基于單片機(jī)的自動(dòng)澆花系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、濱江學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）英文文獻(xiàn)翻譯 英文題目Microcontroller Based Drip Irrigation System Using Smart Sensor 中文題目 基于單片機(jī)智能傳感器的滴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 余世安 學(xué) 號(hào) 院 系 濱江學(xué)院電子工程系 專 業(yè) 電子信息工程 指導(dǎo)教師 裴曉芳 職 稱 副教授 二一四 年 五 月 十七 日Microcontroller Based Drip Irrigation System Using Smart SensorNilesh R. Patel Rahul B. LanjewarAssist. Prof，電子與通信 JDIET，

2、Yavatmal，印度SSGMCE, Shegaon, I摘要：在過(guò)去的幾十年中，有快速生長(zhǎng)在技術(shù)方面在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。不同的監(jiān)視和控制系統(tǒng)安裝在為了提高產(chǎn)率。該收益率可能涉及許多因素。疾病是引起降低產(chǎn)量的主要因素之一。因此，開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)主要側(cè)重于預(yù)測(cè)疾病萌芽的開始。傳感器模塊，用于檢測(cè)不同的環(huán)境條件整個(gè)農(nóng)場(chǎng)和檢測(cè)到的數(shù)據(jù)利用單片機(jī)在液晶上顯示。無(wú)線微控制器傳送到整個(gè)農(nóng)場(chǎng)不同的環(huán)境條件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并分析中央系統(tǒng)。中央單元檢查當(dāng)前的數(shù)據(jù)與病情，以及是否匹配然后微控制器的命令進(jìn)行操作繼電器。傳感器模塊被測(cè)試的不同的溫度范圍內(nèi)，它被發(fā)現(xiàn)有中記錄的數(shù)值變化不大。無(wú)

3、線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移與引進(jìn)像各種障礙測(cè)試壁，金屬體，磁鐵等，并可以發(fā)現(xiàn)相同的數(shù)據(jù)傳送到中央處理單元，但有一定量的延遲。所開發(fā)的系統(tǒng)幾乎能預(yù)測(cè)疾病萌發(fā)開始。關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)；疾病監(jiān)測(cè)；單片機(jī)無(wú)線系統(tǒng)1引言大多數(shù)國(guó)家給農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)提供了基礎(chǔ)平臺(tái)，這是一個(gè)人生活的主要來(lái)源。它不僅提供食物，也有一些重要的原材料，農(nóng)業(yè)還提供了優(yōu)勢(shì)大型的就業(yè)。但在過(guò)去的幾十年里，觀察到的收益率沒(méi)有增加，而且在一些地區(qū)甚至下降。有許多因素為這產(chǎn)量低負(fù)責(zé)。這可能是由于化肥的濫用，耕地減少，破碎化農(nóng)業(yè)用地，農(nóng)業(yè)用水浪費(fèi)，低負(fù)值土壤肥沃，氣候變化或疾病等。這些病害是影響產(chǎn)量的主要不利因素。對(duì)于疾病影響，柑橘（橙）在馬哈拉施特拉州（印度）被認(rèn)為是在

4、在培養(yǎng)的柑橘品種最好地段。但由于真菌和病毒的疾病的人數(shù)已被觀察到對(duì)柑橘影響。根腐病，頸腐，腐果（棕色）由于疫霉菌引起流膠病是最重要因素。在季風(fēng)季節(jié)可以看出，發(fā)芽植物的疾病發(fā)病率相當(dāng)高的。不同的環(huán)境條件流膠病的增長(zhǎng)如下。l 溫度 - 2832 C l 土壤水分 - 約65%15天 l 相對(duì)濕度 80%流膠病的研究已經(jīng)表明，它生長(zhǎng)出現(xiàn)在特定的田野環(huán)境中。這環(huán)境依賴于特定的設(shè)定溫度，土壤濕度和相對(duì)濕度。因此，三個(gè)傳感器，溫度，土壤濕度，相對(duì)濕度，都被用于此系統(tǒng)。這些傳感器的測(cè)量值被提供給了微控制器?，F(xiàn)在，這些值顯示在液晶液晶顯示器（LCD），以及無(wú)線發(fā)送。微控制器驗(yàn)證測(cè)量值與參考集流膠病的發(fā)病情況。

