基于单片机的农田节水灌溉系统的设计

摘要：农田湿度是农业中考量自然环境的重要因素，为了保证农田湿度适合农作物良好生长，设计了一套基于at89c51/smt32单片机的农田精准灌溉智能监测及控制系统。系统主要功能：结点湿度传感器检测土壤湿度并发送到单片机，结点单片机将土壤湿度传感器检测到的土壤湿度模拟量传给主机单片机转换成数字量显示到led显示器；若需灌水，则开启电磁阀进行倒计时定时灌水。

关键词：节水灌溉；单片机；智能监测

一、系统总体方案设计

本次设计的湿度检测系统如图1所示，是由电源、stm32单片机、at89c51单片机、湿度传感器、串行接口通信模块等几个部分。用户通过上位机对现场数据进行检测并且进行实时有效的远程控制，可以实现对农田的采集，并且通过485将数据传输至stm32单片机，进行数据的处理及存储。处理后的数据经gprs无线通信发送到远程监控中心，并对接收到的数据结合气象信息进行分析，与专家决策系统信息按照一定算法得出决策信息，来控制电磁阀的开关，以完成监控。

二、系统硬件电路设计

本次设计的湿度检测系统实物如图2所示。核心部分硬件包括以下几个部分：时钟电路、复位电路、数据采集（模数转换）电路。时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准，时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡和外部振荡。引脚xtall和xtal2分别是此放大电器的输入端和输出端，由于采用内部方式时，电路简单，所得的时钟信号比较稳定。复位是靠外电路来实现的，在正常运行情况下，只要rst引脚上出现两个机器周期时间以上的高电平，即可引起系统复位。但如果rst引脚上持续为商电平，单片机就处于循环复位状态。复位后系统将输入/输出（i/o）端口寄存器置为ffh，堆栈指针sp置为07h，sbuf内置为不定值，其余的寄存器全部清0，内部ram的状态不受复位的影响，在系统上电时ram的内容是不定的。复位操作有两种情况，即上电复位和手动（开关）复位。本系统采用上电复位方式。

三、系统软件设计

节水灌溉系统下位机在μvision4环境下开发，使用c语言编程。程序流程图如图3所示。

（1）节点通过uart2获取传感器数据，经过crc校验，如果数据有效，则将数据交给mudbus协议栈。stm32主机向节点分时获取数据时，stc51节点uart1将通信协议栈的数据上传到485总线上。

（2）主机stm32的usart1通过485总线发送指令给节点、接收节点数据（包括按键状态）。usart2发送数据给液晶屏并显示，同时接收液晶屏数据。usart3发送数据给gprs，并接收来自gprs的指令，这些数据和指令来自远程监控中心（linux服务器通过tcp/ip协议发来的数据，即android/pc用户上位机发来的数据指令）。stm32的io管脚部分按键的状态，以此来确定是自动还是手动控制。整个过程要对数据进行crc校验，状态保存，数据比对。

（3）面板按键在本套系统中被当作节点控制，stc51检测io管脚链接的按键状态，处理后上传给stm32主机。

小结

本文研究设计了一种基于stm32/at89c51单片机的智能检测控制系统，其融合了电子信息技术、计算机技术、物联网技术等，现已投入使用。这套系统实现了实时监控功能，随时掌握土壤湿度并控制滴管，但只进行六个测试点在15cm/25cm/40cm深度测试湿度，如果进行多点测试精度会更高；湿度传感器使用寿命较短需找到解决问题的方法。

智能化灌溉系统的设计与实现

智能化灌溉系统的设计与实现 O 引言我国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能灌溉系统在这种背景下应运而生了。智能灌溉系统不仅可以提高源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。基于传感器技术的智能灌溉系统是我国发展高效农业和精细农业的必由之路。智能灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向技术密集型转变奠定了重要的基础。我国北方各省水资源缺乏，然而多年来使用传统方式为植株浇水不仅效率低、成本高而且浪费十分来重。对于大面积种植的棉田实现精准灌溉，不仅可以提高源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低生产的成本。由传统的充分灌溉向非充分灌溉发展，对灌区用水进行监测预报，实际动态管理。采用传感器来监测土壤的墒情，实现灌溉管理的自动化。高效农业和精细农业要求我们必须提高水资源的利用率。要真正实现水资源的高效，仅凭单项节水灌溉技术是不可能解决的。必须将水源开发、输配水、灌水技术和降雨、蒸发、土壤墒情以及农作物需水规律等方面做统一考虑。做到降雨、灌溉水、土壤水和地下水联合调用，实现按期、按需、按量自动供水。如何利用有限的水资源，走“节水农业”已经成为农业生产获得最佳的效益和持续稳定发展的增长点。因此使用自来水发电的智能灌溉系统，控制喷灌和微灌系统，能有效地减少田间灌水过程中的渗漏和蒸发损失。现有的灌溉系统都要外接电源，存在一定的安全隐患且较麻烦。本系统可在无供电条件的地区使用，其最大优点为节水、节能、节约劳动力。 1 设计目标与实现方案描述针对现有的智能化灌溉系统都需要外加电源供电，存在一定安全隐患，而且现有的自动灌溉装置的程序一般固化在系统的程序存储器内，只能简单地设置灌溉时间及循环时间，不能灵活根据季节不同自动调节等缺点，该系统将小型直流发电机接上风叶至于密封特制的盒子中，用水流带动风叶旋转来发电，再将电能储存到蓄电池中以给监控电路和电磁阀供电。该装置是以湿敏电阻和光敏电阻检测信号，自来水发电用作供电的一种无需外接电源的自动灌溉装置。该装置监控电路由信号采集部分，灌溉控制部分，电源部分，执行部分4部分组成。如图1所示。 1．1 信号采集部分 1．1．1 土壤湿度检测采用硅湿敏电阻作为检测土壤湿度的传感器，它在25℃时响应时间小于5 s，检测土壤含水量范围为O～100％。当湿敏传感器插入土壤时，由于土壤含水量不同，使得湿敏传感器的阻值也不同。通过湿敏电阻和IC1NE555判断湿度强弱，如果是土壤较干燥，湿敏电阻阻值较大，NE555翻转，输出高电平(约为电源电压)。调整时，将湿敏电阻插入水内，调Rp1使NE555的3脚输出为12 V，然后将湿敏电阻从水中取出并擦干，调Rp1使输出0 V，这样反复调节多次即可达到要求。 1．1．2 日光强弱检测通过光敏电阻和NE555判断光线是否强烈，如果是中午光线较强烈，IC2 NE555的3脚输

