畢業(yè)論文模板-基于單片機(jī)的自動灌溉系統(tǒng)
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基于單片機(jī)的自動灌溉系統(tǒng)摘要 自動灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用對于我國這個(gè)農(nóng)業(yè)大國有著重要的意義。本論文提出一種基于單片機(jī)的自動灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,系統(tǒng)由若干節(jié)點(diǎn)組成,以STC12C5A60S2單片機(jī)作為控制芯片。節(jié)點(diǎn)采用土壤濕度檢測模塊YL-69對土壤的濕度進(jìn)行檢測,通過單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示在液晶顯示器上。系統(tǒng)具有安全可靠,經(jīng)濟(jì)實(shí)用,節(jié)能低耗,軟硬件擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞:自動灌溉,STC12C5A60S2,土壤濕度,A/D轉(zhuǎn)換AbstractThe design of automatic irrigation system is of great significance for our agricultural country. This thesis presents a design scheme of automatic irrigation system based on single chip microcomputer, and the system is composed of several nodes, STC12C5A60S2 single-chip microcomputer being the control chip. Nodes use soil moisture detection module YL - 69 to test the soil humidity, through the MCU A/D transformation and data processing and then display on the LCD. This system is safe and reliable, economical and practical, energy saving and with low consumption and great extensibility of the hardware and software and so on. Keywords:automatic irrigation, STC12C5A60S2,soil humidity,A/D transformation 目錄1 前言11.1選題背景及意義11.2國內(nèi)外自動灌溉系統(tǒng)研究現(xiàn)況11.3內(nèi)容章節(jié)概述32 自動灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案42.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)及技術(shù)指標(biāo)42.1.1系統(tǒng)功能特點(diǎn)42.1.2技術(shù)指標(biāo)42.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)43 節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)63.1硬件設(shè)計(jì)63.1.1中心節(jié)點(diǎn)63.1.2土壤濕度檢測節(jié)點(diǎn)73.1.3液晶檢測節(jié)點(diǎn)73.2主要功能電路83.2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)83.2.2土壤濕度檢測電路103.2.3 5V電源電路113.2.4單片機(jī)與計(jì)算機(jī)串行通信電路123.2.5液晶顯示電路133.2.6蜂鳴器電路144 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)184.1中心節(jié)點(diǎn)程序流程185 總結(jié)20附錄21參考文獻(xiàn)27致謝2828281 前言1.1選題背景及意義水資源是人類賴以生存的基礎(chǔ)性資源,是農(nóng)業(yè)的命脈,是生態(tài)環(huán)境的控制性要素,同時(shí)又是戰(zhàn)略性的經(jīng)濟(jì)資源。一方面我國的水資源卻十分緊缺。雖然我國水資源總量居世界第六位,但人均占有量只有2500m,約為世界人均水量的1/4,在全世界屬于貧水國家之一。另一方面,我國作為世界上的農(nóng)業(yè)大國之一,農(nóng)業(yè)用水浪費(fèi)十分嚴(yán)重,就全國范圍而言,水資源的利用率僅%為45%,而水資源利用率高的國家已達(dá)70%80%。由于農(nóng)業(yè)灌溉用水的利用率低下,因此,提高節(jié)水灌溉的利用率,對于解決我國農(nóng)業(yè)灌溉用水,緩解水資源的緊缺非常重要。我國的自動灌溉技術(shù),在經(jīng)過幾十年的快速發(fā)展,在總結(jié)相關(guān)成果的基礎(chǔ)上,初步形成了相應(yīng)的技術(shù)體系,在某些方面已經(jīng)達(dá)到或接近國家先進(jìn)水平。但由于受我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及科研體制的限制,我國的自動灌溉技術(shù)與發(fā)達(dá)國家還有很大的差距。