基于單片機(jī)的節(jié)水灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 摘 要 自動(dòng)控制節(jié)水灌溉技術(shù)代表了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展?fàn)顩r，灌溉系統(tǒng)自動(dòng)化水平比較低下是制約我國高效農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要原因。本文就此問題研究了基于單片機(jī)的節(jié)水灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)對(duì)土壤濕度進(jìn)行監(jiān)控，并按照農(nóng)作物的要求進(jìn)行適時(shí)適量的灌水，其核心部分是單片機(jī)控制部分，主要對(duì)灌溉控制技術(shù)以及系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，軟件編程各個(gè)部分進(jìn)行深入的研究。 控制部分以單片機(jī)為核心，研制了一種基于單片機(jī)的節(jié)水灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)。介紹了系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)、單片機(jī)系統(tǒng)主機(jī)電路、數(shù)據(jù)采集處理電路、 I/了進(jìn)行大規(guī)模灌溉工程的監(jiān)控， 采用分布式控制模式，以提高控制系統(tǒng)的可靠性、降低系統(tǒng)的成本。 該套基于單片機(jī)控制的節(jié)水灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)造成本低，體積小、安裝方便、抗干擾性強(qiáng)、運(yùn)行可靠，相比其他控制方式來說，性價(jià)比高，更易形成產(chǎn)品，便于推廣應(yīng)用。這是我國灌溉自動(dòng)控制技術(shù)的一種新嘗試，為目前農(nóng)業(yè)在較低生產(chǎn)力水平的狀況下，向智能化、市場化方向發(fā)展開辟了一條新途徑。 關(guān)鍵詞： 度傳感器； A/樣；芯片 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 he of of of is s to to of of at CU is on CU is of is by in of of CU I/O we to of de It is to a to is to as is to be is a to an is to be on of on A/D 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 目 錄 摘 要 第 1 章 緒 論 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 題背景及研究的目的與意義 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 題背景 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 究的目的與意義 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 究內(nèi)容 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 水灌溉控制系統(tǒng)國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及存在問題 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第 2 章 灌溉系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 算機(jī)控制系統(tǒng)的基本形式 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 統(tǒng)總體方案 7 8 據(jù)采集部分 8 示部分 9 電電源單元 9 章小結(jié) 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第 3 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)概述 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 片機(jī) 的選擇及分析 11 片機(jī)的定義和特點(diǎn) 11 片機(jī)的發(fā)展概況 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 系統(tǒng)單片機(jī)的選擇 12 系統(tǒng)硬件電路部分 16 統(tǒng)的工作原理 16 片機(jī)主系統(tǒng)電路 17 鐘電路 17 據(jù)存儲(chǔ)的擴(kuò)展電路 18 據(jù)采集處理電路 19 20 磁離合器異步電動(dòng)機(jī) 21 機(jī)概念介紹 21 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 磁離合器電機(jī)結(jié)構(gòu)及原理 21 章小結(jié) 21 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 23 系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì) 23 樣子程序設(shè)計(jì) 25 據(jù)處理 26 集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 26 標(biāo)變換 27 30 31 章小結(jié) 33 結(jié) 論 34 參考文獻(xiàn) 35 致謝 36 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 第 1 章 緒 論 言 隨著中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及我國加入 業(yè)灌溉自動(dòng)化技術(shù)的要求越來越高，灌溉控制器在我國有著巨大的市場。