【正文】 。本系統(tǒng)中ADC0809與AT89C51單片機的接口如圖4．5所示，采用等待延時方ADC0809的時鐘頻率范圍要求在10一1280kHz，采用定時器給其脈沖頻率。由于ADC0809轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)據(jù)寄存器具有可控的三態(tài)輸出功能，輸出具有三態(tài)鎖存緩沖器，故其8位數(shù)據(jù)輸出引腳可直接與數(shù)據(jù)總線相連。ADC0809轉(zhuǎn)換器的分辨率為8位，最大不可調(diào)誤差小于177。本系統(tǒng)采用上電復位方式。復位后系統(tǒng)將輸入／輸出(I／O)端口寄存器置為FFH，堆棧指針SP置為07H，SBUF內(nèi)置為不定值，其余的寄存器全部清0，內(nèi)部RAM的狀態(tài)不受復位的影響，在系統(tǒng)上電時RAM的內(nèi)容是不定的。單片機的復位是靠外電路來實現(xiàn)的，在正常運行情況下，只要RST引腳上出現(xiàn)兩個機器周期時間以上的高電平，即可引起系統(tǒng)復位。圖中外接晶體以及電容C2和C3構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，它們起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其值均為30PF左右，晶振頻率選12MHz。單片機的時鐘信號用來提供單片機片內(nèi)各種微操作的時間基準，時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩和外部振蕩。在系統(tǒng)軟件開發(fā)、實時控制的和實時處理領(lǐng)域中有著不可替代的地位。本系統(tǒng)下位機以單片機為核心，采用C語言編程。第15腳：背光電源正極第16腳：背光電源負極開關(guān)部分采用控制開關(guān)來控制電路。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。顯示部分選用1602液晶顯示共十六引腳，1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，如表1所示，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A” 。③轉(zhuǎn)換精度反映一個實際A／D轉(zhuǎn)換器在量化值上與理想A／D轉(zhuǎn)換器的差值。A／D轉(zhuǎn)換爨的主要技術(shù)指標為：①分辨率表示輸出數(shù)字量變化一個相鄰數(shù)碼所需輸入模擬電壓的變化量，習慣上以輸出的二進制位數(shù)或BCD碼位數(shù)表示。雙積分式A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換精度高，抗干擾能力強、價格低，但轉(zhuǎn)換速度較慢；并行式轉(zhuǎn)換器速度快，但價格高：逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換精度較高、速度快，大約在幾微妙到幾百微妙之間，但抗干擾能力弱。 A/D轉(zhuǎn)換器的選用A／D轉(zhuǎn)換是把模擬量信號轉(zhuǎn)化成與其大小成正比的數(shù)字置信號，A／D轉(zhuǎn)換電路是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心電路。因此該傳感器的動態(tài)定為024%檢測范圍表示為0100%的土壤含水率輸出。農(nóng)作物正常生長所需的適宜含水率土壤為12%20%范圍之內(nèi)。簡單地說就是：(濕重干重)/干重100%，含水率為土壤中自由水的質(zhì)量在土壤總質(zhì)量中占的百分比。理論上最大可以在1000米距離范圍內(nèi)可靠傳輸。而A+與A之間為水分信號電流輸出。其中V為電源的負極。本設備綠線和黑線為42mA電流輸出，供電電壓為紅線和黑線，電壓為1224V之間。技術(shù)參數(shù)：接口說明：設備輸出三線接口，紅黑線是傳感器電源接口，綠線是電流輸出接口。很高的測量靈敏度和精度，采用高抗干擾設計，性能可靠穩(wěn)定。結(jié)構(gòu)設計合理密封，不銹鋼探針保證適用性和廣泛性。