【正文】 程圖，智能灌溉控制系統(tǒng)工作流程圖如圖 41 所示。13圖 38 按鍵輸入模塊系統(tǒng)原理圖 水泵增濕模塊水泵增濕模塊與單片機(jī)的 連接，當(dāng)傳感器檢測的濕度值低于設(shè)定值 10%時，單片機(jī)給 IN4148 開關(guān)二極管一個正向電壓，這是二極管的電阻很小，電路處于導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于接通一個開關(guān)，使水泵進(jìn)行灌溉（綠色指示燈亮） ，在灌溉的過程中，當(dāng)傳感器檢測到的濕度值高于設(shè)定值 10%時，單片機(jī)又給二極管一個反向電壓，這是二極管的電阻值就會很大，相當(dāng)于一只斷開的開關(guān)，使水泵停止灌溉（綠色指示燈滅） ，將程序錄入單片機(jī)后，通過單片機(jī)對二極管的控制便能控制水泵是否進(jìn)行灌溉。用戶可以根據(jù)植物生長適宜的濕度環(huán)境來設(shè)定相應(yīng)的溫濕度值。本設(shè)計(jì)顯示屏能夠分別顯示溫濕度的實(shí)際值和設(shè)定值。第 4 號腳與單片機(jī)的 端口連接，第 5 號引腳接地，第 6 號引腳與單片機(jī)的 端口連接，第 7—14 號引腳與單片機(jī)的— 端口連接，第 15 和 16 號引腳分別接 VCC 和 GND。圖 37 液晶顯示模塊系統(tǒng)原理圖 LCD1602 的引腳及電路設(shè)計(jì)LCD1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其中各引腳的功能如下（表 ）：表 LCD1602 各引腳的功能12LCD1602 的第 1 和第 2 號引腳分別接 GND 和 VCC，第 3 引腳 VEE 沒有接，這個腳是控制屏幕對比度的。圖 37 為液晶顯示模塊系統(tǒng)原理圖。同時它也是一個 2 行16 個字符的字符型液晶顯示器。采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。引腳說明如表 所示　表 DHT11 引腳說明DHT11 溫濕度傳感器有 4 個引腳，其中第一和第四個引腳分別接電源正極和接地，第三個引腳置空，第二個引腳和 STC89C52 單片機(jī)的 引腳連接，當(dāng)接通電源后，主機(jī)（微處理器）發(fā)送一次開始信號，DHT11 從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式，等待主機(jī)的開始信號結(jié)束后，DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號，送出 40位的測量數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次信號采集，用戶可選擇讀取部分?jǐn)?shù)據(jù)。圖 36 為溫濕度采集模塊系統(tǒng)原理圖。因此，該產(chǎn)品具有體積小、接口簡單、品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價比極高等特點(diǎn)，性價比極高。圖 35 MCU 原理圖 濕度采集模塊 溫濕度傳感器 DHT11 的原理1）DHT11 的概述10DHT11 傳感器是一款溫濕度復(fù)合傳感器，它和單片機(jī)之間工作時不需要進(jìn)行 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換，直接輸送給單片機(jī)的信號就是已校準(zhǔn)的數(shù)字信號，由于它的這一性能，所以專用于溫濕度傳感技術(shù)和數(shù)字模塊采集技術(shù)方面，以確保產(chǎn)品有極高的穩(wěn)定性與可靠性。當(dāng)電源為整個系統(tǒng)供電后，溫濕度采集模塊和按鍵輸入模塊對單片機(jī)提供數(shù)字信號，單片機(jī)再依據(jù)編寫的程序指令來控制顯示屏的顯示結(jié)果以及水泵是否啟動繼電器進(jìn)行灌溉（綠色指示燈是否亮） 。晶振在整個單片機(jī)系統(tǒng)里的作用是不可或缺的，它與單片機(jī)的內(nèi)部電路相結(jié)合，產(chǎn)生一個單片機(jī)所需要的時鐘頻率，晶振提供的時鐘頻率越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度就會越快，單片對整個系統(tǒng)所執(zhí)行的一切指令都是建立在晶振提供的這個時鐘頻率之上的。具體的數(shù)值可以由 RC電路計(jì)算出來。單片機(jī)的最小系統(tǒng)由晶振電路和復(fù)位電路組成，如圖34 是復(fù)位和晶振部分的原理圖。本設(shè)計(jì)采用的是兩個電源接口，連接外部電源，圖 33是電源模塊原理圖。7圖 32 STC89C52 引腳封裝圖表 為單片機(jī)的引腳功能說明。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，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止，最高運(yùn)作頻率 35MHz，6T/12T 可選 [10]。另外 STC89C52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。6圖 31 系統(tǒng)總電路圖 STC89C51 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)STC89C52RC 是 STC 公司出產(chǎn)的一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具備 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。5圖 21 自動灌溉系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件電路總原理圖系統(tǒng)硬件部分由單片機(jī)核心控制模塊、溫濕度采集模塊、按鍵輸入模塊、水泵驅(qū)動模塊、液晶顯示模塊、供電模塊等組成，硬件系統(tǒng)的總電路圖如圖 31 所示。