節(jié)水灌溉控制器近期在中國應(yīng)朝著價(jià)格低，性能可靠操作簡便的方向發(fā)展。但從長遠(yuǎn)的利益考慮，新的只能化技術(shù)，傳感技術(shù)和農(nóng)業(yè)科技的引入應(yīng)用和普及 ，將會(huì)有智能化程度更高，性能更穩(wěn)定可靠的灌溉控制器出現(xiàn)。 經(jīng)過多年的發(fā)展，國外灌溉控制器已逐步趨于成熟系列化，但價(jià)格昂貴，國內(nèi)雖引進(jìn)一些，大多數(shù)是農(nóng)業(yè)示范區(qū)，單位。雖然國外生產(chǎn)的灌溉控制器性能越來越高， 但沒有考慮我國特殊的自然氣候土地資源農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)狀況等因素，因而國外引進(jìn)的灌溉控制器在國內(nèi)應(yīng)用并不普及。國內(nèi) 雖 然有多家研制灌溉器，但多數(shù)是小規(guī)模，試驗(yàn)和理論的探究應(yīng)用不夠普及。究其原因一則是開發(fā)性能完善的灌溉控制系統(tǒng)需要大量的人力和物力的投入，需要多部門，多學(xué)科的融合，這在一定程度上限制了性能的完善，適應(yīng)性強(qiáng)的控 制器的開發(fā)。其次是現(xiàn)在開發(fā)出來的灌溉控制器價(jià)格昂貴，農(nóng)民盡管知道能節(jié)省人力和灌溉用水提高產(chǎn)量，但由于一次性投入太大，多數(shù)農(nóng)民承受不起，這也在一定程度上限制了灌溉控制器的普及。綜上所述，西方發(fā)達(dá)國家在節(jié)水灌溉控制器的開發(fā)上已越來越成熟，而且發(fā)展趨勢是研制大型分布式控制系統(tǒng) 和小面積單片機(jī)控制系統(tǒng)，并能有通訊功能，能與上位機(jī)進(jìn)行通信，并可由危機(jī)對(duì)其編程操作。同時(shí)隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)為節(jié)水灌溉控制器的研制開辟了 廣闊 的應(yīng)用前景。而國內(nèi)在灌溉控制器的研制方面還沒有形成規(guī)模大，應(yīng)用范圍廣的成套 控制產(chǎn)品。國內(nèi)的一些高爾夫球場等大面積場地灌溉控制，一般引用國外現(xiàn)成的成套灌溉控制產(chǎn)品，而廣大農(nóng)村可根據(jù)我國國情和各地經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展的實(shí)際情況，采取簡單可行的節(jié)水灌溉控制措施及相應(yīng)的排灌機(jī)械和設(shè)備，大力發(fā)展可靠實(shí)用和操作簡便的節(jié)水灌溉控制器，這樣做不僅具有廣闊的市場，而且有巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。 現(xiàn)代智能型控制器是進(jìn)行灌溉系統(tǒng)田間管理的有效手段和工具，他可提高操作準(zhǔn)確性，有利于灌溉過程的科學(xué)管理，降低對(duì)操作者本身素質(zhì)要求。除了能大大減少勞動(dòng)量，更重要的是他能準(zhǔn)確，定時(shí)，定量高效地給作物自動(dòng)補(bǔ)充水分，以提高產(chǎn) 量，質(zhì)量，節(jié)水和節(jié)能。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 現(xiàn)代灌溉控制器的研究使用在我國的農(nóng)林及園藝為數(shù)不多，與發(fā)達(dá)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(dòng)化控制系統(tǒng)，也是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法來確定每天灌溉次數(shù)和每天灌溉量，如果灌溉量與作物實(shí)際需水量相比較少，便不能有效的促進(jìn)作物健康成長；而灌溉量太多，肥水流失，又會(huì)造成資源浪費(fèi)，同時(shí)傳統(tǒng)的灌溉法還需要相關(guān)的專家實(shí)時(shí)觀察并經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)生產(chǎn)，勞動(dòng)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 題背景及研究的目的與意義 題背景 生 命之起源，水為必要條件，沒有了水，地球上的生命將會(huì)枯竭。 隨著 21 世紀(jì)的到來，能源危機(jī)將接踵而至。比能源危機(jī)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(shí)間的推移和社會(huì)的發(fā)展繼續(xù)惡化。