【正文】 等。 土壤含水量的測量采用先進(jìn)的 LW02型水分傳感器 ； A/D 轉(zhuǎn)換采用了 ADC0809 芯片 ； 鍵盤、顯示分別采用了獨立式按鍵和 LED顯示塊 ； 故障報警選用了壓電式蜂 鳴器 ； 輸出控制電路由三極管、 光電耦合器 、繼電器、電磁閥等組成。它能實現(xiàn)多路數(shù)據(jù)采集、多路控制信號輸出功能。沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） — I— 摘 要 本論文詳細(xì)論述了由單片機(jī)為處理器的自動灌溉控制器的硬件、軟件設(shè)計 。 本控制器以 AT89C51 單片機(jī)為核心，由傳感器、信號處理電路、鍵盤、顯示電路、輸出控制電路、故障報警電路等構(gòu)成。 通過傳感器自動檢測土壤水分 ， 實現(xiàn)自動閉環(huán)控制和定時程序的時間控制 等多種自動灌溉控制方式，并具有土壤水分超出設(shè)定范圍自動報警功能。軟件設(shè)計采取了模塊化編程方法，軟件程序的開發(fā)全部采用了 C51 高級語言。同時，在軟硬件設(shè)計時均采取了有效的抗干擾措施。 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） — 6— 第一章 前言 研究背景 隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口的增多，對水資源的利用正在迅速增長，占世界人口總量 40%的 80 個國家缺水，其中 26個國家嚴(yán)重缺水。我國的水資源在時空 上分布很不均勻，南多北少，東多西少 ； 夏秋多，冬春少 。 農(nóng)業(yè)節(jié)水不僅是可能的，而且潛力很大，對占消費水 80%左右的農(nóng)業(yè)用水的合理使用和發(fā)揮最大效益應(yīng)該說具有非常重要的意義。然而我國灌溉用水利用率卻很低，約有 6070%的水資源因灌溉方法 不當(dāng)白白浪費。 21 世紀(jì)的節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)將是農(nóng)業(yè)科技革命的重要組成部分，節(jié)水灌溉具有廣闊的前景 [1]。到 90 年代中期，全世界單片機(jī)灌溉面積達(dá)到 291. 3 萬畝，約占全世界灌溉面積的 1. 1%，其中美國約 150 萬 m2。 世界上單片機(jī)灌溉技術(shù)的發(fā)展最有代表性的國家應(yīng)首推以色列，其溫室種植全部采用單片機(jī)灌溉。單片機(jī)灌溉方式普遍采用計算機(jī)控制，埋在地下的濕度傳感器可以傳回有關(guān)土壤水分的信息。在以色列，已經(jīng)出現(xiàn)了在家里利用電腦對灌溉過程進(jìn)行全部控制 (無線、有線 )的農(nóng)場主。 總之，目前西方發(fā)達(dá)國家的自動灌溉控制器已基本發(fā)展成熟并朝著大型分布式控制系統(tǒng)和小面積單機(jī)控制兩個方向發(fā)展，產(chǎn)品一般都能與微機(jī)通訊，并由微機(jī)對其施行編程操作 [2]。以色列、日、英、美等國家己采用先進(jìn)的節(jié)水灌溉制度，由傳統(tǒng)的充分灌溉向非充分灌溉發(fā)展，對灌區(qū)用水進(jìn)行監(jiān)測預(yù)報，實行動態(tài)管理，采用遙感技術(shù)，監(jiān)土壤墑情和作物生長，開發(fā)和制造了一系列用途廣泛、功能強大的數(shù)字式灌溉控制器，得到廣泛應(yīng)用 [2]。使單片機(jī)灌溉向適時、適量、按需灌溉發(fā)展，達(dá)到節(jié)約用水、省工省時、增產(chǎn)增收的目的?？傮w功能確定后， 開始著手整個系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件編制工作 [3]。它包括傳感器系統(tǒng)，控制器系統(tǒng)和水源控制系統(tǒng)三大部分組成。 灌水時間間隔的確定 兩次灌水之間的時間間隔又稱灌水周期 T=m/E， T 為灌水周期 (h)； E 為作物需水量 ； m為灌水定額 (mm)。 Se178。 灌水次數(shù)與灌水總量的確定 采用單片機(jī)灌溉，作物全生育期的灌水次數(shù)比傳統(tǒng)地面灌多，并隨作物種類、地區(qū)水源條件等而不同。 開啟和關(guān)閉供水系統(tǒng)的土壤含水量臨界點的確定 這兩個臨界點的選擇要依據(jù)土壤的水分特性、作物的需水特性及灌溉管理的要求確定，相當(dāng)于確定農(nóng)田灌溉管理用的土壤含水量上限 (關(guān)閉值 )和下限 (開啟值 )。灌水定額 =(田間持水量一灌水前土壤含 水量 )。用灌溉控制器閉環(huán)控制灌溉農(nóng)田的土壤含水量動態(tài)變化可用圖 圖 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） — 12— 假定灌溉從 A 處開始，隨著農(nóng)田水分的消耗土壤含水量由點 A 逐步下降，當(dāng)降至點 B 時，達(dá)到設(shè)定的土壤含水量的控制下限，灌水設(shè)備起動，開始灌水，土壤含水量也快速上升。但由于土壤含 水量測定上的滯后，土壤含水量會有一個輕微的繼續(xù)上升的過程，最后達(dá)到 D 點。