(完整版)节水灌溉的方式

节水灌溉的方式有喷灌、滴灌等，总结一下灌溉技术大概可以分为以下几类：1.漫灌，漫灌是传统的灌溉方式。常要挖沟渠，以前用人工，后来用牲畜、拖拉机，植物在畦和陇沟中排成行或在苗床上生长，水沿着渠道进入农田，顺着陇沟或苗床边沿流入。也可以在田中用硬塑料管或铝管引水，在管上间隔距离开孔灌溉，用虹吸管连接渠道。 2.喷灌。喷灌是由管道将水送到位于田地中的喷头中喷出，有高压和低压的区别，也可以分为固定式和移动式。固定式喷头安装在固定的地方，有的喷头安装在地表面高度，主要用于需要美观的地方，如高尔夫球场、跑马场草地灌溉、公园、墓地等 3.微喷。微喷灌是利用折射、旋转、或辐射式微型喷头将水均匀地喷洒到作物枝叶等区域的灌水形式，隶属于微灌范畴。微喷灌的工作压力低，流量小，既可以定时定量的增加土壤水分，又能提高空气湿度，调节局部小气候，广泛应用于蔬菜、花卉、果园、药材种植场所，以及扦插育苗、饲养场所等区域的加湿降温。 4.滴灌。滴灌是将水一滴一滴地、均匀而又缓慢地滴入植物根系附近土壤中的灌溉形式，滴水流量小，水滴缓慢入土，可以最大限度地减少蒸发损失，如果再加上地膜覆盖，可以进一步减少蒸发，滴灌条件下除紧靠滴头下面的土壤水分处于饱和状态外，其它部位的土壤水分均处于非饱和状态，土壤水分主要借助毛管张力作用入渗和扩散。滴灌是通过不同口径的塑料管，将水直接送到每株农作物的根部，以点滴等方式进行灌溉。现有一块农田共装了600个滴水头，如图所示，总进水管为p，每个满水头为q。设总进水管横截面积s为0.0016m2，平均每分钟每个滴头滴水120滴（每5滴水体积约为1cm3），则总水管p中的水流量是m3/s，p管中水流平均速度是 m/s（流体在每秒钟流过某横截面的体积叫流量Q，它与水管的横截面积s及水流平均速度v的关系是Q＝sv）。 5.渗灌。渗灌技术已经在地下水位较高的地方应用许多年了，是人工将地下水位抬高，直接从底下为植物根系供水的方法。分析对比：传统农业为漫灌，如我国南方春季播种前即为漫灌，用水将整片农田洇湿，好处：湿润充分，可直接用于育苗。缺点，浪费水资源畦灌：在田中畦陇处以小水流灌溉。优点，略省水，可育旱作物。缺点：还是费水，且费管理人工喷灌：公园里草坪可见到，以喷嘴拟人工降雨，优点，省水，缺点：不利于喜水作物，如水稻滴灌：源于以色列，田间以软管纵横其中，中开小口，水自口出，以滴流的方式进行灌溉，优点：节水。缺点：应用范围有局限。喷灌、滴灌技术为什么比普通的沟渠灌溉节约用水？畦灌——在田中畦陇处以小水流灌溉。优点：略省水，可育旱作物。缺点：还是费水，且费管理人工。喷灌——公园里草坪可见到，以喷嘴模拟人工降雨。优点：省水。缺点：不利于喜水作物，如水稻。

基于物联网技术的农田节水灌溉系统解决方案

基于物联网技术的农田节水灌溉系统解决方案 1.概述目前，我国农业用水量仍占全国总用水量的70％，而在全国用水量中，农业蒸发消耗的水量约占90％[1]。所以，全国节水的重点在农业，农业节水的关键是减少农田的蒸发蒸腾耗水量。由于农业灌溉用水的利用率普遍低下，就全国范围而言，水的利用率仅为45 % ，而水资源利用率高的国家已达70% 一80% ，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。在灌溉系统合理地推广自动化控制，不仅可以提高资源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。灌溉系统自动化的水平较低，这也是制约我国高效农业发展的主要原因。以色列、日本、美国等一些国家已采用先进节水灌溉制度。由传统的充分灌溉向非充分灌溉发展，对灌区用水进行监测预报，实际动态管理。采用传感器来监测土壤的墒情和农作物的生长，实现水管理的自动化。高效农业和精细农业要求我们必须提高水资源的利用率。要真正实现水资源的高效，仅凭单项节水灌溉技术是不可能解决的。必须将水源开发、输配水、灌水技术和降雨、蒸发、土壤墒情和农作物需水规律等方面统一考虑。做到降雨、灌溉水、土壤水和地下水联合调用，实现按期、按需、按量自动供水。如今，水资源紧缺已成为制约我国乃至全球经济发展的“瓶颈”，每年农业用水更是占据了我国总用水量中的70%，农业灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在，因此发展节水农业、提高农业用水利用效率是我国节水战略中的重要环节。 2.系统方案概述托普物联网研制的节水灌溉自动化系统依据不同地区、不同作物的不同需求，选择不同的灌溉设施，并利用网络技术和信息化产品等先进技术对农田灌溉进行监控管理，保证适时适量地满足作物生长所需要的水分从而达到节水灌溉及节水灌溉自动化的目的。适用范围：本系统在应用过程中不受地势地形影响，可用在果园、农田、温室等灌区，实现了自动化、智能化，达到节水目的。系统建设：本方案给出