水資源危機(jī)已成為全球性的突出問題，利用科技手段緩解這一危機(jī)，將是人類主要的出路。 農(nóng)業(yè)是人類社會(huì)最古老的行業(yè)，是各行各業(yè)的基礎(chǔ)，也是人類頓以生存的最重要的行業(yè)。農(nóng)業(yè)的發(fā)展從長遠(yuǎn)來看很重要，一是水的問題，二是科技的問題。農(nóng)業(yè)的根本出路在科技，在教育。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(gè)大的發(fā)展，進(jìn)行一次新的農(nóng)業(yè)技術(shù)革命。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。灌溉系統(tǒng)自動(dòng)化水平較低是制約我國高效農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要原因。傳統(tǒng)的灌溉模式自動(dòng)化程度極低，基本上屬粗放的人工操作，即便對(duì)于給定的量，在操作中也無法進(jìn)行有效的控制，為了提高灌溉效率，縮短勞動(dòng)時(shí)間和節(jié)約水資源，必須發(fā)展節(jié)水灌溉控制技術(shù)。 現(xiàn)代智能型控制器是進(jìn)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(zhǔn)確性，有利于灌溉過程的科學(xué)管理，降低對(duì)操作者本身素質(zhì)的要求。除了能大大減少勞動(dòng)量，更重要 的是它能準(zhǔn)確、定時(shí)、定量、高效地給作物自動(dòng)補(bǔ)充水分，以提高產(chǎn)量、質(zhì)量，節(jié)水、節(jié)能。 現(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(dá)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(dòng)化控制系統(tǒng)，也是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)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(shí)際需水量相比太少，便不能有效的促進(jìn)作物健康成長 ;而灌溉量太多，肥水流失，又會(huì)造成資源浪費(fèi)，同時(shí)傳統(tǒng)的灌溉法還需要相關(guān)專家的實(shí)時(shí)觀察并經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)生產(chǎn)，勞動(dòng)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 。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)和傳感器的價(jià)格日益降低，可靠買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 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。用高新技術(shù)改造農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，實(shí)施節(jié)水灌溉已成為我國農(nóng)業(yè)乃至國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展帶戰(zhàn)略性的根本大事。本文旨在設(shè)計(jì)一套能對(duì)作物生長的土壤濕度進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控的系統(tǒng)，它能對(duì)作物進(jìn)行適時(shí)、適量的灌水，起到高效灌溉，節(jié)水、節(jié)能的作用。 究的目的與意義 農(nóng)業(yè) 是 人類社會(huì)最古老的行業(yè)，是各行各業(yè)的基礎(chǔ)，也是人類賴以生存的最重要的行業(yè)。農(nóng)業(yè)的發(fā)展從長遠(yuǎn)來看非常重要，一是水的問題，二是科技的問題 。農(nóng)業(yè)的根本出路在科技，在教育。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(gè)大的發(fā)展，進(jìn)行一次新的農(nóng)業(yè)技術(shù)革命。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。灌溉系統(tǒng)自動(dòng)化水平較低是制約我國高效農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要原因。傳統(tǒng)的灌溉模式自動(dòng)化程度極低，基本上屬粗放的人工操作，即便對(duì)于給定的量，在操作中也無法進(jìn)行有效的控制，為了提高灌溉效率，縮短勞動(dòng)時(shí)問和節(jié)約水資源，必須發(fā)展節(jié)水灌溉控制技術(shù)。 現(xiàn)代智能型控制器進(jìn)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(zhǔn)確性，有 利于灌溉過程的科學(xué)管理，降低對(duì)操作者本身素質(zhì)的要求。除了能大大減少勞動(dòng)量，更重要的是它能準(zhǔn)確、定時(shí)、定量、高效地給作物自動(dòng)補(bǔ)充分，以提高產(chǎn)量、質(zhì)量，節(jié)水、節(jié)能。 