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

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 摘 要 自動控制節(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)水灌溉自動控制系統(tǒng)，系統(tǒng)對土壤濕度進(jìn)行監(jiān)控，并按照農(nóng)作物的要求進(jìn)行適時適量的灌水，其核心部分是單片機(jī)控制部分，主要對灌溉控制技術(shù)以及系統(tǒng)的硬件設(shè)計，軟件編程各個部分進(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)水灌溉自動控制系統(tǒng)造成本低，體積小、安裝方便、抗干擾性強(qiáng)、運行可靠，相比其他控制方式來說，性價比高，更易形成產(chǎn)品，便于推廣應(yīng)用。這是我國灌溉自動控制技術(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 號交流 401339828 或 11970985 3 目 錄 摘 要 第 1 章 緒 論 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 題背景及研究的目的與意義 錯誤 !未定義書簽。 題背景 錯誤 !未定義書簽。 究的目的與意義 錯誤 !未定義書簽。 究內(nèi)容 錯誤 !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 錯誤 !未定義書簽。 第 2 章 灌溉系統(tǒng)總體設(shè)計方案 錯誤 !未定義書簽。 算機(jī)控制系統(tǒng)的基本形式 錯誤 !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) 錯誤 !未定義書簽。 第 3 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 錯誤 !未定義書簽。 系統(tǒng)的硬件設(shè)計概述 錯誤 !未定義書簽。 片機(jī) 的選擇及分析 11 片機(jī)的定義和特點 11 片機(jī)的發(fā)展概況 錯誤 !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 磁離合器異步電動機(jī) 21 機(jī)概念介紹 21 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 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 23 系統(tǒng)的主程序設(shè)計 23 樣子程序設(shè)計 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)對其編程操作。同時隨著人工智能技術(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，降低對操作者本身素質(zhì)要求。除了能大大減少勞動量，更重要的是他能準(zhǔn)確，定時，定量高效地給作物自動補(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)和每天灌溉量，如果灌溉量與作物實際需水量相比較少，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，又會造成資源浪費，同時傳統(tǒng)的灌溉法還需要相關(guān)的專家實時觀察并經(jīng)驗指導(dǎo)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 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間的推移和社會的發(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)的灌溉模式自動化程度極低，基本上屬粗放的人工操作，即便對于給定的量，在操作中也無法進(jìn)行有效的控制，為了提高灌溉效率，縮短勞動時間和節(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，降低對操作者本身素質(zhì)的要求。除了能大大減少勞動量，更重要 的是它能準(zhǔn)確、定時、定量、高效地給作物自動補(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(jìn)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(dǎo)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 。 隨著計算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的迅猛發(fā)展，計算機(jī)和傳感器的價格日益降低，可靠買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 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)計一套能對作物生長的土壤濕度進(jìn)行自動監(jiān)控的系統(tǒng)，它能對作物進(jìn)行適時、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)的灌溉模式自動化程度極低，基本上屬粗放的人工操作，即便對于給定的量，在操作中也無法進(jìn)行有效的控制，為了提高灌溉效率，縮短勞動時問和節(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，降低對操作者本身素質(zhì)的要求。除了能大大減少勞動量，更重要的是它能準(zhǔn)確、定時、定量、高效地給作物自動補(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)和每次灌溉最。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(jìn)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(dǎo)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。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)水灌溉器是一項極有意義的工作。隨著計算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的迅猛發(fā)展，計算機(jī)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。