SS2802M為新一代土壤水分測量傳感器，采用工業(yè)級精密核心元件，使其具有優(yōu)越的準確性與長期穩(wěn)定性。本產(chǎn)品可應用在、農(nóng)場自動化灌溉系統(tǒng)、溫室大棚種植土壤水分控制系統(tǒng)、食用菌水分控制系統(tǒng)、沙漠地區(qū)農(nóng)業(yè)自動化滴灌系統(tǒng)。SS2802M是一種高精度、高可靠性、受土壤質(zhì)地影響不明顯的快速土壤水分測量傳感器。與數(shù)據(jù)采集器配合使用，可作為水分定點監(jiān)測或移動測量的儀器。SS2802M 土壤水分傳感器為可遠距離傳輸?shù)耐寥浪謧鞲衅?，可長期埋設于土壤和堤壩內(nèi)使用，對表層和深層土壤進行墑情的定點監(jiān)測和在線測量，也叫農(nóng)田墑情檢測儀。壤水分，以便適時作出灌溉、施肥決策和捧水措施等。TDR技術(shù)正逐漸成為土壤水分測定的一項重要的新工具。20越紀80年代初期，為了準確測定土壤含水量，一些研究者開始對時域反射儀（簡稱TDR)技術(shù)產(chǎn)生了興趣。重量，即可計算出土壤含水量。鑒于以上的優(yōu)點，經(jīng)過分析比較，根據(jù)本課題的特點，選用ATMEL公司89系列懿標準型單片機STC89C52RC。用89系列單片枕設計的系統(tǒng)，可以反復進行系統(tǒng)試驗，每次試驗可以編入不同的程序，這樣可以保證用戶的系統(tǒng)設計達到最優(yōu)，而且還可以隨用戶的需要和發(fā)展進行修改，使系統(tǒng)能不斷追髓用戶的最新要求。一般的OTP產(chǎn)品，一旦錯誤編程就成了廢品，而89系列單片楓內(nèi)部采用了Flash存儲器，所以，錯誤編程后仍可以重新編程，直到正確為止。對于一般用戶來說，89系列單片機存在下列很顯著的優(yōu)點：①內(nèi)部含F(xiàn)lash存儲器；②和AT80CSl插座兼容；③靜態(tài)時鐘方式：④錯誤編程亦無廢品產(chǎn)生；⑤可反復進行系統(tǒng)試驗。他們相繼推出了各種類型的單片機，其中INTEL公司撰出的一種離性能8位單片機MCS51系列單片機以優(yōu)越的性能，成熟的技術(shù)和高性價比迅速占領(lǐng)了工業(yè)測控和自動化工程領(lǐng)域的主要市場，成為單片機領(lǐng)域中的主流產(chǎn)品。在計算機主導工業(yè)生產(chǎn)并且目益走進家庭生活的今天，從家用電器、工業(yè)控制、醫(yī)療儀器到軍事應用，到處都有單片機的存在。革片機最早是以嵌入式微控制器(EmbeddedMicrocontroller)的面貌出現(xiàn)的。單片機具有集成度高，功能強，可靠性高，體積小，功耗低。隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)及其發(fā)展，將計算機的CPU、RAM、ROM、定時器／計數(shù)器和多種I／O接口集成在一片芯片上，形成了芯片級的計算機，因此單片機早期的含義稱為單片微型計算機(single chip microputer)，直譯為單片機，沿用至今。體積與稱重土壤含水量有一定關(guān)系。土壤體積含水量的變化可從風干土壤的少于10%到臨近飽和的礦物土壤的4050%間變化。由于降水、蒸散量和溶質(zhì)變化參量通常用容量表示，用體積表示的水含量更為有用。但是稱重取樣法具有破壞性，使得土壤接近飽和時，取得準確的土壤含水量測量結(jié)果變得極為困難。定義在干質(zhì)基礎上的稱重土壤濕度θg可表達為：θg=.100 % （） 此處為土樣中水質(zhì)量，為土樣中烤干（100110℃）后的土質(zhì)量。稱重技術(shù)是測量土壤含水量最為簡單且被廣泛運用的方法。②單片機控制的節(jié)水灌溉系統(tǒng)的研究中等深度的根系根深在O．9～1．2m范圍，葫蘆、胡蘿等。蔬菜根系伸展深度大致可分為三類范圍：①淺根系蔬菜，根深在0～O。對于～般蔬菜類作物，其根系濕潤層深度約為O～O．6m。為滿足土壤水分狀態(tài)測量的廣泛需求，許多儀器已發(fā)展到商業(yè)化的程度。土壤含水量反映了土壤中水的質(zhì)量與體積，而土壤濕度位勢則反映土壤水分能量狀態(tài)。在大氣數(shù)值模式中陸氣相互作用的模擬及水氣循環(huán)的其它參量要求測量土壤濕度，衛(wèi)星遙感評價的驗證也需要直接測量地表土壤水分。土壤濕度對于制定灌溉進程表、水與溶質(zhì)流的評價、凈太陽輻射潛熱與顯熱的劃分等方面都是很重要的。