隨著我國水資源的供需矛盾日益尖銳,農(nóng)業(yè)用水分配額減少的問題勢必日益突出,同時(shí)為了緩解我國水資源短缺對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的壓力,如果快速發(fā)展我國的節(jié)水灌溉技術(shù)及配套設(shè)備,從而緩解我國農(nóng)業(yè)用水壓力已經(jīng)成為一個(gè)不容忽視的嚴(yán)峻問題。在灌溉系統(tǒng)中,合理地推廣自動化控制,不僅可以提高水資源的利用率,從而緩解我國水資源日趨緊張矛盾,還可以減少大量的人力物力,從而減低農(nóng)產(chǎn)品的生成成本,為了我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)保障十分必要。當(dāng)前我國包括灌溉水和降水在內(nèi)的農(nóng)田利用效率也很低,單方水生產(chǎn)糧食的能力約為0.84kg,一些發(fā)達(dá)國家大體都在2kg以上,差距很大。為了提高灌溉水的利用率,使單方水生產(chǎn)糧食的能力得到提高,為保證21世紀(jì)中國的糧食安全,靠傳統(tǒng)的灌水方式是很難達(dá)到期望的,必須從高新技術(shù)入手,在管理上下功夫,從過去那種澆地轉(zhuǎn)變成澆植物的思想觀念。做到作物需要多少水,灌溉系統(tǒng)就能及時(shí)而準(zhǔn)確的提供多少水。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),只有發(fā)展先進(jìn)的灌溉系統(tǒng),使灌溉過程達(dá)到自動控制才有可能實(shí)現(xiàn)。因此,實(shí)現(xiàn)灌溉系統(tǒng)的自動控制,對節(jié)水、提高灌溉的利用率以及對我國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。1.2國內(nèi)外自動灌溉系統(tǒng)研究現(xiàn)況國內(nèi)自 20 世紀(jì) 70 年代以來就非常重視灌溉設(shè)備的研制,但引進(jìn)較多,自主開發(fā)且有影響的成果較少。灌區(qū)灌水自動控制技術(shù)在“九五”期間才真正開始研制,進(jìn)行示范。目前我國在灌溉控制系統(tǒng)方面還處于研制、試用階段,能實(shí)際投入應(yīng)用,且應(yīng)用廣泛的灌溉控制器還不多見。 節(jié)水農(nóng)業(yè)就是以節(jié)約用水、提高農(nóng)業(yè)用水效率為核心的農(nóng)業(yè),是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的重要內(nèi)涵。其核心是在有限的水資源條件下,通過采用先進(jìn)的工程技術(shù)、適宜的農(nóng)業(yè)技術(shù)和用水管理等綜合技術(shù)措施,充分提高農(nóng)業(yè)用水利用率和水的生產(chǎn)效率及效益,保證農(nóng)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。面對 WTO 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)。節(jié)水灌溉技術(shù)是發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)性工作,選擇適當(dāng)?shù)募夹g(shù)有助于節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展;研究開發(fā)節(jié)水灌溉技術(shù),有助于提高節(jié)水農(nóng)業(yè)的效益。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)。 結(jié)合我國各地區(qū)特點(diǎn),認(rèn)為適宜各地區(qū)推廣應(yīng)用的節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)主要有,渠道防滲技術(shù)、低壓管道輸水技術(shù)、地面灌水技術(shù)、雨水利用技術(shù)、農(nóng)業(yè)節(jié)水配套技術(shù)、劣質(zhì)水利用技術(shù)及農(nóng)業(yè)節(jié)水管理等技術(shù)。節(jié)水農(nóng)業(yè)在國外的發(fā)展已有幾十年的歷史,在西方發(fā)達(dá)國家,節(jié)水灌溉的應(yīng)用面積和產(chǎn)業(yè)化程度很高。目前,約有80多個(gè)國家和地區(qū)推廣應(yīng)用微灌技術(shù)。美國、前蘇聯(lián)的噴灌面積己占其總灌溉面積40以上,英國、德國、奧地利、丹麥、瑞典、日本等國的旱地灌溉面積中90以上采用噴灌。一些發(fā)達(dá)國家的噴灌系統(tǒng)中廣泛使用多功能壓力流量控制設(shè)備,如法國和日本均開發(fā)并使用集給水拴、壓力控制、流量顯示、水量控制等功能于一體的多功能壓力流量控制給水拴。節(jié)能效果良好的恒壓噴灌技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用,如日本在大多數(shù)旱地灌溉系統(tǒng)的五泵站中使用調(diào)壓罐控制。微灌領(lǐng)域,以色列和美國水平很高。他們對灌溉的新概念是:把含有肥料的水一滴滴的輸入作物根系層的土壤中,使土壤中的水、肥、氣、熱等保持協(xié)調(diào)關(guān)系,達(dá)到作物高產(chǎn)的目的。尤其是以色列,在水資源極度缺乏的情況下,通過發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)和節(jié)水灌溉工程技術(shù),建立起了高度發(fā)達(dá)的外向型農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)。世界著名的耐特費(fèi)姆Netfim灌溉設(shè)備和滴灌系統(tǒng)公司生產(chǎn)的微灌系統(tǒng)基本由計(jì)算機(jī)自動控制運(yùn)行,可根據(jù)作物的生長及水、肥狀況進(jìn)行灌水和施肥,節(jié)約大量人力,且管理及時(shí),使作物產(chǎn)量和品質(zhì)都有較大幅度的提剮161。