用高新技術(shù)改造農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，實施節(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)計一套能對作物生長進(jìn)行自動監(jiān)控的系統(tǒng)，它能對作物進(jìn)行適時、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 號交流 401339828 或 11970985 8 究內(nèi)容 本設(shè)計需研究的內(nèi)容為： 節(jié)水灌溉自動控制 系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r ； 節(jié)水灌溉自動 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成，即選擇系統(tǒng)設(shè)計的基本方案與硬件及軟件等方面的設(shè)計。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，并對當(dāng)時主要農(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，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價指標(biāo)的實驗研究漫灌和噴灌條件下土壤養(yǎng)分運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濕度與噴灌時間、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)境特點的實驗研究。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。然而，這些試點僅限于試驗階段，沒有得到廣泛應(yīng)用，而且也沒有采用自動化控制的思想。 我國節(jié)水灌溉自動化研究處于起步階段，自動化程度低，目前開發(fā)的自動灌溉控制系統(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型溫室自動灌溉施肥系統(tǒng)，具有手動控制、程序控制和自動控制等買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 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監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)灌 溉計劃能自動對微灌工程進(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)研制的自動化灌溉控制系統(tǒng)是以 8031單片機(jī)為核心，可對多通道土壤水分進(jìn)行檢測，實現(xiàn)對多路通道進(jìn)行自動灌溉控制的功能。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)水灌溉自動化控制系統(tǒng)，其應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)，自動控制技術(shù)和生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)行集成化與優(yōu)化配置，可對大田作物采取三種模式灌溉方式，即定時、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。然而，這些試點僅限于試驗階段，沒有得到廣泛應(yīng)用，而且也沒有采用自動化控制的思想。 總之，在我國，雖然有多種灌溉控制器，但多數(shù)規(guī)模較小，局限于實驗和理論的探討，而且開發(fā)出來的產(chǎn)品價格昂貴，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)基本由計算機(jī)自動控制運行，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，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)行買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 監(jiān)測預(yù)報，實行動態(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、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，澆水時間可按日期設(shè)定每次每路灌水起止時聞，操作便于小規(guī)模經(jīng)營。計算機(jī)化操作運行精密、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)對其施行控制。 我國 節(jié)水灌溉自動控制器 研發(fā)行業(yè)與國外研發(fā)企業(yè)相比存在如下幾點問題 : 1、從中國整個 灌溉系統(tǒng)設(shè)計 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，對開發(fā)周期、成本和風(fēng)險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，對開發(fā)周期、成本和風(fēng)險等方面的控制有待加強(qiáng) ; 4、產(chǎn)品立項前的市場管理活動沒有規(guī)范化： 市場信息收集和分析工作薄弱， 生產(chǎn)廠家 對新產(chǎn)品近 3往只有 1 5、產(chǎn)品研發(fā)缺乏一個整合企業(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 號交流 401339828 或 11970985 11 第 2章 灌溉系統(tǒng)總體設(shè)計方案 算機(jī)控制系統(tǒng)的基本形式 計算 機(jī)控制系統(tǒng)的種類繁多，但歸納起來，目前實現(xiàn)計算機(jī)控制的方式基本上屬于下面五種形式： 1、 成套的計算機(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、適用于不同控制對象的軟件產(chǎn)品， 像 散系統(tǒng) )系統(tǒng)。 2、 以實時操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，由控制系統(tǒng)設(shè)計人員設(shè)計在操作系統(tǒng)上運行的實時應(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)計程序的流向，而由操作系統(tǒng)對應(yīng)用程序進(jìn)行實時調(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時多任務(wù)編程技術(shù)，而且圖形界面不太好。 3、 集成的實時系統(tǒng)開發(fā)軟件 : 例如： 軟件制造商提供，是專門為實時服務(wù)的開發(fā)環(huán)境和運行環(huán)境。系統(tǒng)本身已經(jīng)構(gòu)建了實現(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)實際對象要求，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 采用實時核實現(xiàn)程序的實時多任務(wù)特性。 