5、如果它檢測(cè)到疾病開始萌發(fā)那么它的運(yùn)作蜂鳴器。本文共分為五個(gè)部分。第一部分引入該系統(tǒng)。它提供了系統(tǒng)的需要，基本主題，下一個(gè)部分是收集的一些以前開發(fā)的系統(tǒng)。系統(tǒng)的開發(fā)流程在第三部分進(jìn)行了討論，所有組分的描述和他們的要求被提到。第四部分代表數(shù)學(xué)模型和系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭g的比較。最后一節(jié)給出了結(jié)論。2 農(nóng)業(yè)的不同檢測(cè)系統(tǒng)從過(guò)去的幾十年里，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)方面出現(xiàn)了飛速的進(jìn)步。弄明開始利用以及各種檢測(cè)和控制系統(tǒng)增加農(nóng)作物的產(chǎn)量。對(duì)農(nóng)業(yè)的不同參數(shù)如溫度、相對(duì)濕度、二氧化碳、光檢測(cè)、土壤PH值等進(jìn)行檢測(cè)以及控制。在這里，回顧一些監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以幫助農(nóng)民提高產(chǎn)量。分層無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)被安裝到測(cè)量不同的土壤參數(shù)。底線放置

6、傳感器通過(guò)各種節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)送到基本節(jié)點(diǎn)?；竟?jié)點(diǎn)由8051單片機(jī)組成。使用相同的微控制器，一個(gè)密碼保護(hù)的水流量控制系統(tǒng)是使用雙音多頻研制（DTMF）技術(shù)。 DTMF音調(diào)是用于農(nóng)民和監(jiān)控站之間的通信。在其中一個(gè)Wi-Fi模塊系統(tǒng)，用于無(wú)線通信。該系統(tǒng)使用的Atmega控制器。它主要側(cè)重于通過(guò)發(fā)送不同的環(huán)境條件，選定的服務(wù)器路由器。一個(gè)其它系統(tǒng)的相同的控制器，監(jiān)測(cè)溫度和水的使用。測(cè)量值被采用ZigBee無(wú)線傳輸?shù)秸军c(diǎn)。根據(jù)站點(diǎn)水分由農(nóng)民作為設(shè)定預(yù)設(shè)值執(zhí)行電機(jī)和灌溉閥的控制作用。使用可編程幾口控制器（PIC）控制屋內(nèi)的環(huán)境。該系統(tǒng)設(shè)置最低介質(zhì)溫度，Tmax和Rhmin提供了一些參考。一旦這些引用違反

7、設(shè)置，那么控制器將命令傳達(dá)操作電路進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂菩袆?dòng)，提出了更高的農(nóng)作物產(chǎn)量的灌溉管理模式。該模型是基于評(píng)估土壤水分張力（SWT）產(chǎn)生的。PIC將修改基于SWT值的灌溉模式，模式是將以藍(lán)牙和GSM的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)采用PIC建議。將整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)異常情況通知給農(nóng)民，然后農(nóng)民可以采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧? 系統(tǒng)發(fā)展討論所開發(fā)系統(tǒng)（但不實(shí)施）被用來(lái)預(yù)測(cè)系統(tǒng)流膠病的萌發(fā)開始包括傳感單元，液晶，蜂鳴器，無(wú)線模塊和微控制器。傳感單元讀出的不同的大氣條件。它包括溫度傳感器，濕度傳感器和土壤濕度傳感器。讀數(shù)被給予微控制器（PIC16F877A）。單片機(jī)將顯示在LCD上讀取上述以及通過(guò)無(wú)線模塊（CC2500模塊）發(fā)送。