除了大力推廣微灌與噴灌技術(shù)外,發(fā)達(dá)國家發(fā)展高效農(nóng)業(yè)的另一個(gè)重要途徑是灌溉管理的自動化舊。如美國、法國、英國、日本、以色列等發(fā)達(dá)國家已采用了先進(jìn)的灌溉系統(tǒng)。他們采用先進(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(bào),實(shí)行動態(tài)管理,采用遙感技術(shù),監(jiān)測土4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(qiáng)大的數(shù)字式灌溉控制器,并得到了廣泛的應(yīng)用。仍然以以色列為例,以色列是世界上微灌技術(shù)發(fā)展最具有代表性的國家,目前全國農(nóng)業(yè)土地基本上實(shí)現(xiàn)了灌溉管理自動化,并且普遍推行自動控制系統(tǒng),按時(shí)、按量將水、肥直接送入作物根部,水資源利用率和單方水的糧食產(chǎn)量都相當(dāng)高。北美、澳大利亞、韓國等國家和地區(qū)都已有發(fā)展成熟并形成系列的灌溉控制器產(chǎn)品,微灌方式普遍采用計(jì)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,還有的傳感器系統(tǒng)能通過檢測植物的莖和果實(shí)的直徑變化來決定對植物的灌水間隔。在溫室等設(shè)施內(nèi)較多使用小型灌溉管、理程序,澆水時(shí)間可按日期設(shè)定每次每路灌水起止時(shí)聞,操作便于小規(guī)模經(jīng)營。計(jì)算機(jī)化操作運(yùn)行精密、可靠、節(jié)省人力,對灌溉過程的控制可達(dá)到相當(dāng)?shù)木?,在以色列,已?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,目前國外灌溉控制器已逐步趨于成熟、系列化,并朝著大型分布式控制系統(tǒng)和小面積單機(jī)控制兩個(gè)方向發(fā)展,產(chǎn)品一般都能與微機(jī)進(jìn)行通信,并由微機(jī)對其施行控制。1.3內(nèi)容章節(jié)概述本章是前言,對課題的研究背景、意義以及國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀和前景進(jìn)行論述。第2章提出以單片機(jī)為控制系統(tǒng)的土壤濕度監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案,詳細(xì)列出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)和技術(shù)性能,并給出系統(tǒng)組成框圖。第3章分別對節(jié)點(diǎn)的硬件和軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的分析。首先介紹傳感器節(jié)點(diǎn)和中心節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì),然后對各功能模塊的實(shí)現(xiàn)和主要元器件進(jìn)行詳細(xì)論述,最后細(xì)述傳感器節(jié)點(diǎn)和中心節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)思路。第4章首先介紹單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)的開發(fā)環(huán)境,然后該系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的思路的流程圖。第5章為本系統(tǒng)的測試結(jié)果與分析。第6章總結(jié)本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能和系統(tǒng)的特點(diǎn),簡要分析本設(shè)計(jì)的實(shí)用價(jià)值。2 自動灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案自動灌溉系統(tǒng)的檢測和控制方式可以有多種,本章以性能可靠、實(shí)用經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā),提出以單片機(jī)為控制系統(tǒng)的土壤濕度監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案,該方案可以解決目前土壤濕度監(jiān)測系統(tǒng)中布線、成本、數(shù)量、通信等方面存在的諸多問題,實(shí)現(xiàn)自動化灌溉。2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)及技術(shù)指標(biāo) 2.1.1系統(tǒng)功能特點(diǎn)課題研究預(yù)期功能 現(xiàn)實(shí)生活中很多農(nóng)作物溫度、濕度和光照需要保持在一個(gè)既定的值上,超出或者低于這個(gè)預(yù)定值將對農(nóng)作物的生長產(chǎn)生影響。該系統(tǒng)要求用單片機(jī)測控來實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物生長環(huán)境因子信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、處理,而后輸出控制執(zhí)行機(jī)構(gòu),以實(shí)現(xiàn)環(huán)境濕度的測控,達(dá)到節(jié)水節(jié)能,省時(shí)省工的效果。具體功能如下: (1)實(shí)現(xiàn)按需灌溉功能。按照農(nóng)作物的需求開啟和關(guān)閉灌溉系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)一般的控制。