(7)通過滴灌實驗研究灌水量、灌水時間和土壤濕度之間的關(guān)系。(5)LED顯示土壤濕度值，在灌水期間以倒計時的方式顯示灌水剩余時間。(3)上位機采用VB編程語言建立良好的人機對話界面，可對相關(guān)的參數(shù)值進行設置，從而實現(xiàn)對不同作物進行適時、適量灌水的目的。主要內(nèi)容如下：(1)根據(jù)滴灌技術(shù)的特點，進行節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)的整體研究與設計。本文旨在設計一套能對作物生長的土壤濕度迸行自動監(jiān)控的系統(tǒng)，它能對作物進行適時、適量的灌水，起到高效灌溉，節(jié)水、節(jié)能的作用。隨著計算機技術(shù)和傳感器技術(shù)的迅猛發(fā)展，計算機和傳感器的價格日益降低，可靠性日益提高，用信息技術(shù)改造農(nóng)業(yè)不僅是可能的而且是必要的。我國先后引進了以色列、美國、法國、德國等國家的部分先進灌溉控制設備，但價格昂貴，維護保養(yǎng)困難，多數(shù)用于農(nóng)業(yè)示范區(qū)、科研單位或高校，而且不符合我國土壤的應用特點。除了能大大減少勞動量，更重要的是它能準確、定時、定量、高效地給作物自動補充水分，以提高產(chǎn)量、質(zhì)量，節(jié)水、節(jié)能。傳統(tǒng)的灌溉模式自動化程度極低，基本上屬粗放的人工操作，即便對于給定的置，在操作中也無法進行有效的控制，為了提高灌溉效率，縮短勞動時間和節(jié)約水資源，必須發(fā)展節(jié)水灌溉控制技術(shù)。農(nóng)業(yè)與工業(yè)、交通等行業(yè)相比仍然比較落后，農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)尤其落后。農(nóng)業(yè)的根本出路在科技，在教育。農(nóng)業(yè)是人類社會最古老的行業(yè)，是各行各業(yè)的基礎，也是人類賴以生存的最重要的行業(yè)。盡管至今微灌在世界總灌溉囂積中所占的比重很小，僵其增長率遠高于其它灌溉技術(shù)。而同一時期我國微灌設備與技術(shù)進步緩懂，全國微灌面積徘徊在2～3．7萬hm2。灌溉面積中微灌比例最高的國家是塞浦路斯和以色列，其中以色列農(nóng)業(yè)微灌面積占到了灌溉總面積的40％，達到10，4萬m2，其余均為噴灌。從70年代中期到90年代中期，微灌在部分發(fā)達國家迅速推廣，1983年全世界微灌面單片機控制的節(jié)水灌溉系統(tǒng)的研究積達到43萬丘m 2，其中美國占一半以上。微灌是一種現(xiàn)代化的精細高效節(jié)水灌溉技術(shù)，它是當前世界上諸多節(jié)水灌溉技術(shù)中省水率最高、最為先進的一種灌溉方法。如果采用先進的灌溉技術(shù)，將我國的灌水利用率提高到60％～70％，則在目前情況下每年可節(jié)約灌溉用水O．10～O．15萬億m3。與一些發(fā)達國家相比，我國農(nóng)業(yè)的用水效率還是相當?shù)偷模喔人Y源的浪費情況相當嚴重，節(jié)水的潛力十分巨大。我國用水大戶仍然是農(nóng)業(yè)用水，約占70％，而農(nóng)業(yè)用水的90％是灌溉用水，因此節(jié)水首先要在農(nóng)業(yè)節(jié)水上做文章。當前，占世界人口總量40％的80個國家缺水，其中26個國家嚴重缺水。專家們曾預言，如果不注意保護水節(jié)約水，地球上剩下的最后一滴水將是人類的眼淚。比能源危機更可怕的是，作為人類生命之源的水的短缺到了前所未有的程度，這一狀況還將隨著時間的推移和社會的發(fā)展繼續(xù)惡化。教學單位 信息工程系 學生學號 2071234130 本科畢業(yè)論文（設計）題 目 基于單片機的節(jié)水灌溉系統(tǒng)設計 學生姓名 胡楓 專業(yè)名稱 電子信息工程 指導教師 丁么明 2013年12月20日目錄前言 1 1 1 2 3正文 4 4 4 4 5 6 6 7 A/D轉(zhuǎn)換器的選用 10 10 11 11 13 13 13 14 LCD液晶顯示 14 14 16 16 18結(jié)論 26致謝 27參考文獻 27 前言生命離不開。隨著21世紀的到來，能源危機將接踵而至。水資源危機己成為全球性的突出問題，越來越受到國際社會的重視和關(guān)注。利用科技手段緩解這一危機，將是人類主要的出路。