由于灌水時土壤含水量的變化比正常作物消耗情況下的變化要快得多，因而在灌水過程中土壤含水量的監(jiān)測頻率應(yīng)比作物耗水過程的監(jiān)測頻率高的多 [5]。它支持標(biāo)準(zhǔn)的AT命令及增強 AT 命令，提供豐富的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等功能，是高 速數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀鞣N應(yīng)用的理想解決方案。 華為 GTM900C 是一款雙頻 900/1800MHZ 高度集成的 GSM/GPRS 模塊，是GTM900B 的升級模塊。在遠(yuǎn)程監(jiān)控和無線公話以及無線 POS 終端等領(lǐng)域您都能看到 GTM900C 無線模塊在發(fā) 揮作用， GTM900C 軟件、硬件兼容 GTM900B、 TC35i、 MC39i，使用 TC35i 或 MC39i 的用戶不用作任何更改就可以使用，以降低產(chǎn)品成本。 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） — 14— GTM900C 模塊產(chǎn)品定位 華為 GTM900C 無線模塊是一款兩頻段 GSM/GPRS 無線模塊。 GTM900C 模塊產(chǎn)品特性 表 31 GTM900C 的產(chǎn)品特性表 工作頻段 EGSM900/GSM1800 雙頻 最大發(fā)射功率 EGSM900 Class4(2W) GSM1800 Class1(1W) 接收靈敏度 106dBm 工作溫度 正常工作溫度 :20176。 C 擴(kuò)展工作溫度 :40176。 C 和 +70176。 C 電源電壓 ～ （推薦值 ） 平均待機(jī)電流 (DRX=5) 關(guān)機(jī)漏電流 50uA 協(xié)議 支持 GSM/GPRS Phase2/2+ 支持華為 GT800 協(xié)議 AT命令 GSM 標(biāo)準(zhǔn) AT 命令 AT 命令 華為擴(kuò)展的 AT 命令 40PIN ZIF 連接器 UART 接口（最大串口速率可達(dá) 115200bit/s） 標(biāo)準(zhǔn) SIM 卡接口（ 或 3V） 兩路模擬音頻接口 電源接口 GSC 射頻天線連接器 50166。 GTM900C 無線模塊的業(yè)務(wù)演示框圖 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） — 16— 圖 31 GTM900C業(yè)務(wù)演示框圖 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） — 1— GTM900C 無線模塊 AT命令 本課題 中的 GSM模塊包括移動設(shè)備 ME（ Mobile Equipment）、移動臺 MS（ Mobile Station）、終端適配器 TA（ Terminal Adapter）、數(shù)據(jù)通信設(shè)備 DCE（ Data Communication Equipment）和傳真 DCE（包括傳真 Modem和傳真板）。串行線對端的應(yīng)用設(shè)備包括終端設(shè)備 TE (Terminal Equitment）、數(shù)據(jù)終端設(shè)備 DTE（ Data Terminal Equipment）或其他應(yīng)用設(shè)備。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 32： 圖 32 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 AT 命令類型 本手冊中的所有命令行必須以“ AT”或“ at”為前綴，以 CR結(jié)尾 一般來講， AT命令包括四種類型，如表 32所示： 表 32 AT命令類型 類型 說明 實例 設(shè)置命令 該命令用于設(shè)置用戶自定義的參數(shù)值。 AT+CXXX=? 查詢命令 該命令用于返回參數(shù)的當(dāng)前值。 AT+CXXX 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） — 2— 消息發(fā)送和寫入命令 發(fā)送消息： AT+CMGS 使用設(shè)置命令，可將 SMS（ SMSSUBMIT）從 TE發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)側(cè)。在接收到非請求發(fā)送狀態(tài)報告結(jié)果碼時，使用該取值可進(jìn)行消息識別。toda給定的地址類型 pdu SMS 情況下： GSM TPDU,16進(jìn)制，遵循 GSM SC地址； ME/TA把 TP數(shù)據(jù)單元中的每個 8位字符轉(zhuǎn)換為包含 2個IRA 字符的 16進(jìn)制數(shù) （如：整數(shù)取值為 42的 8位字符作為 2位數(shù)字（ 2A，即 IRA50和 65）發(fā)送給 TE） CBS 情況下 :使用 16進(jìn)制 TPDU length 整數(shù)型取值；文本模式（ +CMGF=1）下，用字符表示的 data（或 cdata）消息正文的長度； PDU 模式（ +CMGF=0）下， 8位真實 TP數(shù)據(jù)單位的長度（即： RP層的 SMSC地址中的 8位字符將不計算在該長度內(nèi)） mr 整數(shù)型的 TP— message— reference scts 時間 — 字符型（請參考 dt）的 TP— service—centre— Time— Stampe dt 時間 — 字符型 TP— Discharge— Time“ YY/MM/dd，hh： mm： ss177。