具有結(jié)構(gòu)簡單,成本低,操作方便。 (2)通過土壤濕度傳感器檢測農(nóng)作物生長的環(huán)境濕度,依據(jù)設(shè)定的植物要求的濕度的上下限值,由單片機(jī)來控制灌溉開關(guān),從而調(diào)節(jié)濕度。當(dāng)土壤濕度高于上限值時(shí),自動關(guān)閉灌溉開關(guān)。2.1.2技術(shù)指標(biāo)系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)主要涉及傳感器測量精度和A/D轉(zhuǎn)換精度等,具體參數(shù)如下:(1)傳感器測量范圍:濕度:2090%RH;(2)傳感器測量精度:濕度:5.0%RH(2090%RH);(3)A/D轉(zhuǎn)換精度:8通道10位高速ADC,速度可達(dá)25萬次/秒;(4)電源管理:節(jié)點(diǎn)和傳感器均使用5V直流電源。2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)由土壤濕度傳感模塊、帶A/D單片機(jī)最小系統(tǒng)、液晶顯示模塊三大部分組成。如圖2-1所示,單片機(jī)最小系統(tǒng)作為系統(tǒng)的中樞,YL-69土壤濕度檢測模塊通過探頭對土壤濕度進(jìn)行檢測,并通過其內(nèi)置的信號處理電路把土壤濕度轉(zhuǎn)換成模擬信號,STC12C5A60S2單片機(jī)通過內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換模塊把模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理,并顯示在LCD液晶模塊上。當(dāng)土壤濕度值到達(dá)下限值時(shí),單片機(jī)啟動灌溉電路。 圖2-1 系統(tǒng)組成框圖3 節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)3.1硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)由以STC12C5A60S2系列單片機(jī)為核心的中心節(jié)點(diǎn)和傳感器檢測節(jié)點(diǎn)組成,它們均由Altium Designer 09進(jìn)行布線及畫PCB板8。3.1.1中心節(jié)點(diǎn)中心節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)如圖3-1所示,主要由STC12C5A60S2單片機(jī)、發(fā)光二極管、LCD1602、5V直流電源電路和串口通信電路組成。發(fā)光二極管用于當(dāng)土壤濕度低于預(yù)設(shè)的報(bào)警值時(shí)發(fā)光報(bào)警;LCD1602作為人機(jī)交互界面,顯示土壤濕度節(jié)點(diǎn)采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù);1x3矩陣鍵盤是控制器件,可以按相應(yīng)的按鍵進(jìn)行LCD1602顯示界面切換、預(yù)設(shè)報(bào)警值;5V電源電路采用7805作為直流穩(wěn)壓芯片,為單片機(jī)和土壤濕度模塊提供電源;串口通信電路使用MAX232作為電平轉(zhuǎn)換芯片,實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通信。圖3-1 中心節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖LED 3.1.2土壤濕度檢測節(jié)點(diǎn)土壤濕度節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)如圖3-2所示,主要由土壤濕度探頭、處理電路、5V直流電源和帶有A/D轉(zhuǎn)換功能的單片機(jī)組成。土壤濕度探頭通過插于土壤中以獲得一個(gè)信號,該信號經(jīng)過處理電路的處理后向STC12C5A60S2單片機(jī)傳送一個(gè)模擬電信號,最后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后獲得一個(gè)數(shù)字信號。5V直流電源電路用于為處理電路和A/D轉(zhuǎn)換電路提供電源。A/D轉(zhuǎn)換土壤濕度探頭直流電源圖3-2 溫度檢測節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖 3.1.3液晶顯示節(jié)點(diǎn)液晶顯示節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)如圖3-3所示,主要由STC12C5A60S2單片機(jī)、蜂鳴器、發(fā)光二極管、LCD1602液晶、和5V電源電路組成。STC12C5A60S2單片機(jī)負(fù)責(zé)把A/D轉(zhuǎn)換后的值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理;蜂鳴器用于當(dāng)濕度低于預(yù)設(shè)的報(bào)警值時(shí)發(fā)出聲音警報(bào);發(fā)光二極管用于當(dāng)濕度低于預(yù)設(shè)的報(bào)警值時(shí)發(fā)出光信號警報(bào);LCD1602液晶作為人機(jī)交互界面,顯示該節(jié)點(diǎn)采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和濕度報(bào)警值; 5V直流電源電路為LCD、單片機(jī)和報(bào)警電路提供電源。