基于51单片机系统设计

基于51单片机的多路温度采集控制系统设计言：随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义。本次设计的目的在于学习基于51单片机的多路温度采集控制系统设计的基本流程。本设计采用单片机作为数据处理与控制单元，为了进行数据处理，单片机控制数字温度传感器，把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。单片机数据处理之后，发出控制信息改变报警和控制执行模块的状态，同时将当前温度信息发送到LED进行显示。本系统可以实现多路温度信号采集与显示，可以使用按键来设置温度限定值，通过进行温度数据的运算处理，发出控制信号达到控制蜂鸣器和继电器的目的。我所采用的控制芯片为AT89c51，此芯片功能较为强大，能够满足设计要求。通过对电路的设计，对芯片的外围扩展，来达到对某一车间温度的控制和调节功能。关键词：温度多路温度采集驱动电路正文： 1、温度控制器电路设计本电路由89C51单片机温度传感器、模数转换器ADC0809、窜入并出移位寄存器74LS164、数码管、和LED显示电路等组成。由热敏电阻温度传感器测量环境温度，将其电压值送入ADC0809的IN0通道进行模数转换，转换所得的数字量由数据端D7-D0输出到89C51的P0口，经软件处理后将测量的温度值经单片机的RXD端窜行输出到74LS164，经74LS164 窜并转换后，输出到数码管的7个显示段，用数字形式显示出当前的温度值。89C51的P2.0、P2.1、P2.2分别接入ADC0809通道地址选择端A、B、C，因此ADC0809的IN0通道的地址为F0FFH。输出驱动控制信号由p1.0输出，4个LED为状态指示，其中，LED1为输出驱动指示，LED2为温度正常指示，LED3为高于上限温度指示，LED4为低于下限温度指示。当温度高于上限温度值时，有p1.0输出驱动信号，驱动外设电路工作，同时LED1亮、LED2灭、LED3亮、LED4灭。外设电路工作后，温度下降，当温度降到正常温度后，LED1亮、LED2亮、LED3灭、LED4灭。温度继续下降，当温度降到下限温度值时，p1.0信号停止输出，外设电路停止工作，同时LED1灭、LED2灭、LED3灭、LED4亮。当外设电路停止工作后，温度开始上升，接着进行下一工作周期。 2、温度控制器程序设计本软件系统有1个主程序，6个子程序组成。6个子程序为定时/计数器0中断服务程序、温度采集及模数转换子程序ADCON、温度计算子程序CALCU、驱动控制子程序DRVCON、十进制转换子程序METRICCON 及数码管显示子程序DISP。（1）主程序主程序进行系统初始化操作，主要是进行定时/计数器的初始化。（2）定时/计数器0中断服务程序应用定时计数器0中断的目的是进行定时采样，消除数码管温度显示的闪烁现象，用户可以根据实际环境温度变化率进行采样时间调整。每当定时时间到，调用温度采集机模数转换子程序ADCON，得到一个温度样本，并将其转换为数字量，传送给89C51单片机，然后在调用温度计算子程序CALCU，驱动控制子程序DRVCON，十进制转换子程序MERTRICCON，温度数码显示子程序DISP。

智能节水灌溉系统的设计原理及使用方法

智能节水灌溉系统的设计原理及使用方法智能节水灌溉系统也叫智能农业物联网精细农业自控系统，是托普云农物联网为保证农业作物需水量的前提下，实现节约用水而提出的一整套解决方案。智能节水灌溉系统简单的说就是农业灌溉不需要人的控制，系统能自动感测到什么时候需要灌溉，灌溉多长时间；智能节水灌溉系统可以自动开启灌溉，也可以自动关闭灌溉；可以实现土壤太干时增大喷灌量，太湿时减少喷灌量。一、智能节水灌溉系统的功能设计智能节水灌溉系统要实现上述功能就要充分利用可编程控制器的控制作用。系统要实现自动感测土壤湿度的功能必须要有土壤湿度传感器。要实现灌溉水量的多与少的调节，必须要有变频器。在可编程控制器内预先设定50%—60%RH为标准湿度，传感器采集的湿度模拟信号经A/D模块转换成数字信号。针对灌溉水利用系数较低,文中提出一种基于嵌入式智能灌溉控制系统。依托无线传感器网络采集灌区作物需水信息,汇聚到网关节点发送给主控中心,中心主机根据信息确定灌溉状态并计算灌水量,控制灌溉设备工作实现智能灌溉;依托Internet管理员有权对系统远程管理,满足了规模化灌溉的需求。根据示范区观测,灌溉水利用系数由原来的0.6提高到0.9。系统结合了无线传感、计算和网络通信技术,解决了精确农业亟待解决的关键技术问题。智能节水灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向