現(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(dá)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(dòng)化控制系統(tǒng)，也是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法來確定每天灌溉次數(shù)和每次灌溉最。如果灌溉量與作物實(shí)際需水量相比太少，便不能有效的促進(jìn)作物健康成長；而灌溉量太多，肥水流失，又會(huì)造成資源浪費(fèi)。同時(shí)傳統(tǒng)的灌溉法還需要相關(guān)專家的實(shí)時(shí)觀察并 經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)生產(chǎn)，勞動(dòng)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。 我國先后引進(jìn)了以色列、美國、法國、德國等國家的部分先進(jìn)灌溉控制設(shè)備，但價(jià)格昂貴，維護(hù)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(yīng)用特點(diǎn)。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(gè)農(nóng)業(yè)大國，中國研究開發(fā)自己的先進(jìn)的低成本、使用維護(hù)方便、系統(tǒng)功能強(qiáng)且擴(kuò)展容易的國產(chǎn)化數(shù)字式節(jié)水灌溉器是一項(xiàng)極有意義的工作。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)和傳感器的價(jià)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。用高新技術(shù)改造農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，實(shí)施節(jié)水灌溉己成為我國農(nóng)業(yè)乃至國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展帶戰(zhàn)略性的根本大事。本文旨在設(shè)計(jì)一套能對(duì)作物生長進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控的系統(tǒng)，它能對(duì)作物進(jìn)行適時(shí)、適量的灌水，起到高效灌溉、節(jié)水、節(jié)能的作用 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 究內(nèi)容 本設(shè)計(jì)需研究的內(nèi)容為： 節(jié)水灌溉自動(dòng)控制 系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r ； 節(jié)水灌溉自動(dòng) 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成，即選擇系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方案與硬件及軟件等方面的設(shè)計(jì)。在硬件方面，需研究整體硬件框圖以及各種器件的選型及連接方法；在軟件方面，要明確主程序及各個(gè)主要部分的流程 以及相應(yīng)的程序控制清單。 水灌溉控制系統(tǒng) 國內(nèi)外的 研究現(xiàn)狀 及存在問題 國內(nèi)自 20世紀(jì) 50年代即開始節(jié)水灌溉的研究，并對(duì)當(dāng)時(shí)主要農(nóng)作物的需水量和需水規(guī)律、灌溉制度進(jìn)行了許多試驗(yàn)研究，繪制了全國主要農(nóng)作物的需水量等值線圖，建立了全國灌溉試驗(yàn)資料數(shù)據(jù)庫。 20世紀(jì) 70年代主要集中在節(jié)水灌溉制度方面的研究。節(jié)水灌溉制度包括灌水時(shí)期、灌水定額和輪灌周期等內(nèi)容。根據(jù)水與作物生長、發(fā)育及產(chǎn)量間的關(guān)系，通過有限水量在作物生育期內(nèi)的最優(yōu)分配，以提高有限灌溉水屠下作物根系吸收轉(zhuǎn)化和光合作用向經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量轉(zhuǎn)化的效率為目標(biāo)，進(jìn) 而達(dá)到高產(chǎn)和高水分生產(chǎn)率。但此時(shí)期的研究是基于傳統(tǒng)的充分灌溉基礎(chǔ)上的。 20世紀(jì) 80年代開始，許多研究者放棄了充分灌溉的研究，轉(zhuǎn)向節(jié)水型劣態(tài)或亞劣態(tài)試驗(yàn)，結(jié)果表明與充分灌溉相比，節(jié)水灌溉條件下的產(chǎn)量降低并不嚴(yán)重。隨后，調(diào)虧灌溉技術(shù)發(fā)展很快。噴、微灌技術(shù)是當(dāng)今世界上節(jié)水效果最明顯的技術(shù)，是當(dāng)前諸多現(xiàn)代灌溉技術(shù)中省水率最高。應(yīng)用最為廣泛的灌溉方法，目前研究很多。如：噴灌水量分布均勻性評(píng)價(jià)指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)研究漫灌和噴灌條件下土壤養(yǎng)分運(yùn)移特征的初步研究川，研究了漫灌、噴灌入滲條件下，土壤養(yǎng)分運(yùn)移的特征；噴灌條件下小氣候變 化規(guī)律的研究，研究了最大溫差和最大相對(duì)濕度與噴灌時(shí)間、噴灌工作壓力、風(fēng)力、風(fēng)向以及光照強(qiáng)度的關(guān)系；噴灌條件下冬小麥生理特征及生態(tài)環(huán)境特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)研究。