直流電源LCDSTC單片機(jī)報(bào)警電路圖3-3 濕度檢測節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖3.2主要功能電路3.2.1單片機(jī)最小系統(tǒng) STC12C5A60S2單片機(jī)是宏晶科技公司生產(chǎn)的單時(shí)鐘周期(1T)單片機(jī),是高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī),指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī),但速度快8-12倍,工作頻率范圍是035MHz9。它還具有高速SPI串行通信端口和硬件看門狗功能,采用宏晶最新的第六代加密技術(shù),有全球唯一ID號,無法解密,能完全滿足本系統(tǒng)低成本和相應(yīng)的功能要求,具體的特點(diǎn)如下:(1)增強(qiáng)型8051 CPU,單時(shí)鐘周期,指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī);(2)工作電壓:4.55.5V;(3)用戶應(yīng)用程序空間:60K字節(jié);(4)片上集成1280字節(jié)RAM;(5)通用I/O口36/40/44個(gè),每個(gè)I/O口驅(qū)動能力均可達(dá)到20mA,但整個(gè)芯片最大不要超過55mA;(6)在系統(tǒng)可編程(ISP)/在應(yīng)用可編程(IAP),無需專用編程器,無需專用仿真器,可通過串口直接下載用戶程序,數(shù)秒即可完成;(7)時(shí)鐘源:外部高精度時(shí)鐘,內(nèi)部R/C振蕩器(溫漂為5%10),精度要求不高時(shí)可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘;(8)共4個(gè)16位定時(shí)器:兩個(gè)與傳統(tǒng)8051兼容的定時(shí)/計(jì)數(shù)器,再加上2路PCA模塊可再實(shí)現(xiàn)2個(gè)16位定時(shí)器;(9)2個(gè)時(shí)鐘輸出口,可由T0的溢出在P3.4/T0輸出時(shí)鐘,可由T1的溢出在P3.5/T1輸出時(shí)鐘;(10)外部中斷I/O口7路,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,并新增支持上升沿中斷的PCA模塊;(11)通用全雙工異步串行口,可再用定時(shí)器或PCA軟件實(shí)現(xiàn)多串口;(12)工作溫度范圍:-40+85。圖3-4為STC12C5A60S2單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路圖。單片機(jī)最小系統(tǒng)由單片機(jī)、電源、復(fù)位電路、晶振電路組成,本設(shè)計(jì)所有單片機(jī)晶振電路都采用11.0592MHz的外部石英晶振。單片機(jī)最小系統(tǒng)的5V電源電路如圖3-5所示,S1為電路板的電源開關(guān),陶瓷電容C3和電解電容C2的作用是增強(qiáng)系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性,發(fā)光二極管D1作為電路板的電源指示燈。圖3-4 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖3-5 電源電路3.2.2土壤濕度檢測電路土壤濕度傳感器 又名:土壤水分傳感器、土壤墑情傳感器。主要用來測量土壤容積含水量,做土壤墑情監(jiān)測及農(nóng)業(yè)灌溉和林業(yè)防護(hù) 目前常用到的土壤濕度傳感器有 FDR 型和 TDR 型目前比較流行的是 FDR 型 FDRFrequency Domain Reflectometry頻域反射儀是一種用于測量土壤水分的儀器,它利用電磁脈沖原理、根據(jù)電磁波在介質(zhì)中傳播頻率來測量土壤的表觀介電常數(shù),從而得到土壤容積含水量v,F(xiàn)DR 具有簡便安全、快速準(zhǔn)確、定點(diǎn)連續(xù)、自動化、寬量程、少標(biāo)定等優(yōu)點(diǎn)。是一種值得推薦的土壤水分測定儀器。本系統(tǒng)采用雁凌公司生產(chǎn)的土壤濕度傳感器YL-69是一種 FDR 型傳感器。該傳感器的技術(shù)參數(shù)、應(yīng)用及特點(diǎn)如下:測量參數(shù):土壤容積含水率單 位: m3/m3量 程:20%90%RH 探針長度:5.3cm探針直徑:3mm探針材料:不銹鋼密封材料:環(huán)氧樹脂測量精度:5.0%RH工作溫度范圍:-2055工作電壓:3.35V工作電流:2126mA數(shù)字輸出信號:0.5V或5V模擬輸出信號:2.5V5V測量穩(wěn)定時(shí)間:2秒響應(yīng)時(shí)間:0;x-) for(y=1100;y0;y-);/*LCD1602寫命令程序*/void write_com(unsigned char com) lcden=0; lcdrs=0; lcdrw=0; P0=com; _nop_(); _nop_(); _nop_(); lcden=1; delay(10); lcden=0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); /*LCD1602寫數(shù)據(jù)程序*/void write_data(unsigned char date) lcden=0; lcdrs=1; lcdrw=0; P0=date; _nop_(); _nop_(); _nop_(); lcden=1; delay(10); lcden=0; _nop_(); _nop_(); _nop_();/*LCD1602初始化程序*/void InitLCD(void) unsigned char data i,k;write_com(0x01);write_com(0x38);write_com(0x0c);/開顯示,不顯示光標(biāo)write_com(0x06); /寫字符后,地址指針加一。