技术密集型转变奠定了重要的基础。智能节水灌溉系统可以根据植物和土壤种类，光照数量来优化用水量，还可以在雨後监控土壤的湿度。有研究现实，和传统灌溉系统相比，智能节水灌溉系统的成本差不多，却可节水16%到30%。加州出台的新法案要求2012年起新公司必须使用智能节水灌溉系统。二、智能节水灌溉系统的设计背景灌溉造成水资源大量浪费美国每年浪费掉的水资源高达8,520亿升，而若安装一种智能节水灌溉系统则可有效地控制水流量，达到节水目的。HydroPoint公司负责可持续领域业务的Chris Spain援引美国用水工程协会的报告称，美国住宅区和商业区的草坪、植物灌溉用水浪费了30%到300%。水资源被浪费的原因是技术不行，美国有4,500万个仅是安有简易计时器的灌溉系统，们在时间控制上还可以，但精准度不高。Spain称，城市灌溉系统占城市用水的58%，这些被浪费的水资源每年生产54.4万吨温室气体。在中国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能节水灌溉系统在这种背景下应运而生了。不仅美国，英国也开始关注节水问题。英国节能信托基金会和能源部警告，随着越来越多的家庭开始节约能源，使用热水可能会超过取暖成为制造二氧化碳的主要途径。三、智能节水灌溉系统工作原理灌溉系统工作时，湿度传感器采集土壤里的干湿度信号，检测到的湿度信号

农田水利工程节水灌溉技术

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/a12867177.html, 农田水利工程节水灌溉技术作者：刘祥诺李爱莲来源：《装饰装修天地》2017年第18期摘要：农田水利工程节水灌溉技术得到很大发展，主要的灌溉方式有喷灌技术、微灌技术、步行式灌溉技术、雨水集蓄利用的技术等，和传统的灌溉方式相比节水效能得到极大提高，有利于农田水利工程灌溉的可持续发展，有效保护水资源和当地环境。下面就对这些方面进行分析，希望给有关人士一些借鉴。关键词：农田；水利工程；节水灌溉技术 1 农田水利工程节水灌溉注意的事项分析 1.1 分析在无坝取水中的注意问题根据现实情况建设为有建闸和不建闸两种，如果建设不建闸的引水口，那么在发生洪水的情况下，就不能有效的控制水的流量，进而导致渠道和其他设施被洪水冲走，淹没大量的农田，针对这一危险的情况，一定要考虑好建设建闸飞控制方案。引水角通常是指在进水闸的中心线和河道水流方向之间产生的夹角，一般都会设计成锐角，基本是在30°～45°范围，这样可以保证水流的平稳性，而且这样的引水效果也是最好的，同时还减少了水流对引水口下唇的冲蚀。如果水位非常低，没有条件进行自流灌溉引水操作，在这种情况下可以在河道上修建堑水建筑物，或者是低坝、节制闸等，以此来提高水位，对水资源进行存储，合理的调整水位高低，可以使用引水自流灌溉的方式进行灌溉。 1.2 有效控制输水过程中造成的水量浪费在长时间的农田水利灌溉发展中，主要使用挖土成渠的灌溉方式，直接将水输送到农田中，如果管理不到位，或者使用的管道设备存在质量问题，输送的水量会有一定的蒸发和渗漏，流失大量的灌溉用水，结合多年工作经验以及对相关数据的整理分析，一般每年植物生长时所需水量为4，000亿m3，但是在所有输送水量中利用在农田灌溉中的只有50%～60%，针对这一情况，一定要对输水环节的质量进行严格的控制，采取有效方案进行节水，例如对水泵、管道进行检查，不能出现漏水、渗流问题，有效控制农业生产的成本，提高整体灌溉的效率。 1.3 对水渠进行防渗处理在农田灌溉过程中，可以利用挖掘的水渠进行水资源的输送，为了保证对水资源的充分利用，一定要合理选择渠道的防渗材料，现浇混凝土护面、浆砌块石、混凝土预制面、干砌块石

农田水利灌溉施工方案(高效节水灌溉试点)

甘肃省xx xx2011年小型农田水利高效节水灌溉试点县建设方案 xx水利水电勘测设计院二○一一年七月

批准：核定：审核：项目负责：报告编写: 工程设计：投资估算：参加人员：

目录 1 概述 (1) 1.1基本情况 (1) 1.2小型农田水利现状 (8) 1.3水资源状况 (11) 1.4小型水利工程存在的问题 (16) 2 重点县实施计划 (18) 2.1建设目标及任务 (18) 2.2建设内容 (19) 2.3工程建设与管理 (21) 3 2011年度重点县建设内容及工程设计 (23) 3.1年度目标与任务 (23) 3.2年度建设内容及工程设计 (24) 3.3工程投资概算 (55) 4 资金筹措及整合方案 (72) 4.1资金筹措 (72) 4.2整合资金筹措方案 (72) 5 预期效益 (75) 5.1经济效益 (75) 5.2社会效益 (76) 5.3生态效益 (77)

6 施工组织设计 (78) 6.1施工条件 (78) 6.2 天然建筑材料 (78) 6.3施工准备 (79) 6.4施工工期 (79) 6.5施工方法 (80) 7 工程建设与管理 (85) 7.1 管理机构 (85) 7.2建设管理 (85) 7.3建后管护 (85) 7.4服务体系建设 (86) 8 保障措施 (88) 8.1组织保障 (88) 8.2技术指导措施 (88) 8.3工程管理体系及运行机制 (90) 8.4管理养护资金筹措使用机制 (91) 9 附件 (92) （一）附表1-13 (92) （二）项目区分布示意图 (92) （三）工程典型设计图 (92)