噴灌硬件設(shè)施方面的研究有：低壓管噴及其節(jié)水高產(chǎn)機(jī)理研究；水田自動(dòng)給水灌溉系統(tǒng)中非均勻出流問題的研究；田間噴管結(jié)合灌水技術(shù)體系的 研究 ；灌區(qū)灌溉中的模糊控制； 國的微灌技術(shù)在 70年代就有所研究發(fā)展。我國最早的滲灌工程是山西臨汾的龍子祠引泉工程和河南省濟(jì)源的合瓦地灌排工程。 1975年以后，山西省萬榮縣、河南省許昌市及江蘇省的常熟、雌寧、南通、 啟東、徐州等地進(jìn)行了滲灌試點(diǎn)。然而，這些試點(diǎn)僅限于試驗(yàn)階段，沒有得到廣泛應(yīng)用，而且也沒有采用自動(dòng)化控制的思想。 我國節(jié)水灌溉自動(dòng)化研究處于起步階段，自動(dòng)化程度低，目前開發(fā)的自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)還處于研制、試用階段。在開發(fā)的產(chǎn)品中有代表性的如中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究院聯(lián)合多家單位研制的 2000型溫室自動(dòng)灌溉施肥系統(tǒng)，具有手動(dòng)控制、程序控制和自動(dòng)控制等買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 多種灌溉系統(tǒng)模式，可按需要靈活應(yīng)用，在大連，北京等地已經(jīng)投入應(yīng)用，效果良好，但其成本較高，適用于溫室內(nèi)作物。由中國灌排技術(shù)開發(fā)公司開發(fā)的集中或分散式微灌自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)灌 溉計(jì)劃能自動(dòng)對(duì)微灌工程進(jìn)行監(jiān)視，控制和事故處理，其核心控制部件為 8098單片機(jī)。北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué)研制的自動(dòng)化灌溉控制系統(tǒng)是以 8031單片機(jī)為核心，可對(duì)多通道土壤水分進(jìn)行檢測，實(shí)現(xiàn)對(duì)多路通道進(jìn)行自動(dòng)灌溉控制的功能。但以上兩種系統(tǒng)選用的芯片功能較少，由于電路擴(kuò)展而使系統(tǒng)復(fù)雜化，而且系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。福建省水利建設(shè)技術(shù)中心研制的節(jié)水灌溉自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)和生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)行集成化與優(yōu)化配置，可對(duì)大田作物采取三種模式灌溉方式，即定時(shí)、恒濕及人工模式。北京奧特思達(dá)科技有限公司研制的我 國的微灌技術(shù)在 70年代就有所研究發(fā)展。我國最早的滲灌工程是山西臨汾的龍子祠引泉工程和河南省濟(jì)源的合瓦地灌排工程。 1975年以后，山西省萬榮縣、河南省許昌市及江蘇省的常熟、雌寧、南通、啟東、徐州等地進(jìn)行了滲灌試點(diǎn)。然而，這些試點(diǎn)僅限于試驗(yàn)階段，沒有得到廣泛應(yīng)用，而且也沒有采用自動(dòng)化控制的思想。 總之，在我國，雖然有多種灌溉控制器，但多數(shù)規(guī)模較小，局限于實(shí)驗(yàn)和理論的探討，而且開發(fā)出來的產(chǎn)品價(jià)格昂貴，農(nóng)民盡管知道能節(jié)能、節(jié)水、增產(chǎn)， 但由于一次性投資太大，多數(shù)農(nóng)民承受不起，所以根本無法普及應(yīng)用。 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； H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(duì)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 (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(dòng)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(dòng)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(duì)灌區(qū)用水進(jìn)行買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 監(jiān)測預(yù)報(bào)，實(shí)行動(dòng)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(dòng)化，并且普遍推行自動(dòng)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(duì)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(duì)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(duì)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 機(jī)對(duì)其施行控制。 