我國有2．8萬億m3的水資源總量，全世界排第6位，但人均水資源不足世界水資源的1／4，排在世界人均占有水資源量的第109位，是世界上人均占有水資源最貧乏的13個國家之一，目前，我國每年缺水量近400億m3，其中農(nóng)業(yè)缺水約300億m3。采用傳統(tǒng)的灌溉模式，灌溉定額普遍偏高，全國平均每畝實際灌水量達到450500 m3，超過實際需水量的1倍左右，有的地區(qū)高達2倍以上。據(jù)統(tǒng)計：目前我國灌溉水利用率只有40％左右，水分生產(chǎn)率不足1．0 kg／m 3；而發(fā)達國家的灌溉水利用率可達80％～90％，水分生產(chǎn)率在2．0 kg／m 3以上。這樣，通過發(fā)展節(jié)水灌溉，在減少(最起碼不增加)農(nóng)業(yè)用水總量的前提下，滿足灌溉需要，同時把節(jié)約出來的水量用于城市生活、工業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)用水，以水資源的可持續(xù)利用促進經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。近十年來，微灌作為新興的灌溉技術(shù)在世界各國得到了較快的發(fā)展。到90年代中，全世界微灌面積達到291．3萬m 2，約占全世界灌溉面積的1．1％，其中美國約150萬m 2，占美國總灌溉面積的4％，根據(jù)2000年統(tǒng)計，美國微灌面積占全國總灌溉面積2553．6萬m2的5％。西班牙、法國、意大利、希臘、埃及等環(huán)地中海國家以及南非、澳大利亞、墨西哥、日本等國應用面積也較多。90年代以來，我國對節(jié)水灌溉越來越重視，據(jù)各地資料匯總，到1999年底，全國微灌面積己達到20萬hm2，平均每年以20000～27000m2的速度增加，一年新增面積相當于過去二十年的總和1811*1。在微灌技術(shù)發(fā)展的同時，自動化灌溉控制技術(shù)以及相應的理論研究也得到了高度重視。農(nóng)業(yè)的發(fā)展從長遠來看很重要，一是水的闖題，二是科技的闖題。由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變，由粗放經(jīng)營向集約經(jīng)營轉(zhuǎn)變，必須要求農(nóng)業(yè)科技有一個大的發(fā)展，進行一次耨的農(nóng)業(yè)技術(shù)革命。灌溉系統(tǒng)自動化東平較低是制約我國離效農(nóng)業(yè)發(fā)展豹主要原因。單片機控制的節(jié)水灌溉系統(tǒng)的研究現(xiàn)代智能型控制器是進行灌溉系統(tǒng)田間管理的有效手段和工具，它可提高操作準確性，有利于灌溉過程的科學管理，降低對操作者本身素質(zhì)的要求?，F(xiàn)代灌溉控制器的研究使用在我國農(nóng)：林、及園藝為數(shù)不多，與發(fā)達國家相比，有較大的差距，還基本停留在人工操作上，即使有些地方搞了一些灌溉工程的自動化控制系統(tǒng)，也是根據(jù)經(jīng)驗法來確定每天灌溉次數(shù)和每次灌溉量，如果灌溉量與作物實際需水量相比太少，便不能有效的促進作物健康成長；而灌溉量太多，肥水流失，又會造成資源浪費，同時傳統(tǒng)的灌溉法還需要相關(guān)專家的實時觀察并經(jīng)驗指導生產(chǎn)，勞動生產(chǎn)率低，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。我國自己的現(xiàn)代灌溉控制器的研制和使用尚處于起步階段，因此，作為一個農(nóng)業(yè)大國，中國硪究開發(fā)自己的先進的低成本、使用維護方便、系統(tǒng)功能強且擴展容易的國產(chǎn)化數(shù)字式節(jié)水灌溉器是一項極有意義的工作。用高新技術(shù)改造農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，實施節(jié)水灌溉已成為我國農(nóng)業(yè)乃至國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展帶戰(zhàn)略性的根本大事。本論文主要研究單片楓控制的漓灌節(jié)水灌溉系統(tǒng)，分別對土壤濕度與灌水量之間的關(guān)系、灌溉控制技術(shù)及系統(tǒng)設