基于单片机的节水灌溉自动控制系统设计

本科生毕业设计摘要自动控制节水灌溉技术代表了农业现代化的发展状况，灌溉系统自动化水平比较低下是制约我国高效农业发展的主要原因。本文就此问题研究了基于单片机的节水灌溉自动控制系统，系统对土壤湿度进行监控，并按照农作物的要求进行适时适量的灌水，其核心部分是单片机控制部分，主要对灌溉控制技术以及系统的硬件设计，软件编程各个部分进行深入的研究。控制部分以单片机为核心，研制了一种基于单片机的节水灌溉自动控制系统。介绍了系统总体结构、单片机系统主机电路、数据采集处理电路、I/O口的扩展电路。为了进行大规模灌溉工程的监控，采用分布式控制模式，以提高控制系统的可靠性、降低系统的成本。该套基于单片机控制的节水灌溉自动控制系统造成本低，体积小、安装方便、抗干扰性强、运行可靠，相比其他控制方式来说，性价比高，更易形成产品，便于推广应用。这是我国灌溉自动控制技术的一种新尝试，为目前农业在较低生产力水平的状况下，向智能化、市场化方向发展开辟了一条新途径。关键词： AT89C51单片机；湿度传感器；A/D转换；采样；芯片 1

本科生毕业设计 ABSTRACT The level of auto-control water-saving irrigation technology reflects the development condition of agriculture modernization.The low automatic level of irrigation system is the main reason that prevented our agriculture’s development.As to this condition,this paper mainly studies the water-saving irrigation system that controlled by MCU.This system can supervise humidity.it can irrigate to the demand of the farm crops with right amunt of water at well time.The control part that consists of MCU is its core.Research work had been carried on irrigation control technology,hardware and software program and so . The control that consists of MCU is its core.A set of automatic water-saving system which is controlled by sing-chip controller have been developed in this paper.The overall structure of system、the main circuit of the MCU system、data-collecting circuit、I/O expanding circuit are all the designed.For monitoring large-scale irrigation system,we use distributional control model to enhance stability of the system de reduce the cost. It is small,easy to fit,a strong capability to resist interfere and low-cost.So the control system is more economic compared to other control system such as thuter system and all these demonstrate this production is adept to be popularized.This work is a fresh attempt to bring our agriculture into an advanced stage,which now is relative to be backward greenhouse control technique,especially on the aspect of nutrient liquid supplying when crops cultivated on tissue. Key words: AT89C51 MCU; Humidity Sensor; A/D transform; Sampling; Chip 2

基于物联网技术的农业节水灌溉控制系统方案设计

基于物联网技术的农业节水灌溉控制系统方案设计 1、背景介绍智能农业是物联网十二五规划重点领域之一，大量的科技创新技术将应用在农业发展中，其中包括通信技术、自动化控制系统，等等。通信技术是指通过各种有线、无线、长距离、短距离的通信技术的应用，实现物品与物品之间，机器与机器之间，机器与人之间的信息与数据的交换，这就形成了当今科技领域最为关注的领域之一——“物联网”。其中，无线传感器网络技术是物联网的核心技术之一，它担负着极其重要的信息传递、交换和传输的重任。无线传感器网络技术目前是通信、计算机和自动化等领域一个新兴的研究热点，它能够可靠地、实时地采集覆盖区中的各种信息并进行处理，处理后的信息可通过有线或无线方式发送给远端数据消费系统。自动化控制系统可以在设定的条件下与远端接收器通信，按照系统预先设定的程序对现场设备进行开、关等操作，还可以按照复杂的业务流程和业务逻辑，实现灵活的操作控制，另外，动态信息采集分析技术也是重点应用，对现场的复杂数据进行分析和管理。在我国，农业是用水大户，农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的，也是节水潜力最大的领域。目前，农业节水灌溉的困难在于农田分布范围广泛，各种农作物的用水需求也不相同。使用大面积的沟渠灌溉技术，不仅浪费水资源，而且在农田利用上也造成很大的浪费。采用自动化控制的滴灌技术，可以根据各种农作物对水量的要求，以及土壤的水情合理配置各个供水设备运行情况。另外，通过自动化控制，可以将整个农场系统中的各种资源使用情况进行统计分析，使相关人员及时了解整个系统的相关资源信息，通过统计分析，进行合理使用，从而达到省水节能、省工省地的效果，以及发展节水农业的目的。托普物联网在农田智能灌溉领域的应用主要是通过无线传感器感应土壤的水分，并在设定条件下与接收器通信，控制灌溉系统的阀门打开、关闭，从而达到自动节水灌溉的目的。由于传感器网络具有多跳路由、信息互递、自组网

