【導(dǎo)讀】灌溉自動(dòng)化技術(shù)的要求越來(lái)越高，灌溉控制器在我國(guó)有著巨大的市場(chǎng)。近期在中國(guó)應(yīng)朝著價(jià)格低，性能可靠操作簡(jiǎn)便的方向發(fā)展。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)的利益考慮，新的。穩(wěn)定可靠的灌溉控制器出現(xiàn)。進(jìn)一些，大多數(shù)是農(nóng)業(yè)示范區(qū)，單位。國(guó)內(nèi)雖然有多家研制灌溉器，但多數(shù)是小規(guī)模，試驗(yàn)和理論的探。究其原因一則是開發(fā)性能完善的灌溉控制系統(tǒng)需要大量的人力和物力。其次是現(xiàn)在開發(fā)出來(lái)的灌溉控制器價(jià)格昂貴，農(nóng)民盡管知道能節(jié)省人力。限制了灌溉控制器的普及。展，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)為節(jié)水灌溉控制器的研制開辟了廣闊的應(yīng)用前景。內(nèi)在灌溉控制器的研制方面還沒(méi)有形成規(guī)模大，應(yīng)用范圍廣的成套控制產(chǎn)品。除了能大大減少勞動(dòng)量，浪費(fèi)，同時(shí)傳統(tǒng)的灌溉法還需要相關(guān)的專家實(shí)時(shí)觀察并經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)生產(chǎn)，勞動(dòng)生產(chǎn)率低，水資源危機(jī)已成為全球性的突出問(wèn)題，利用科技手段緩解這一危機(jī)，將是人類。這也不能與現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)向優(yōu)化、高效化方向發(fā)展要求同步。

　　

【正文】 規(guī)律，大多數(shù)隨機(jī)誤差服從正態(tài)分布。為了克服隨機(jī)干擾引起的誤差，硬件上可采用濾波技術(shù) 。軟件上可按照統(tǒng)計(jì)規(guī)律采用數(shù)字濾波方法來(lái)抑制有效信號(hào)中的干擾成分，消除誤差。本系統(tǒng)即采用數(shù)字濾波法。 數(shù)字濾波無(wú)需硬件，它是用軟件算法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，只要適當(dāng)改變軟件濾波程序的運(yùn)行參數(shù)，就能方便的改變其濾波特性，實(shí)時(shí)性很強(qiáng)。常用的數(shù)字濾 波算法有 :限幅濾波法、中位值濾波法、算術(shù)平均濾波法、去極值平均濾波法、移動(dòng)平均濾波法、加權(quán)平均濾波法、低通濾波法、復(fù)合濾波法等。 中位值濾波法能有效的克服偶然因素引起的波動(dòng)或采樣器不穩(wěn)定引起的誤碼等脈沖干擾，對(duì)變化比較緩慢的被測(cè)參數(shù)采用此法能收到良好的濾波效果。因本系統(tǒng)的被測(cè)參數(shù)土壤濕度為緩慢變化參數(shù)，故采用中位值濾波算法。 中位值濾波算法實(shí)際上是一種排序方法，其具體思路是 :對(duì)被測(cè)參數(shù)連續(xù)采樣 N 次(一般 N 為奇數(shù) )，然后把 N 次采樣值按大小排列，取其中間值為本次采樣值。 本程序每次對(duì)土壤濕度連續(xù)采樣 11 次， ADTURNO 為片內(nèi) RAM 的 21H 地址單元，是采樣值放入內(nèi)存的首地址，濾波結(jié)果放入片內(nèi) RAM 的 37H 地址單元，即 LINEADRO 地址。 程序清單 : MAOPAO: MOV Rl, ADTURNO MOV R5, OAH 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 CLR OOH FILTER: MOV 3CH, @R1 INC Rl MOV A, @R1 CLR C SUBB A, 3CH JNC NEXT MOV A, @Rl MOV @R1, 3CH DEC R1 MOV @Rl, A INC Rl SETB OOH NEXT: DJNZ R5, FILTER JB OOH, MAOPAO MOV LINEADRO, 26H RET （流程圖如圖 ） 坐標(biāo)變換 在微機(jī)化測(cè)控系統(tǒng)中，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換器接口送入微機(jī)的數(shù)據(jù)，是對(duì)被測(cè)量進(jìn)行測(cè)量得到的原始數(shù)據(jù)。這些原始數(shù)據(jù)送入微機(jī)后通常要先進(jìn)行一定的處理，然后才能輸出作為顯示器的顯示數(shù)據(jù)。例如當(dāng)被測(cè)溫度為 1000 C，經(jīng)熱電偶轉(zhuǎn)換成熱電勢(shì)，再經(jīng)放大和A/D 轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字是 10，這個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 10雖然與 1000C 溫度是對(duì)應(yīng)的，但數(shù)字上并不是相等的。因此，不 能當(dāng)作溫度值去顯示或打印，必須把 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 10 變換成供顯示或打印的溫度值 100，這個(gè)變換就 數(shù)字顯示的標(biāo)度變換。 