8、發(fā)射機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，在這里，在該圖中，所有的傳感器接口到微控制器。在必要時(shí)并不同的數(shù)值會(huì)在LCD上顯示的單片機(jī)將驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。微控制器溫度傳感器濕度傳感器濕氣傳感器LCD蜂鳴器無(wú)線模塊圖1發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)圖接收器包括無(wú)線模塊，串行通訊設(shè)備（RS-232）和人員的電腦。無(wú)線模塊將接收到這些不同的傳感器讀數(shù)，并通過(guò)RS232交給電腦。接收器如圖2所示。無(wú)線模塊采用標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議RS-232接口到中央處理單元（筆記本電腦）。無(wú)線模塊RS232電腦圖2 接收器在數(shù)據(jù)庫(kù)與的幫助下，將存儲(chǔ)不同的數(shù)據(jù)。同時(shí)這也會(huì)檢查的參考條件，并在其檢測(cè)的條件下，遞增計(jì)數(shù)器。因此它完全能檢測(cè)到流膠病發(fā)病的基本條

9、件，那么它會(huì)通過(guò)無(wú)線模塊命令微控制器，控制器將運(yùn)行蜂鳴器。A 濕度傳感器相對(duì)濕度是空氣中的水蒸氣的百分比，可以再空氣重給定溫度下保持總量的測(cè)量，單位為百分?jǐn)?shù)。SY-HS-200用于測(cè)量濕度。它如圖3所示。圖3 SY-HS-200濕度檢測(cè)其運(yùn)作供給直流5V，PIC單片機(jī)也將需要相同的電壓。其工作溫度范圍為0 60，這意味著它是適合于野外作業(yè)。它準(zhǔn)確地傳導(dǎo)束的濕度范圍從30 - 90，這是更經(jīng)常地找出種植土地內(nèi)。B 溫度傳感器國(guó)家半導(dǎo)體公司的LM35集成電路已被用于感測(cè)的溫度，如圖4所示。該LM35系列是精密集成電路溫度傳感器，其輸出電壓為線性正比于攝氏（）溫度。該LM35從而擁有在絕對(duì)溫度的校準(zhǔn)

10、線性溫度傳感器的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橐獪p去一個(gè)大的恒定電壓從它的輸出以獲得方便攝氏縮放，用戶并不需要。該LM35的額定工作在-55到+150C溫度范圍。這使得它適用于野外作業(yè)。圖4 LM35C 濕度傳感器濕度傳感器它被用來(lái)測(cè)量土壤的存在水分的水平。濕度傳感器為電阻和電容的自制橋梁。它示于圖5，在此鋁箔被用來(lái)充當(dāng)電容板及土壤作為電介質(zhì)。隨著水位或水分含量的增加，它會(huì)提高介質(zhì)的導(dǎo)電性從而降低整個(gè)板的電壓。為1的濕差重新改變，存在電容2.90 pF的變化。圖5 濕度傳感器在該項(xiàng)目中使用的微控制器是PIC16F877從單片機(jī)芯片系列。其背后還有選擇這款單片機(jī)眾多的原因。它具有14位內(nèi)核，40引腳DIP封裝，工作

11、在高達(dá)20 MHz它還具有閃存的擦寫目的。該微控制器是很容易組裝，程序，也是價(jià)格也很便宜。該擦除時(shí)間幾乎無(wú)法察覺(jué)，因?yàn)橐坏┬碌某绦蚣虞d到PIC的，舊的程序會(huì)自動(dòng)被立即刪除。F PIC 16F877APIC16F877A和它里面的368字節(jié)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）制成。所使用本程序內(nèi)的任何臨時(shí)變量存儲(chǔ)從而消除對(duì)外部存儲(chǔ)器的需要在RAM內(nèi)部?？梢源鎯?chǔ)程序代碼的大小是里面PIC16F877A ROM大約8K字。1字長(zhǎng)為14位是足夠多的系統(tǒng)。晶體振蕩器的速度，可以從直流20Mhz被連接到PIC微控制器。現(xiàn)在三個(gè)傳感器將讀取整個(gè)農(nóng)場(chǎng)數(shù)據(jù)在通過(guò)環(huán)境條件。無(wú)線單元。接收機(jī)具有相同的無(wú)線單元的發(fā)射機(jī)。接收到