设施农业农田管道灌溉系统输水技术

设施农业农田管道灌溉系统输水技术前言目前，我国农业用水量仍占全国总用水量的70％，而在全国用水量中，农业蒸发消耗的水量约占90％[1]。所以，全国节水的重点在农业，农业节水的关键是减少农田的蒸发蒸腾耗水量。由于农业灌溉用水的利用率普遍低下，就全国范围而言，水的利用率仅为45 % ，而水资源利用率高的国家已达70% 一80% ，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。在灌溉系统合理地推广自动化控制，不仅可以提高资源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。灌溉系统自动化的水平较低，这也是制约我国高效农业发展的主要原因。以色列、日本、美国等一些国家已采用先进节水灌溉制度。由传统的充分灌溉向非充分灌溉发展，对灌区用水进行监测预报，实际动态管理。采用传感器来监测土壤的墒情和农作物的生长，实现水管理的自动化。高效农业和精细农业要求我们必须提高水资源的利用率。要真正实现水资源的高效，仅凭单项节水灌溉技术是不可能解决的。必须将水源开发、输配水、灌水技术和降雨、蒸发、土壤墒情和农作物需水规律等方面统一考虑。做到降雨、灌溉水、土壤水和地下水联合调用，实现按期、按需、按量自动供水。如今，水资源紧缺已成为制约我国乃至全球经济发展的“瓶颈”，每年农业用水更是占据了我国总用水量中的70%，农业灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在，因此发展节水农业、提高农业用水利用效率是我国节水战略中的重要环节。 1概述管道输水灌溉系统是以管道代替明渠输水灌溉的一种工程形式，水由分水设施输送到田间。直接由管道分水口分水进入田间、沟畦。管道输水有多种使用范围，大中型灌区可以采用明渠水与管道有压输水相结合，有专门为喷灌供水的压力输水管道，还有为田间沟畦灌溉的管道输水。管道灌溉的特点是出水口流量大，出口不会发生堵塞，仍属地面灌溉技术。 1.1管道输水特点（一）节水节能

农田水利节水灌溉工程施工组织设计

农田水利节水灌溉工程施工组织设计（一）技术预备工作 1、落实项目部人选，组建强有力的项目经理部，并落实参与本项目施工的人员。 2、认真批阅施工图纸，参加设计交底和图纸会审。 3、复测操纵桩并制定测量方案。 4、组织工程技术人员熟悉施工图纸，编制详细的施工方案，进行技术、安全、防火培训，做好技术、安全交底，安排好有关的试验工作。（二）施工预备工作 1、全面检修进场施工的机械设备，以保证施工前设备运转正常。 2、编制施工打算，安排施工顺序，和谐各工序及各专业间的配合工作。 3、落实相应的专业施工队伍，并进行岗前培训和教育。 4、做好材料、成品、半成品和工艺设备等的打算安排工作，使之满足连续施工的要求。 5、在全公司范畴内进行宣传，使全体职员了解本项目的情形，一旦中标，工队能全力以赴，支持本工程的施工。（三）现场预备工作：

1、进行实地测量。 2、确定施工范畴，设置施工围蔽，并在围蔽区内按拟定的施工方案进行劳动力组织。 3、认真熟悉现场的地理位置、工地条件、供水供电状况，以及出入口位置，认真布置贮存物料和施工用的工作面，做好施工现场“三通”，架设动力和照明线路，接通施工用水管路，确定材料、设备和土方运输线路，使之满足现场施工的要求。 4、组织工程机械设备和材料进场。 5、落实季节性施工措施五要紧工程施工方案和技术措施（一）水渠 1 、土方开挖工程 1.1开挖工艺流程：施工测量放样场地清理临时排水系统反铲分层开挖自卸汽车出碴人工修整验收。 1.2施工测量

进场后依照监理单位提供的工区范畴内导线点及水准点的差不多数据建立工程测量操纵网，以保证施工放样、定位的准确性；每开挖一个单元前，进行边线及高程放样。 1.3施工清理对测量出的清理范畴，用人工或机械清除该范畴内的全部有碍物，范畴外的清理按监理单位要求进行。 1.4土方开挖场地清理完成后，采纳1.0m3反铲配5t自卸汽车开挖，运输至弃碴场。 1.5开挖时期及顺序主体工程的临时开挖边坡，应按施工图纸所示或监理的指示进行开挖。土方明控应从上至下分层分段依次进行。严禁自下而上或采取倒悬的开挖方法，施工中随时作成一定的坡势，以利排水，开挖过程中应幸免边坡稳固范畴形成积水。岸坡易风化崩解的土层开挖后不能及时回填的，应保留爱护层。使用机械开挖土方时，实际施工的边坡坡度适当留有修坡余量，再用人工修整，满足图纸要求的坡度和平坦度。在每项开挖工程开始前，尽可能结合永久性排水设施的布量，规划好开挖区域内外的临时性排水措施。在开挖边坡遇有地下水渗流时，在边坡修理工整和加固前，采取有成效的疏导和爱护措施。为防止修整后的开挖边坡遭受雨水冲刷，边坡的护面和加固工作在雨季前完成。冬季施工的开挖边坡修整及其护面和加固工作，宜在解冻后进行。土方开挖过程中，

单片机系统的设计

单片机系统的设计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

第4章单片机系统的设计引言用V/F 变换器作A/D 转换时，通常由一些硬件电路如振荡器、二分频器、计数器和门电路组成，而由计数器计得的计数值即A/D 转换结果再通过接口电路送入微计算机进行处理，较为复杂和不便，或者采用F/BCD 变换电路将V/F 变换器输出的频率信号变为BCD 码再通过接口电路送入微计算机，也较为复杂，而且还要对BCD 码进行变换。这些方法成本都较高。本设计介绍一种以单片机直接与V/F 变换器接口进行A/D 转换的方法，不须额外的硬件电路，完全利用单片机内部的硬件资源，简单方便，成本最低，大大地提高了V/F 变换器作为A/D 转换电路的可行性。当前，单片机特别是Intel 公司的MCS-51系列单片机已在智能仪器仪表和过程控制等方面得到广泛应用，大有取代Z80之势，因此A/D 转换电路与单片机的接口方法也是人们所关注的。下面将主要介绍MCS-51系列的单片机8031为主控器件的硬件电路。主控器Intel 8031简介 P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3.0P3.1P3.2P3.3 P3.4P3.5P3.6P3.7XTAL 1 XTAL 2 V SS RST/VPD RXD TXD T0 T10INT P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7 P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0 1INT WR RD EA /V P P ALE V CC PSEN 4039383736353433323130292827262524232221 2019181716151413121110 987654321 8031P1.0 图4-1 8031引脚图 8031 cite-feet figure