例如： 6th of May 1995 ， 22 ： 10 ： 00 GTM+2 Hours 相 當(dāng) 于“ 95/05/06,22:10:00+08”。 toda 整數(shù)型的 TD— Destination— address中的 8位“類型 — 地址”字段（當(dāng) da的首字符為 +（ IRA 43）時，缺省值為 145；否則缺省值為 129） 舉例：發(fā)送文本方 AT+CMGF=1 NOTE：設(shè)置以文本方式發(fā)送短信 式的短信 OK AT+CMGS=15840343232 NOTE：輸入對方號碼 SMS NOTE：輸入短信內(nèi)容，以 ctrlZ發(fā)送； ESC取消 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） — 4— OK 舉例：發(fā)送和接收 PDU方式的短信 AT+CMGF=0 OK AT+CMGS=16 0891683108202105F011000D91683118087981F60004000168 OK PDU編碼解析： 發(fā)送數(shù)據(jù)： 0891683108202105F011000D91683118087981F60004000168 表 35 PDU編碼解析 碼段 含義 說明 08 SMSC地址信息的長度 共 8個八位字節(jié)（包括 91） 91 SMSC地址格式（ TON/NPI 用國際格式號碼（在 前面加‘ +’） 683108202105F0 SMSC地址 8613800210500，補‘ F’湊成偶數(shù)個 11 基本參數(shù)（ TP— MTI/VFP） 發(fā)送 ,TP— VP用相對格式 00 消息基準(zhǔn)值（ TPMR） 0 0D 目標(biāo)地址數(shù)字個數(shù) 共 13個十進(jìn)制數(shù)（不包括 91和‘ F39。 68 接收數(shù)據(jù) : 0891683108202105F0040D91683184821969F2021470404271726423026869 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） — 5— 表 36 接收 數(shù)據(jù) 碼段 含義 說明 08 SMSC地址信息的長度 共 8個八位字節(jié)（包括 91） 91 SMSC地址格式（ TON/NPI) 用國際格式號碼（ 在前面加‘ +’） 683108202105F0 SMSC地址 8613800210500，補‘ F’湊成偶數(shù)個 04 基本參數(shù)（ TP— MTI/VFP） 0D 回復(fù)地址數(shù)字個數(shù) 91 回復(fù)地址格式（ TON/NPI） 683118087981F6 回復(fù)地址（ TPRA） 8613800210500，補‘ F’湊成偶數(shù)個 00 協(xié)議標(biāo)識（ TP— PID） 是普通 GSM類型 ,點到點方式 04 用戶信息編碼方式（ TP— DCS） 8— bit編碼 70404271726423 時間戳（ TP— SCTS） 070424 17： 27： 46 23表示時間區(qū) 02 用戶信息長度（ TP— UDL） 實際長度 2個字節(jié) 68 用戶信息（ TP— UD） 0179。 69 GTM900C 信號連接器和天線接口 GTM900C 的信號連接器和天線接口，包括： 信號連接器接口； 天線接口。連接器外形如圖 33 所示。該連接器是由 HRS 公司提供的，器件編碼是 (10)，具體的圖形和尺寸如圖 34 所示。注意：此管腳與 GTM900A/B 存在差異，不能兼容， GTM900A/B為 VDD 信號，用 于模塊正常啟動指示信號。 ) 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒 17 UART_RI0 O (177。 ) GTM900 模塊 AT 命令串口 發(fā)送信號（對端設(shè)備接收） 用于 GTM900C 模塊的 AT 命令， TTL 電平 19 UART_TXD0 I (177。 ) 清除發(fā)送 GTM900C上 PIN 腳定義為輸出信號 21 UART_RTS0 I (177。 ) 數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備就緒 23 UART_DCD0 O (177。 ) SIM 卡在位信號 目前軟件尚不支持 , 設(shè)計時懸空 25 SIM_RST O (177。 ) SIM 卡數(shù)據(jù)傳輸接口 27 SIM_CLK O (177。 ) SIM 卡電源 29 SIM_GND SIM 卡地 與通常的工作地： GND 信號連接同時要求與 SIM卡的 GND信號連接 30 Vbackup I