12、的信號(hào)然后給中央單位(筆記本電腦)。它將顯示真正的時(shí)間值的環(huán)境條件,分析了數(shù)據(jù),儲(chǔ)存和命令操作單片機(jī)蜂鳴器如果目前的數(shù)據(jù)匹配流膠病疾病的萌發(fā)的參考條件。E 圖形用戶界面(GUI)這是發(fā)達(dá)國(guó)家為緩解農(nóng)民。登記到GUI后，農(nóng)民可以訪問(wèn)系統(tǒng)。由于農(nóng)民登錄到系統(tǒng)中，他/她將被引導(dǎo)到最小輸出窗口，如圖6所示，它顯示當(dāng)前時(shí)鐘的時(shí)間和所有的三個(gè)傳感器的實(shí)時(shí)讀數(shù)。選項(xiàng)提供給農(nóng)民查看記錄的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)中數(shù)據(jù)記錄設(shè)備也提供了。創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù),存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)。一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的窗口如圖7所示。它包括所有三個(gè)傳感器的讀數(shù)的確切時(shí)間閱讀。圖6 主要輸出窗口圖7 數(shù)據(jù)庫(kù)窗口4 性能分析A 土壤水分傳感器在水平自我的兩鋁板塊橋之間放置

13、在距離地面15厘米。板之間的距離是3厘米。然后慢慢從干土壤的含水率增加飽和。相同的步驟進(jìn)行了三個(gè)不同溫度T = 32C、37C、44C和獲得的結(jié)果是圖形化的形式，如圖8所示。濕敏元件幾乎在三種不同溫度下顯示相同的電壓范圍。因此，表明自我使水分傳感器的穩(wěn)定性，它顯示0.5 mV 10%水分變化的電壓變化。圖8 在不同水分下的變化B CC2500其是用于溫度，相對(duì)濕度和土壤濕度的實(shí)時(shí)值傳送到中央處理單元，即筆記本電腦的無(wú)線模塊。相同的模塊，用于在發(fā)射機(jī)部分，以及在接收器部分。該模塊然后測(cè)試等有所不同的距離發(fā)射器和接收部分之間，引入狀壁，金屬體和磁鐵等這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是表1在下面給出不同的障礙不同的條

14、件，在這里只濕度傳感器讀數(shù)被發(fā)送。觀察在接收器部分中的值后，可以發(fā)現(xiàn)，存在于在接收器部分，除了延遲在接收到的數(shù)據(jù)量接收到的值沒(méi)有差異。為發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的距離增加，并與采用不同的障礙，可以發(fā)現(xiàn)，不同的傳輸值的增加的延遲在它接收。發(fā)送數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)距離TX和RX(M)障礙第一次所需時(shí)間（s）濕度濕度070705-0.50070705墻0.50070705金屬0.75070705磁鐵1.00070715-0.75070715墻0.75070715金屬1.00070715磁鐵1.25070725-1.00070725墻1.00070725金屬1.50070725磁鐵2.00070735-2.00070735墻-070735金屬-070735磁鐵-5 結(jié)論所開發(fā)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本比目前市場(chǎng)上大多數(shù)其他系統(tǒng)有效的。它可以測(cè)量不同的環(huán)境條件。它包括測(cè)量大氣溫度，相對(duì)濕度和土壤溫度等系統(tǒng)使用的無(wú)線模塊的數(shù)據(jù)傳送，通信目的。因此它可以使用在空曠的原野，以及