開 始置初始位取前一個(gè)數(shù)取后一個(gè)數(shù)后數(shù) 前數(shù)前數(shù)送后數(shù)單元后數(shù)送前數(shù)單元（ R 5 ） 1 = 0 ？標(biāo)志位 00 H = 1 ？取值結(jié)束置采樣值NYN本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 圖 數(shù)字濾波程序流程圖 在該系統(tǒng)中，濕度傳感器和 A/D 相連，川 D轉(zhuǎn)換器和單片機(jī)相連，其中不包括任何非線性的數(shù)字化測(cè)量通道，因此被測(cè)量的值 N‘與 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 D，存在如圖 所示線性關(guān)系。 圖 在該系統(tǒng)中，土壤濕度測(cè)量范圍 0100%對(duì)應(yīng)的輸出電壓范圍為 05V,ADC0809 為 8位 A./D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換輸出的 數(shù)碼為 0255。即根據(jù)上面公式， DL=0lD H =255， NL=0, NH=100. TURN: SETB OD3H CLR OD4H。選則第一組寄存器 CLR C MOV A, LINEADR MOV B, 20 MUL AB CLR OD2H 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 MOV R7, B MOV R6, A MOV R5, 00H MOV R4, 33H LOOP1: MOV A, R7 JNZ LOOP2 MOV A, R6 JNZ LOOP2 MOV R7, 0 MOV R6, 0 SJMP$ LOOP2: CLR A MOV R2, A MOV R3, A MOV Rl, 16 ADIN: CLR C MOV A, R6 RLC A MOV R6, A MOV A, R7 RLC A MOV R7, A MOV A, R2 RLC A MOV R2, A MOV A, R3 RLC A LOOP3:DJNZ R1,ADIN MOV A,R3 JB , LOOP4 MOV A, R2 RLC A 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 MOV R2,A MOV A, R3 RLC A SUBB A,R5 JC DONE1 JNZ LOOP4 MOV A,R2 SUBB A,R4 JC DONE1 LOOP4:MOV A,R6 ADD A,1 MOV R6,A MOV A,R7 ADDC A,0 MOV R7,A DONE1: MOV HUMID,R6 CLR 0D3H RET BCD轉(zhuǎn)換 計(jì)算機(jī)所能識(shí)別和處理的是二進(jìn)制數(shù)，在進(jìn)行標(biāo)度變換后的結(jié)果都是用二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行計(jì)算和存儲(chǔ)的，而在輸入 /輸出系統(tǒng)中，按照人們的習(xí)慣均采用十進(jìn)制數(shù)比較直觀一些。在計(jì)算機(jī)中十進(jìn)制數(shù)常采用 BCD 碼 (即用四位二進(jìn)制數(shù)代表單片機(jī)控制的節(jié)水灌溉系統(tǒng)的研究一位十進(jìn)制數(shù) )表示， 這樣采樣得到的數(shù)據(jù)才可以以十進(jìn)制的形式輸出顯示。本系統(tǒng)將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成 BCD 數(shù)的方法是將其除以 10”次冪，即得相應(yīng)位數(shù)，最后的余數(shù)為個(gè)位數(shù)。程序如下 : BCDTURN: MOV SHOWADR+3, 00H‘因濕度值只能小于 100，故千位數(shù)為 0 MOV B, 100 MOV A, HUMID DIV AB MOV SHOWADR+2,A‘將百位數(shù)送 SHOWADR+2 顯示地址 MOV A, 10 XCH A, B 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 DIV AB MOV SHOWADR+1,A‘將十位數(shù)送 SHOWADR+1 顯示地址 MOV SHOWADR, B‘將個(gè)位數(shù)送 SHOWADR 顯示地址 RET LED動(dòng)態(tài)顯示程序 根據(jù) LED動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)電路 , 8155控制口的地址為 7FF8H, POA口地址為 7FF9H , PC口地址為 7FFBH，片內(nèi)顯示緩沖區(qū)為 SHOWADRSHOWADR+3 (40H43H)，共 4 個(gè)單元對(duì)應(yīng)4個(gè)數(shù)碼管。程序中先取 SHOWADRI3中的數(shù)，對(duì)應(yīng)選中最左邊的數(shù)碼管，其余類推。由于 LED 為共陰極接法，并有反相驅(qū)動(dòng)，字型表 TAB 中有效的字型碼為 : 表 LED 顯示段碼 字型 共陽(yáng)極段 共陰極段 字型 共陽(yáng)極段 共陰極段 0 C0H 3FH 9 90H 6FH 1 F9H 06H A 88H 77H 2 A4H 5BH B 83H 7CH 3 B0H 4FH C C6H 39H 4 99H 66H D A1H 5EH 5 92H 6DH E 86H 79H 6 82H 7DH F 84H 71H 7 F8H 07H 空白 FFH 00H 8 80H 7FH P 8CH 73H 程序清單如下 : MOV DPTR, 7FF8H。