我國 節(jié)水灌溉自動(dòng)控制器 研發(fā)行業(yè)與國外研發(fā)企業(yè)相比存在如下幾點(diǎn)問題 : 1、從中國整個(gè) 灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì) 行業(yè)的產(chǎn)品發(fā)展來看： 產(chǎn)品主要以仿制國外產(chǎn)品為主，缺乏自主創(chuàng)新 ; 2、技術(shù)開發(fā)體系沒有受到應(yīng)有的重視和規(guī)范： 一方面，技術(shù)開發(fā)規(guī)劃工作缺乏，預(yù)見性不強(qiáng)；另一方面，技術(shù)開發(fā)過程不規(guī)范，對(duì)開發(fā)周期、成本和風(fēng)險(xiǎn)等方面的控制有待加強(qiáng) ; 3、技術(shù)開發(fā)體系沒有受到應(yīng)有的重視和 規(guī)范： 一方面，技術(shù)開發(fā)規(guī)劃工作缺乏，預(yù)見性不強(qiáng)；另一方面，技術(shù)開發(fā)過程不規(guī)范，對(duì)開發(fā)周期、成本和風(fēng)險(xiǎn)等方面的控制有待加強(qiáng) ; 4、產(chǎn)品立項(xiàng)前的市場管理活動(dòng)沒有規(guī)范化： 市場信息收集和分析工作薄弱， 生產(chǎn)廠家 對(duì)新產(chǎn)品近 3往只有 1 5、產(chǎn)品研發(fā)缺乏一個(gè)整合企業(yè)資源的清晰的研發(fā)流程： 產(chǎn)品線建設(shè)明顯滯后于資源線的建設(shè) 6、專業(yè)研發(fā)人才缺乏： 在培養(yǎng)關(guān)鍵性研發(fā)人才上，缺少相應(yīng)的機(jī)制保障。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 第 2章 灌溉系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 算機(jī)控制系統(tǒng)的基本形式 計(jì)算 機(jī)控制系統(tǒng)的種類繁多，但歸納起來，目前實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制的方式基本上屬于下面五種形式： 1、 成套的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)品 : 目前世界上已出現(xiàn)了許多與硬件產(chǎn)品配套的，具有不同特點(diǎn)、適用于不同控制對(duì)象的軟件產(chǎn)品， 像 散系統(tǒng) )系統(tǒng)。 2、 以實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，由控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)在操作系統(tǒng)上運(yùn)行的實(shí)時(shí)應(yīng)用軟件 : 目前通用有一大批 類系統(tǒng)要求用戶自己編寫應(yīng)用程序，設(shè)計(jì)程序的流向，而由操作系統(tǒng)對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度和占先，循環(huán)處理，因此減少了應(yīng) 用軟件開發(fā)的難度。但要求程序員熟悉實(shí)時(shí)多任務(wù)編程技術(shù)，而且圖形界面不太好。 3、 集成的實(shí)時(shí)系統(tǒng)開發(fā)軟件 : 例如： 軟件制造商提供，是專門為實(shí)時(shí)服務(wù)的開發(fā)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境。系統(tǒng)本身已經(jīng)構(gòu)建了實(shí)現(xiàn)不同功能的軟件包、程序模塊和控鍵。用戶只需要按照規(guī)定方式，根據(jù)實(shí)際對(duì)象要求，調(diào)用相應(yīng)模塊，即可構(gòu)成應(yīng)用程序。 4、 在通用操作系統(tǒng)例 了 如 采用實(shí)時(shí)核實(shí)現(xiàn)程序的實(shí)時(shí)多任務(wù)特性。 5、 直接從系統(tǒng)的最底層采用高 級(jí)語言或匯編語言編制實(shí)時(shí)應(yīng)用程序 : 這種方法先把系統(tǒng)劃分層次，明確目標(biāo)，任務(wù)，對(duì)各個(gè)任務(wù)的子過程進(jìn)行結(jié)構(gòu)化編程，然后還要另外編寫計(jì)時(shí)、中斷、調(diào)度等控制程序。程序設(shè)計(jì)的難度和工作量很大，但整個(gè)程序?qū)τ谠O(shè)計(jì)人員來說是完全透明的，適應(yīng)性強(qiáng)。 統(tǒng)總體方案 根據(jù)實(shí)際情況及系統(tǒng)技術(shù)要求，擬采用 水灌溉 控制系統(tǒng)。 該系統(tǒng)采用 濕度檢測電路中的濕敏電阻對(duì)土壤濕度進(jìn)行買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 采集，所得電流信號(hào)經(jīng)處理得到可用的電壓信號(hào)，輸入到 A/統(tǒng)將檢測得土壤的濕度值，送到 而實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤濕度的監(jiān)測監(jiān)控，能進(jìn)行適度范圍設(shè)置和顯示，同時(shí)通過模糊控制算法實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵開關(guān)的只能控制。