整屏不移動write_com(0x80); /設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針for(i=0;i8;i+) write_data(tablei); delay(5);write_com(0xc0); /設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針for(k=0;k0;num-)write_com(0xC9+num);write_data(0x30+shidu%10);shidu=shidu/10;write_com(0xCC);write_data(%);串口通信源代碼:#includemain.hbit btUartSendFinishFlag = TRUE;extern uchar adc_low;void InitUart(void) TMOD = (TMOD&0x0F)|0x20; TH1 = 0xFA; /波特率9600 TL1 = 0xFA; SCON = 0x50; PCON = PCON|0x80; TR1 = 1; ES = 1;/*串口通訊*/void Uart(void) interrupt 4 if(TI=1) TI = 0; if(btUartSendFinishFlag=FALSE) SBUF = adc_low; btUartSendFinishFlag = TRUE; else RI = 0;報(bào)警電路源代碼:#includemain.hsbit led = P17;sbit bell = P36;unsigned char yushezhi = 50; /設(shè)定土壤濕度預(yù)設(shè)值 extern shidu;void baojing(void)if (shidu yushezhi)led = 0;bell = 0;else led = 1;bell = 1;參考文獻(xiàn)1廣州奧松電子有限公司.數(shù)字溫濕度傳感器DHT11G,2008.2北京雁凌電子有限公司.土壤濕度傳感器YL-69G,2008.3穆秀春,馮新宇,王宇. Altium Designer原理圖與PCB設(shè)計(jì)M. 北京:電子工業(yè)出版社, 2011.4陳純,卜佳俊,俞琦. 分布式傳感網(wǎng)絡(luò)前沿技術(shù)及實(shí)時(shí)應(yīng)用J. 國際學(xué)術(shù)前沿,2010,10(2): 50-53.5孫利民,李建中,陳渝,等. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)M. 北京:清華大學(xué)出版社,20056李建中,高宏. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展J計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展,2008,45(1):1-157IEEE 802.11 WLAN Task Guoup. Part 11:Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) SpecificationsS,1999.8蔡紹濱.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用M.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出社.2011.9中科院沈陽自動化所工業(yè)無線網(wǎng)EB/OLhttp:/www.industrialwireless.cn/,2011-10-2.10王漫,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)進(jìn)展 EB/OL. (2010-6-5)2012-2-20.http:/www.doc88. com/p-929298678971.html11陳桂友. 增強(qiáng)型8051單片機(jī)實(shí)用開發(fā)技術(shù)M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2010: 6-7.12華成英,童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京,高等教育出版社:2006.13 Dallas Semiconductor.DS18B20 High-Precision 1-Wire Digital ThermometerG,2008.致謝本論文是在我的導(dǎo)師張杏平老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。從課題的選擇到設(shè)計(jì)論文的最終完成,張老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。在大學(xué)受教期間,張老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo),同時(shí)在生活上給我親切的關(guān)懷。張老師豐富的知識面、見微知著的洞察力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和永不懈怠的工作作風(fēng)令我深受感染并受益匪淺。在此對我的導(dǎo)師致以崇高的敬意和衷心的感謝!感謝和我同窗一起奮斗的諸位好友,是他們在我的設(shè)計(jì)過程中和我一起探討問題,并指出我設(shè)計(jì)上的誤區(qū),使我及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并改正,沒有他們的支持我不可能有這么順利地完成任務(wù),在此表示深深的謝意。感謝我的家人,他們是我的堅(jiān)強(qiáng)后盾!感謝他們對我的默默支持和無私的付出!最后要感謝嘉應(yīng)學(xué)院給我提供良好的學(xué)習(xí)環(huán)境,讓度過人生中難忘的大學(xué)四年時(shí)光,祝母校蒸蒸日上!- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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