系統(tǒng)還配有 4 個獨(dú)立按鍵輔助設(shè)定溫濕度值。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)利用 STC89C52 單片機(jī)設(shè)計(jì)了自動灌溉系統(tǒng)，利用溫濕度傳感器檢測土壤的溫濕度，將采集到的溫濕度傳送到單片機(jī)芯片，單片機(jī)根據(jù)溫濕度控制是否進(jìn)行灌溉，如果需要灌溉，那么單片機(jī)的一個引腳將置高電平，給水泵驅(qū)動芯片信號，打開水泵抽水，實(shí)現(xiàn)自動灌溉（即綠色指示燈亮起） 。本系統(tǒng)的溫度值僅僅是一個參考值，用戶可以根據(jù)液晶顯示屏上顯示的實(shí)際溫度來設(shè)定相應(yīng)而合理的濕度下限值。2）使溫濕度傳感器對土壤的實(shí)際溫濕度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并且把檢測到的實(shí)際溫濕度值的數(shù)字信號傳送給單片機(jī)，單片機(jī)對其進(jìn)行處理之后再將實(shí)際溫濕度值顯示在液晶顯示屏上。最后，在論文的末尾，我介紹了整個設(shè)計(jì)過程中所參考的文獻(xiàn)，對老師、同學(xué)、父母的致謝和一些程序、元件清單等的附錄。第七章，結(jié)論。第五章，對硬件實(shí)物進(jìn)行測試并對測試的結(jié)果進(jìn)行分析，并介紹一下測試的環(huán)境，然后附上各個階段的狀態(tài)圖，并加以相應(yīng)的解釋。系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)什么樣的功能？怎樣設(shè)計(jì)才能實(shí)現(xiàn)這樣的功能？第三章，對整個灌溉系統(tǒng)的硬件部分進(jìn)行一個設(shè)計(jì)，先介紹了系統(tǒng)工作的總原理、總電路，然后再是一一對每個模塊進(jìn)行介紹，將每個模塊的電路設(shè)計(jì)、功能以及一些引腳的特性加以介紹。對整個論文的書寫以及畢業(yè)設(shè)計(jì)的方向起引導(dǎo)作用。 本文主要工作經(jīng)過對大量關(guān)于智能灌溉系統(tǒng)、單片機(jī)、傳感器等文獻(xiàn)的學(xué)習(xí)與研究，本文對基于單片機(jī)的智能灌溉控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)作出了較為詳細(xì)的介紹，并且還做出了硬件實(shí)物，經(jīng)操作測試，符合目標(biāo)要求 。 在美國，早在 1984 年，Benami 和 Offen 公司就開發(fā)了一套節(jié)水灌溉控制器，通過監(jiān)測土壤水分來確定是否打開灌水閥門，Phene 和 Howell 分別在灌溉系統(tǒng)的控制中使用了土壤濕度傳感器，通過土壤水分傳感器把濕度反饋給控制系統(tǒng)，根據(jù)傳感器獲得的數(shù)據(jù)決定是否灌溉，是作物根部總跟保持一定的濕度 [5]。 國外研究現(xiàn)狀西方的一些先進(jìn)國家，運(yùn)用先進(jìn)的電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)，在節(jié)水灌溉技術(shù)方面起步較早，并日趨成熟。因此，我們非常有必要對現(xiàn)狀節(jié)水灌溉技術(shù)，節(jié)水的水平以及技術(shù)的適應(yīng)性，發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題做認(rèn)真分析，為真正實(shí)現(xiàn)提高農(nóng)業(yè)用水效率和水的生產(chǎn)效率打好基礎(chǔ) [5]。面對 World Trade Organization 的挑戰(zhàn)，節(jié)水農(nóng)業(yè)更應(yīng)該賦予其新的內(nèi)涵，其內(nèi)涵應(yīng)擴(kuò)展為節(jié)水、高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)的農(nóng)業(yè) [5]。目前我國在智能灌溉控制系統(tǒng)方面還處于研制、試用階段，能真正投入應(yīng)用，并且應(yīng)用廣泛的智能灌溉控制器還不多見 [5]。因此實(shí)現(xiàn)灌溉系統(tǒng)的智能控制，對節(jié)水、提高灌溉水的利用率以及對我國的糧食安全將起到極為重要的作用，具有重要的實(shí)現(xiàn)意義 [3]。做到作物生長需要多少水，灌溉系統(tǒng)就能及時而準(zhǔn)確地提供多少水。而現(xiàn)階段我國包括灌溉用水和降水在內(nèi)的農(nóng)田利用率很低，單位立方水生產(chǎn)糧食的能力大約為 ，而以色列等一些發(fā)達(dá)國家大多數(shù)都在2kg 以上，差距很大。 課題研究的目的和意義農(nóng)業(yè)是人類社會賴以生存的最古老也是最重要的行業(yè)，農(nóng)業(yè)的發(fā)展從長遠(yuǎn)來打算主要存在著兩個方面的問題。經(jīng)過幾十年的快速發(fā)展，我國的節(jié)水智能灌溉技術(shù)初步形成了其技術(shù)體系，并且在某些方面已經(jīng)達(dá)到或接近了國際先進(jìn)水平，但由于受到我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及科研體制的限制，我國的智能控制灌溉技術(shù)與一些發(fā)達(dá)國家仍然存在著相當(dāng)大的差距。第二個問題是水資源的嚴(yán)重污染和浪費(fèi)。但我國當(dāng)今水資源存在著兩個方面的主要問題：第一個問題是水資源貧乏?！娟P(guān)鍵詞】單片機(jī)；傳感器；LED 顯示；水泵；灌溉IISimulator smart irrigation control system based on single chip microputer AbstractAs the level