該電路主要由 源電路、濕度檢測電路、顯示電路、開關(guān)控制電路等組成。軟件選用匯編語言編程。單片機(jī)可將土壤濕度傳感器檢測到的土壤濕度模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并傳輸給控制系統(tǒng)檢測是否該灌溉。該系統(tǒng)靈活性強(qiáng)，成本低，可靠性高，在實(shí)際應(yīng)用中前景廣闊。 系統(tǒng)框圖如圖 種 植 物 的 土 壤 土 壤 濕 度 傳 感A / D 轉(zhuǎn) 換A T 8 9 C 5 1 單 片 機(jī)L E D 顯 示放 大 驅(qū) 動(dòng)電 磁 閥圖 統(tǒng)框圖 根據(jù)本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求來判斷是否需要對(duì)此微控器進(jìn)行片外程序存儲(chǔ)器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。若需要，則 對(duì) 外存儲(chǔ)器擴(kuò)展，以構(gòu)成控制系統(tǒng)的最基本部分。 若不需要，則單片機(jī)及其時(shí)鐘電路與復(fù)位電路等構(gòu)成最小系統(tǒng)。 據(jù)采集部分 一種 8位逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部具有鎖存控制的 8 路模擬開關(guān)，外接 8 路模擬輸入端，可同時(shí)對(duì) 8 路 0輸入模擬電壓信號(hào)分時(shí)進(jìn)行采集轉(zhuǎn)換，本系統(tǒng)只用到 路輸入通道。 換器的分辨率為 8位，最大不可調(diào)誤差小于士 1用單一 +5耗為 15必進(jìn)行零點(diǎn)和滿度調(diào)整。由于 出具有 其 8 位數(shù)據(jù)輸出引腳可直接與數(shù)據(jù)總線相連。 A/D 轉(zhuǎn)換器需外部控制啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)方能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這一啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)可由 同型號(hào)的 A/啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 的要求也不同，分脈沖啟動(dòng)和電平啟動(dòng)兩種， 用脈沖啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，只需給 A/(，加入正脈沖信號(hào)，即啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換開始后，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端 (號(hào)變低，轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)， 回高電平，以通知主機(jī)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量，這個(gè)信號(hào)可以作為 A/可以用作中斷請(qǐng)求信號(hào)。 本系統(tǒng)中 所示，采用等待延時(shí)方式。 0 片機(jī)的 的頻率是單片機(jī)時(shí)鐘頻率的 1/6，因此當(dāng)單片機(jī)的時(shí)鐘頻率采用 6入時(shí)鐘頻率 即為 生啟動(dòng)脈沖后需延時(shí) 100可讀取 A/ 8 位數(shù)據(jù)輸出引腳可直接與數(shù)據(jù)總線相連，地址譯碼引腳 A, B, C 分別與 74, B, 選通 p 為片選信號(hào)，在啟動(dòng) 換時(shí)，由單片機(jī)的寫信號(hào) 控制 地址鎖存和轉(zhuǎn)換啟動(dòng)。由于 在一起，因此 鎖存通道地址的同時(shí)也啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)，用單片機(jī)的讀信號(hào) 引腳一級(jí)或非門產(chǎn)生 的正脈沖作為以打開三態(tài)輸出鎖存器。 示部分 微機(jī)化測控系統(tǒng)中常用的測量數(shù)據(jù)的顯示器有發(fā)光二極管顯示器 (簡稱 數(shù)碼管 )和液晶顯示器 (簡稱 這兩種顯示器都具有線路簡單、耗電少、成本低、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，本系統(tǒng)輸出結(jié)果選用 4個(gè) 碼管有共陰共陽之分，本系統(tǒng)采用 8段共陰型 位數(shù)碼管內(nèi)部有 8 個(gè)發(fā)光二極管，公共端由 8 個(gè)發(fā)光二極管的陰極并接而成，正常顯示時(shí)公共端接低電平 (各發(fā)光二極管是否點(diǎn)亮取決于 外部有 10個(gè)引腳，其中 3, 8腳為公共端也稱位選端，其余8個(gè)引腳稱為段選端，當(dāng)要使某一位數(shù)碼管顯示某一數(shù)字 (0必須在這個(gè)數(shù)碼管的段選端加上與數(shù)字顯示數(shù)字對(duì)應(yīng)的 8位段選碼 (也稱字形碼 )，在位選端加上低電平即可。 