单片机应用系统设计工程实践报告

2016-2017学年第1学期单片机应用系统设计/工程实践 (课号:103G06B/D/E) 实验报告项目名称：基于AT89C51单片机温度报警系统学号姓名班级学院信息科学与工程学院完成时间

目录一、项目功能及要求 (3) 1.1、课程设计的性质和目的 (3) 1.3、项目设计要求 (3) 二、系统方案设计及原理 (3) 2.1、设计主要内容 (3) 2.2 、AT89C51单片机简介 (3) 2.3 、DS18B20简介 (4) 2.4 、数码管显示 (5) 2.5、报警电路 (6) 三、系统结构及硬件实现 (7) 3.1、总电路图 (7) 3.2、单片机控制流程图 (8) 四、软件设计过程 (8) 五、实验结果及分析 (8) 5.1 、Proteus仿真 (8) 5.2 、C程序调试 (9) 六、收获及自我评价 (14) 七、参考文献 (15)

一、项目功能及要求 1.1、课程设计的性质和目的本温度报警器以AT89C51单片机为控制核心,由一数字温度传感器DS18B20测量被控温度，结合7段LED以及驱动LED的74LS245组合而成。当被测量值超出预设范围则发出警报，且精度高。利用现代虚拟仿真技术可对设计进行仿真实验，与单片机仿真联系紧密的为proteus仿真，利用keil软件设计单片机控制系统，然后与proteus进行联合调试，可对设计的正确性进行检验。 1.2、课程设计的要求 1、遵循硬件设计模块化。 2、要求程序设计结构化。 3、程序简明易懂，多运用输入输出提示，有出错信息及必要的注释。 4、要求程序结构合理，语句使用得当。 5、适当追求编程技巧和程序运行效率。 1.3、项目设计要求 1、基于AT89C51单片机温度报警系统； 2、设计3个按键分别为：设置按钮、温度加、温度减； 3、DS18B20温度传感器采集温度，并在数码管上显示按键的区别；二、系统方案设计及原理 2.1、设计主要内容本设计以AT89C51单片机为核心，从而建立一个控制系统，实现通过3个按键控制温度，以达到设置温度上下限的功能，并在数码管上显示三个数字当前的温度上下限设置值和DS18B20温度采集值的显示（精确到小数点后一位），当温度高于上限或者低于下限蜂鸣器报警。 2.2 、AT89C51单片机简介 AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机,片内含4kBytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用A TMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及89C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案.AT89C51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器，32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，片内时钟振荡器。此外，AT89C51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。AT89C51单片机的基本结构和外部引脚如下图所示。

基于单片机的大棚智能节水灌溉系统设计

基于单片机的大棚智能节水灌溉系统设计大棚智能节水灌溉系统设计采用AT89C51单片机为信息处理核心，系统主要由土壤湿度传感器、空气温度传感器、空气湿度传感器、液晶显示电路和故障报警电路等组成。系统在进行智能灌溉的同时，还能调节大棚内空气的湿度和温度。经过测试，该系统可以在无人的情况下实现智能节能，并根据作物的需要进行适时、有效的灌溉，并有效的调节大棚内的湿度和温度，做到定时喷洒农药。标签：AT89C51单片机；节水灌溉；控制系统随着农业现代化的发展，智能节水灌溉的需求越来越大[1]，然而，智能灌溉由于成本等因素发展缓慢[2]。本设计通过对大棚内土壤湿度的控制和大棚内空气温度和湿度分析，设计了一个简单经济实用的智能灌溉系统。 1 系统总体设计系统总原理方框图如图1所示。硬件电路包括了传感器电路、单片机数据处理电路、液晶显示电路，继电器电磁阀电路，农药喷洒电路。首先，数据采样电路将土壤湿度传感器采集到的数据通过A/D转换后，将信息传递给单片机，然后单片机将测量的数据通过处理后在液晶显示屏上反应出来，同时控制电路将根据指令完成操作。 2 硬件部分设计（1）系统主电路布局。该设计包括DH11温湿度电路，LED显示电路，晶振电路，继电器电池阀驱动电路，继电器风扇驱动电路，DH11温度湿度电路将土壤湿度通过A/D转换将数据传输给单片机主芯片，然后，单片机主芯片首先对数据做出判断，然后会分别对各个下属电路做出指示，LED电路的作用是显示工作的状态，农药喷洒系统的作用是定时定量喷洒农药。（2）DH11温度传感器电路设计。温度传感器采用DH11温湿度传感器，由于传感器的电阻较小，通电作用下，很容易被烧坏[3]，故此电路会选择串联一个电阻值较大的电阻，该电路中串联的电阻选择的是R3=43K的电阻来保护传感器。（3）DH11湿度传感器电路设计。土壤湿度传感器采用DH11，和温度传感器一样，R2的作用是保护传感器不被烧坏，这里R2取47K，3端口用不到，故此悬空。（4）继电器风扇驱动电路。当大棚中的空气湿度比设定好的温度高时，温度传感器将接受到的信号经过A/D转化后传输给单片机，单片机会调用散热子程序，完成三极管导通，使的继电器闭合，开启散热功能，当温度降到设定温度时，风扇就会停止转动，散热就会结束[4]。同样的，当空气湿度高于设定湿度时，电风扇会转动降低湿度，当湿度低于设定湿度时，电扇就会停止转动，散湿结束。 3 系统软件设计 3.1 系统主程序流程图