5、 直接從系統(tǒng)的最底層采用高 級語言或匯編語言編制實時應(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)，對各個任務(wù)的子過程進(jìn)行結(jié)構(gòu)化編程，然后還要另外編寫計時、中斷、調(diào)度等控制程序。程序設(shè)計的難度和工作量很大，但整個程序?qū)τ谠O(shè)計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土壤濕度進(jìn)行買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 采集，所得電流信號經(jīng)處理得到可用的電壓信號，輸入到 A/統(tǒng)將檢測得土壤的濕度值，送到 而實現(xiàn)對土壤濕度的監(jiān)測監(jiān)控，能進(jìn)行適度范圍設(shè)置和顯示，同時通過模糊控制算法實現(xiàn)對水泵開關(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) 動電 磁 閥圖 統(tǒng)框圖 根據(jù)本設(shè)計的技術(shù)要求來判斷是否需要對此微控器進(jìn)行片外程序存儲器及數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展。若需要，則 對 外存儲器擴(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，可同時對 8 路 0輸入模擬電壓信號分時進(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轉(zhuǎn)換信號方能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這一啟動轉(zhuǎn)換信號可由 同型號的 A/啟動轉(zhuǎn)換信號買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 的要求也不同，分脈沖啟動和電平啟動兩種， 用脈沖啟動轉(zhuǎn)換，只需給 A/(，加入正脈沖信號，即啟動 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換開始后，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端 (號變低，轉(zhuǎn)換結(jié)束時， 回高電平，以通知主機(jī)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量，這個信號可以作為 A/可以用作中斷請求信號。 本系統(tǒng)中 所示，采用等待延時方式。 0 片機(jī)的 的頻率是單片機(jī)時鐘頻率的 1/6，因此當(dāng)單片機(jī)的時鐘頻率采用 6入時鐘頻率 即為 生啟動脈沖后需延時 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，在啟動 換時，由單片機(jī)的寫信號 控制 地址鎖存和轉(zhuǎn)換啟動。由于 在一起，因此 鎖存通道地址的同時也啟動轉(zhuǎn)換，在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時，用單片機(jī)的讀信號 引腳一級或非門產(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，本系統(tǒng)輸出結(jié)果選用 4個 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 個發(fā)光二極管，公共端由 8 個發(fā)光二極管的陰極并接而成，正常顯示時公共端接低電平 (各發(fā)光二極管是否點亮取決于 外部有 10個引腳，其中 3, 8腳為公共端也稱位選端，其余8個引腳稱為段選端，當(dāng)要使某一位數(shù)碼管顯示某一數(shù)字 (0必須在這個數(shù)碼管的段選端加上與數(shù)字顯示數(shù)字對應(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 號交流 401339828 或 11970985 14 章小結(jié) 本章首先介紹 了 計算機(jī)控制系統(tǒng)的 五種 基本形式 ， 根據(jù)實際情況與技術(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 號交流 401339828 或 11970985 15 第 3章 系統(tǒng)硬件 電路 設(shè)計 系統(tǒng)的硬件 設(shè)計 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，數(shù)字信號與單片機(jī)的接口信號調(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)動電路，電磁閥驅(qū)動電路， 中各種接口電路設(shè)計的好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。 從硬件具體組成來看，整個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 )、 時鐘電路、數(shù)據(jù)存儲擴(kuò)展電路、 片機(jī)的選擇及分析 片機(jī)的定義和特點 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)成一個完整的微型計算機(jī)。單片機(jī)的主要特點有： 1、 集成度高、功能強(qiáng) 微型計算機(jī)通常由中央處理器 (存儲器 (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 型計算機(jī)就是由 儲器 ( 芯片組成的，單片機(jī)則不同，它把 I/及定時器 /計數(shù)器都集成在一個芯片上。目前應(yīng)用得最多的是 列單片機(jī)。 和微型計算機(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)。 計數(shù)器為 16 位，而 型計算機(jī)只有 8 位， 列單片機(jī)中不但有 4 個并行 I/O 接口，而且還有串行接口，且時鐘頻率可達(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)存儲器與程序存儲器相互獨立的一種結(jié)構(gòu)。而在許多微型計算機(jī) (如 )中，大都采用兩類存儲器 合買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 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 好處 存儲量大、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階段 : 第一階段 :4 位單片機(jī)。這種單片機(jī)的特點是價格便宜，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 計數(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