指向 8155 控制口 MOV A, 4DH。設(shè)置 8155 工作方式字 MOVX @DPTR, A。設(shè) A口、 C 口均為輸出 SHOW: CLR OD3H SETB OD4H 。選中寄存器 2 組 MOV R4, OFFH SHOWSTART: MOV R0, SHOWADR+3 。指向緩沖區(qū)末單元 MOV R1, 4。顯示 4位 LED SHOWLED: MOV R6, 20H MOV R7, 00H DIR 1:MOV A, 00H 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 MOV DPTR, 7FFBH MOVX @DPTR, A MOV A,@R0 MOV DPTR, TAB MOV A, @A+DPTR MOV DPTR, 7FF9H MOVX @DPTR,A MOV A,R6 MOV DPTR, 7FFBH MOVX @DPTR,A HERE:DJNZ R7,HERE DEC RO CLR C MOV A,R6 RRC A MOV R6,A JNZ DIR1 DJNZ R1,SHOWLED DJNZ R4,SHOWSTART CLR 0D4H TAB:DB OCOH, OF9H, OA4H, OBOH DB 99H, 92H, 82H, OF8H DB 80H, 90H, 88H, 83H DB OC6H, OA1H, 86H, 8EH RET 本章小結(jié) 軟件設(shè)計(jì)是本系統(tǒng)的重點(diǎn)，它直接影響到系統(tǒng)的整體性能。本章詳細(xì)講述了控制軟件的功能和設(shè)計(jì)。首先介紹軟件的 功能，然后從總體上敘述軟件的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，接著較為詳細(xì)的描述了系統(tǒng)中幾個(gè)關(guān)鍵模塊 如鍵盤及顯示模塊以及采樣模塊等 的實(shí)現(xiàn)方案 ，并總結(jié)出相應(yīng)的子程序流程圖與程序清單。 顯示程序開始89 C 51 初始化顯示緩沖區(qū)末地址 R 0數(shù)碼管個(gè)數(shù) R 1 ， 位選字 R 6字形碼送 89 C 51 A 口 ， 位選字送89 C 51 C 口顯示延時(shí)指向下一個(gè)顯示單元 （ R 0 ） 14 位數(shù)碼管是否顯示完 ？（ R 6 ） 左移一位 ， 指向下一位NY本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 圖 LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示流程圖 結(jié) 論 本 系統(tǒng)主要根據(jù)目前節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和國(guó)內(nèi)實(shí)際的應(yīng)用特點(diǎn)和要求，采用了自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤濕度的自動(dòng)檢測(cè)和控制。 系統(tǒng)以單片機(jī) AT89C51 為核心部件，單片機(jī)系統(tǒng)完成對(duì)土壤濕度信號(hào)的采集、處理、顯示等功能 。用 Proteus 軟件繪制電路原理圖 。利用 MCS51匯編語(yǔ)言編制 ,運(yùn)行程序該系統(tǒng)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 的主要特點(diǎn)是 : (1)適用性強(qiáng)，用戶只需對(duì)界面參數(shù)進(jìn)行設(shè)置并啟動(dòng)系統(tǒng)正常運(yùn)行便可滿足不同作物對(duì)土壤濕度的要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，下位機(jī)也可脫離上位機(jī)單獨(dú)工作。 (2)可對(duì)作物進(jìn)行適時(shí)、適量灌水，不僅有利于作物的生長(zhǎng)發(fā)育，而且避免了水資源的浪費(fèi)，起到了高產(chǎn)節(jié)水的作用。 (3)將模糊智能控制技術(shù)引入對(duì)土壤濕度的分析和處理中，模糊控制決策無(wú)需建立被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng)，適合對(duì)非線性、時(shí)變、滯后系統(tǒng)的控制，對(duì)灌溉系統(tǒng)采用模糊控制非常適合。具體 采用雙 輸入單輸出的模糊控制方法，使控制系統(tǒng)更具科學(xué)性。 (4)系統(tǒng)成本低廉，操作非常簡(jiǎn)單，可擴(kuò)展性強(qiáng)，只要稍加改變，即可增加其他使用功能。 本系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義： (1)本系統(tǒng)只對(duì)灌溉中水的因素實(shí)行監(jiān)控，而未涉及肥的問(wèn)題，應(yīng)將水 肥結(jié)合起來(lái)進(jìn)行灌溉，對(duì)作物生長(zhǎng)效果會(huì)更好。 (2)應(yīng)同時(shí)考慮土壤濕度和作物需水量?jī)蓚€(gè)因素，判斷是否要對(duì)作物進(jìn) 行灌溉以及所需灌水量的多少。 (3)被測(cè)土壤濕度只是進(jìn)行了兩點(diǎn)測(cè)試，如果能進(jìn)行多點(diǎn)