对山东省农田节水灌溉的研究

对山东省农田节水灌溉的研究李涛（山东大学土建与水利学院09级水利班，学号：200900203015）摘要：中央一号文件提出，要加强农田水利薄弱环节建设，大力发展节水灌溉，推广渠道防渗、管道输水、喷灌滴灌等技术，扩大节水、抗旱设备补贴范围。积极发展旱作农业，采用地膜覆盖、深松深耕、保护性耕作等技术。山东省作为一个农业大省，加强农田水利设施建设就显得尤为重要。要充分发挥农田水利工程建设的效益，就必须在节水灌溉上下功夫，因此我们必须探讨多种灌溉技术和相关技术措施，进一步降低农业生产成本，实现水资源合理配置的需要，保护生态环境。关键词：山东省农田节水灌溉引言山东省地处北温带季风气候区，全省多年平均降雨量为676.5mm，年水面蒸发量1085mm，干旱指数由鲁东南沿海的1.0向鲁西北内陆逐步增大到2.4，属半干旱半湿润地区。全省主要种植冬小麦、夏玉米、棉花和花生等农作物，由于降雨量时空分布不均和降水与作物需水耦合在时间上存在差异以及农作物的复种等，天然降雨不能满足作物正常生长对水分的需求，农业高产稳产必须依靠灌溉。山东省多年平均水资源总量为305.8×108m3，占全国水资源总量的1.09%，人均水资源占有量为344m3，亩均水资源占有量307m3，二者都不足全国平均数的1／6，水资源短缺已成为制约山东经济发展的“瓶颈”。灌溉用水是用水大户，其用水量占全省总用水量的70％以上。发展节水灌溉是解决山东水资源供需矛盾的重要途径，山东省在这方面已取得了可喜的成就，但随着工业用水、生活用水和生态用水的增加以及农业持续发展对灌溉要求的提高，相应地对农业节水灌溉也提出了更高的要求。另外，随着农村管理体制改革的进一步深化，发展农业节水灌溉面临着新形势。

单片机最小系统设计

单片机最小系统设计 ?单片机最小系统部分 ●AT89C52的结构特点及引脚特 ●硬件框图 ?键盘部分 ?电源部分 ●固定电源 ●可调电源（5—12V） ?软件编程 ?单片机最小系统部分 ●AT89C52的结构特点及引脚特性：为40 脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通

信等。各引脚特性： 1.P0 口 P0 口是一组8 位漏极开路型双向I/O 口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的 2.P1 口 P1 是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑 3.P2 口 P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑 4.P3 口 P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻 5.RST 复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 6.ALE/PROG 当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节。一般情况下，ALE 仍以时钟振荡频率的1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE 脉冲。对Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH 单元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。该位置位后，只有一条MOVX 和MOVC指令才能将ALE 激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE 禁止位无效。 7.PSEN 程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN 有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。 8.EA/VPP 外部访问允许。欲使CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000H—FFFFH），E A 端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU 则执行内部程序存储器中的指令。Flash 存储器编程时，该引脚加上+12V 的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V 编程电压Vpp。

基于WSN的智能节水灌溉系统设计方案

基于WSN的智能节水灌溉系统设计方案本设计的主要内容是研制开发适合我国国情的、低成本的易推广的、主要应用于温室大棚的节水灌溉自动控制系统，为实现我国农业高效节水灌溉提供技术装备。由于不同农作物有不同的需水特性灌水时间、灌水量既影响农产品的产量也影响农产品的质量,因此,高效节水灌溉自动控制技术主要是向适时适量、按需灌溉的方向发展。所以,该设计主要包括两个方面,一是测,获取土壤水分信息,并根据土壤水分信息及温度和作物需水特性来决定灌溉时间与灌溉量的多少。这将摆脱以往仅凭经验灌溉的灌溉模式,使作物灌溉决策建立在科学的基础之上。二是控,研究如何根土壤条件、土壤水分信息及作物需水特性进行合理的灌溉决策,即将传统的凭经验由人工手动阀门控制灌溉方式改为自动进行适时适量、按需灌溉控制。单片机系统根据测得土壤的温度和湿度值通过程序来控制水泵的放水量从而提高水的利用效率节省大量人力,达到智能灌溉节约用水的目的。系统采用STC12c5a单片机来实现。用湿度传感器FC-28对湿度进行采集,所得电流信号经处理得到可用的电压信号,输入到A/D转换器转化成数字信号,再由单片机对此信号进行处理。用温度传感器DS18B20对温度进行采集,所得信号经内部处理,直接得到可用的数字信号,将采集的温度值和土壤的湿度值,通过zigbee节点，将数据通过自组网的方式传送给zigbee网关,zigbee网关通过串口通信的方式与单片机连接，单片机上装有GPRS模块，将数据通过短信的方式发送

给终端手机用户，手机用户能够接收到实时的数据。手机用户通过AT指令，反过来经过GPRS模块、串口通信设置传感器的阈值电压。当温度、土壤湿度低于设定阈值时，通过zigbee节点的继电器，采用外接电源，驱动外面电机工作，实施喷灌；当温度、土壤湿度高于设定阈值时，通过zigbee节点的继电器，停止驱动，电机停止工作，不再喷灌。下面是整个系统的框图： 1.温度传感器的选择方案1:采用热敏电阻。可满足+35度到+95度的测量范围,但热敏电阻精度、重复性和可靠性都比较差,对于检测精度小于1度的温度信号是不适用的。方案2:采用温度传感器DS18B20。DS18B20具有体积小、质量