電電源單元 采用變壓器、整流濾波及穩(wěn)壓等電路組成，分別給以上各部分提供所需要的電壓，可以提供 +5V, +12V, +40由于 電壓源 是現(xiàn)成的設(shè)備，可以在市場上訂制，所以不在涉及范圍內(nèi)，不再予以講述。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 章小結(jié) 本章首先介紹 了 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的 五種 基本形式 ， 根據(jù)實(shí)際情況與技術(shù)要求，畫出了 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，并擬定了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，包括數(shù)據(jù)采集單元、鍵盤及顯示單元、控制與執(zhí)行單元、系統(tǒng)各部分所需電源等輸入與輸出通道，并 對(duì)每一部分都進(jìn)行了較詳細(xì)的敘述。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 15 第 3章 系統(tǒng)硬件 電路 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的硬件 設(shè)計(jì) 概述 從總體上講，本系統(tǒng)硬件電路根據(jù) 技術(shù) 需求，由以 括為以單片機(jī)為主的主控電路、單片機(jī) 輸入 部分 接口電路、單片機(jī) 輸出 部分接口 電路。主控電路 是 以單片機(jī)為核心和必要的外圍接口電路組成的，包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、存儲(chǔ)器擴(kuò)展 （若需要） 、 復(fù)位電路等。 輸入 部分 接口電路包括各種模擬信號(hào)，數(shù)字信號(hào)與單片機(jī)的接口信號(hào)調(diào)理電路以及按鍵接口電路。 輸出 部分接口電路包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，電磁閥驅(qū)動(dòng)電路， 中各種接口電路設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。 從硬件具體組成來看，整個(gè)硬件電路包括主控電路 部分 (主要由 字接口、模擬接口組成 )、 土壤濕度 信號(hào)采集電路部分 (主要由 濕度 傳感器 、必要的數(shù)字接口電路組成 )、 時(shí)鐘電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)擴(kuò)展電路、 片機(jī)的選擇及分析 片機(jī)的定義和特點(diǎn) 所謂單片機(jī)就是把 存器、 I/O 接口電路集成在一塊集成電路芯片上，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)的主要特點(diǎn)有： 1、 集成度高、功能強(qiáng) 微型計(jì)算機(jī)通常由中央處理器 (存儲(chǔ)器 (及 I/O 接口組成，其各部分分別集成在不同的芯片上。例如，大家熟悉的 型計(jì)算機(jī)就是由 儲(chǔ)器 ( 芯片組成的，單片機(jī)則不同，它把 I/及定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器都集成在一個(gè)芯片上。目前應(yīng)用得最多的是 列單片機(jī)。 和微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行比較，單片機(jī)不僅體積大大減小，而且功能大為增強(qiáng)。 計(jì)數(shù)器為 16 位，而 型計(jì)算機(jī)只有 8 位， 列單片機(jī)中不但有 4 個(gè)并行 I/O 接口，而且還有串行接口，且時(shí)鐘頻率可達(dá) 12 2、 結(jié)構(gòu)合理 目前單片機(jī)大多采用 構(gòu)。這是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器相互獨(dú)立的一種結(jié)構(gòu)。而在許多微型計(jì)算機(jī) (如 )中，大都采用兩類存儲(chǔ)器 合買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 16 二為一 (即統(tǒng)一編址 )的方式。單片機(jī)采用上述結(jié)構(gòu)主要有 四點(diǎn) 好處 存儲(chǔ)量大、速度快、抗干擾性 、 強(qiáng)指令豐富。 片機(jī)的發(fā)展概況 自從 1974 年 12 月美國仙童 (公司第一個(gè)推出 8 位單片機(jī) 來，單片機(jī)以驚人的速度發(fā)展，從 4 位機(jī)、 8 位機(jī)發(fā)展到 16 位機(jī)、 32 位機(jī)，集成度越來越高，功能越來越強(qiáng)，應(yīng)用范圍越來越廣。到目前為止，單片機(jī)的發(fā)展主要可分為以下四個(gè)階段 : 第一階段 :4 位單片機(jī)。這種單片機(jī)的特點(diǎn)是價(jià)格便宜，控制功能強(qiáng)，片內(nèi)含有多種I/O 接口，如并行 I/O 接口、串行 I/O 接口 、定 時(shí) 計(jì)數(shù)器接口、中斷功能接口等。根據(jù)不同用途，還配有許多專用接口，如打印機(jī)接口、鍵盤及顯示器接口， 編程邏輯陣列 )譯碼輸出接口，有些甚至還包括 A/D, D/A 轉(zhuǎn)換， 相環(huán) )，聲音合成等電路。豐富的 I/O 功能大大地增強(qiáng)了 4 位單片機(jī)的控制功能，從而使外部接口電路極為簡單