有片選信號，所以可以實現(xiàn) 8 位的顯示或 64 位的以及鍵盤接口。 HD7279A 具有 28 個引腳。 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。一般的控制系統(tǒng)，復位是直接連接供電，當有一塊 HD7279A 芯片的控制系統(tǒng)中， CS 可以直接與地連接，連接到 I/O 口線的只需要使用 3 個單片機端口，如果你不使用鍵盤來控制系統(tǒng)，僅顯示功能，或使用鍵盤，而單片機軟件簡單的任務， KEY 懸空。利用固定的時間間隔讀取鍵盤鍵碼，單片機用兩個 I/O 口連接就行。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設 計 18 HD7279A 與單片機連接利用 SPI 串行連接，有 16 個命令格式 3 種類型，即沒有數(shù)據(jù)的純指令，數(shù)據(jù)指令，讀鍵盤鍵鍵碼。 系統(tǒng)供電模塊設計 電源電路就是給用電裝置提供電壓的電源部份 的電路設計，電路的形式和特點。電源可分為交流電源和直流電源。當今單片機控制系統(tǒng)越來越精細越來越集成化，所以對電源電路的要求非常嚴格，要求電源電路提供穩(wěn)定、可靠的電源。本系統(tǒng)需要電源電路提供直流 5V和直流 +12V、 12V 三種電源。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動繼電器。 電源電路由變壓器，整流器，濾波器和第四部分的穩(wěn)壓器組成， 220V交流電通過變壓器的輸出交流低壓電，隨后經(jīng)過整流元件整流將送過來交流低壓電變成一個單向脈沖電壓，經(jīng)過濾波電容，最后又三端穩(wěn)壓器輸出直流穩(wěn)定電壓 。 供電模塊的穩(wěn)壓集成電路是采用三端穩(wěn)壓管 780 7812 和 7912。系統(tǒng)供電電路如圖 所示 ： T1Trans CuplVD1VD4IN40011000uC11Cap Pol210uC13Cap Pol2C12CapIN12OUT3GNDU11MC7805ACT+5VGND （ a） VD5 VD8IN40011000uC14Cap Pol210uC16Cap Pol2C15CapIN12OUT3GNDU12MC7812ACTGND+12V1000uC17Cap Pol2C18Cap10uC19Cap Pol2OUT32IN1GNDU13MC7912ACT12VT2Trans CT Ideal （ b） 圖 電源電路 （ a）（ b） 傳感器選擇 土壤濕度傳感器的選取 土壤濕度傳感器的重要作用是用來泥土含有的水 分 的監(jiān)測，用以土壤墑情的監(jiān)測、農業(yè)節(jié)水灌溉。目前最常用到的土壤濕度傳感器有 FDR 型和 TDR 型兩種。當前比較黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設 計 19 流行的是 FDR 型。 （頻域反射）時域反射儀是用于測量土壤水分的儀器， FDR 的工作原理是基于電磁脈沖原理，是按照電磁波傳播原理，測量出使用土地的介電常 數(shù) (?)，來獲得單位土地的含水量 (θv)。 FDR 具備使用安全簡單，測量迅速無誤，連續(xù)不斷測量想測量的點、測量寬量程，運行自動化和少標定等益處。 土壤水分的盈缺對農作物 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，能快速地、準確地測量出農田土壤中所含水分，保證適時適當?shù)?做出合理灌溉等。本控制系統(tǒng)的輸入信號是傳感器所測量的土壤水分信息，所以傳感器的選取非常重要，如果選取的測量元件測量精度太高，就不可避免的增加了成本；如果 測量精度太低，就難以保證的控制土壤濕度在需要的有效范圍內。所以經(jīng)過各種土壤水分傳感器綜合考比較，選用國產的高性價比的 SWR2 型土壤濕度傳感器。它不但可以長期埋設在地下，而且攜帶方便，操作簡單，能耗極低。 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 。除了 TSC 系列土壤水分測定儀或收集設施的使用，也可與各種不同的數(shù)據(jù)采集輸入卡，遠程數(shù)據(jù)采集模塊，通用設備。它具備可靠穩(wěn)定的運行，檢測精度較高，適用于許多不同的土地，土地中肥料和金屬離子對它的影響非常小等特點，輸出電壓信號，配合 本系統(tǒng)自帶的數(shù)據(jù)采集模塊便可直接使用，它是對土壤水分含量的自動獲取可靠的工具。其性能指標為： 1)特點： 測量精度高，響應速度快； 土質影響較小，應用地區(qū)廣泛； 密封性能好，長埋在土壤中，且不受腐蝕； 價格低廉，適用于農田，水，道路，鐵路路基水分測量。 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)范圍內為 177。2 ％ (m3/m3)； 輸出信號： 0～ 測量區(qū)域： 90%的影響在圍繞中央探針的直經(jīng)為 3cm，長為 6cm的 圓柱體內 響應時間：小于 1 秒 工作電流： 60mA～ 80mA，典型值 70mA 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設 計 20 電纜長度：標準長度 5m，最長 20m 探針材料：不銹鋼，強度大，不易折斷 密封材料： ABS 工程塑料 外形尺寸： Φ50115mm 工作溫度： 50～ 50℃ 工作電壓： ～ VDC，典型值 VDC； 土壤濕度檢測電路 如圖 所示： 1 23 4P1SWR2OUT1IN2+IN3V4+IN15IN16OUT17V+8N1NE5535GND+5IN0+1212 圖 土壤濕度檢測電路 空氣溫度傳感器的選用與性能 我使用的是集成溫度傳感器 dsl8b20 全數(shù)字控制系統(tǒng)的溫度傳感器，該溫度采集的數(shù)字溫度計 Daleas 公司一線生產，一條 總線連接，是當代有一新的適合 MCU的集成智能的數(shù)字溫度傳感器。它集成了溫度檢測，信號變化， A/D 轉換，自動加熱功能，使用 T092 進行裝封，接口非常簡單。引腳功能 DQ 為 dsl8b20 的輸入 /輸出端； GND為接地端 ； VDD 與供電模塊連接。 DSl8b20 具備體積小，線條優(yōu)美，功能穩(wěn)定等長處。它能夠對空氣溫度進行檢測，而且以增添的二進制補碼方式輸出溫度值，用 ℃/LSB 方式表述， S 是符號位。例 +125℃ 的數(shù)字輸出為 07DOH。與曾經(jīng)的熱敏電阻比擬，它不僅可以直接顯示檢測的溫度而且可按照工作需求，經(jīng)過小的 程序編寫完成 9～12 位的讀數(shù)形式，而且其檢測精度準確。它能夠在 內完成，也能在 750ras 內完成 9 位和 12 位的數(shù)字量，因為 DSl8B20 息的讀寫只用一根總線，所以溫度轉變率取決于數(shù)據(jù)總線，總線自身也能夠直接提供電壓，并且不用外接電源。 空氣溫度檢測電路 如圖 所示： NC1NC2VDD3DQ4GND5NC6NC7NC8U10DSl8B20R3GND+5+5 圖 空氣溫度檢測電路 是以利用 DSl8B20 可以使設計整體布局更為簡便，可靠性更高。 50℃ ~ + 125℃量黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設 計 21 程，量程誤差177。 ℃，當功率電壓穩(wěn)定在 5 ~ 10V，誤差只有 ℃177。，其它各面都滿足此系統(tǒng)設計要求。同 時在溫度測量精度，轉換時間，傳輸距離，分辨率等諸多方面有了很大的提高，不僅方便用戶也取得了令人滿意的結果。其檢測電路如圖 所