《農(nóng)業(yè)自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)（論文）7300字》

緒論 1.1選題的意義灌溉系統(tǒng)能夠探測信息，如作物缺水信息等，并據(jù)此實(shí)施精確地控制灌溉，意義在于提高水資源的利用效率，有利于減輕人力灌溉的勞動(dòng)強(qiáng)度，有利于提高灌溉生產(chǎn)效益。使用PLC對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行控制，使系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)能力以及抗干擾能力夠能得到有效的保障。灌溉系統(tǒng)很重要：確保澆水系統(tǒng)布置及運(yùn)轉(zhuǎn)良好，能夠根據(jù)不同植物施以適量的灌溉。例如，多肉植物是非常耐寒的植物，并且在低頻度的維護(hù)中依舊生長良好，而相對(duì)的蕨類植物在同樣環(huán)境中就很難存活。水資源短缺是對(duì)于人類社會(huì)而言是一道無解的難題，農(nóng)業(yè)作為現(xiàn)代社會(huì)的重要組成部分，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水問題上起著一定的作用。中國是一個(gè)缺水大國，由于人均水資源嚴(yán)重短缺，中國的水資源匱乏,該來源的現(xiàn)狀已接近國際公認(rèn)的水壓警戒線。同時(shí)，中國的農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)施比較過時(shí)，還有管理水平低，灌溉方法更廣泛，浪費(fèi)水資源等特點(diǎn)，這使得灌溉水資源利用率不高。其中灌溉用水占農(nóng)業(yè)用水的比例很大，缺水與農(nóng)業(yè)灌溉和浪費(fèi)形成鮮明對(duì)比。灌溉自動(dòng)化可能是巨大的工程，有利于降低灌溉時(shí)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，減少灌溉用水的浪費(fèi)，這也是灌溉管理的現(xiàn)代化和灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢和方向。在農(nóng)民自己需要澆水的同時(shí)，需要大量的時(shí)間和資源，農(nóng)民經(jīng)常外出打工，因?yàn)橹悄苻r(nóng)業(yè)低，需要大量的勞動(dòng)力，所以在這種矛盾中我們啟動(dòng)了智能抽水灌溉系統(tǒng)，目的是解放農(nóng)民手中，讓他們有更多的時(shí)間來到農(nóng)民工，增加家庭收入。目前,我國農(nóng)業(yè)用水比重已從1980年的88%下降到目前的70%左右,用水比重在今后仍會(huì)下降，干旱缺水的局面不可逆轉(zhuǎn)，我國農(nóng)業(yè)灌溉用水量大,灌溉效率低下和用水浪費(fèi)的問題普遍存在，因而，通過采用現(xiàn)代節(jié)水灌溉技術(shù)改造傳統(tǒng)灌溉農(nóng)業(yè),實(shí)現(xiàn)適時(shí)量的“精細(xì)灌溉”,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.2國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀在我國，植物需水量的研究尚為空白，缺乏精確的灌溉定額和植物需水量數(shù)據(jù)。在美國多數(shù)城市，常見園林植物在何時(shí)、何地、何種氣候條件下需要多少灌水量都有精確的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是制定整個(gè)園林節(jié)水方案的基礎(chǔ)。而在我國，只有少數(shù)幾個(gè)城市在做植物灌溉兩的研究，而且僅局限于\t"/detail/2011815/_blank"草坪草等少數(shù)植物。在各大高校雖然也有相關(guān)的研究，參與者寥寥，談不上什么成果。因此，何時(shí)何地何種作物灌多少水，在國內(nèi)就成了憑經(jīng)驗(yàn)，甚至感覺決定的事，采用再先進(jìn)的灌溉節(jié)水設(shè)備也只能是減少灌水過程中水的損失，并不能實(shí)現(xiàn)真正意義上的節(jié)水灌溉。城市管理者未認(rèn)識(shí)到\t"/detail/2011815/_blank"園林節(jié)水的重要性，園林\t"/detail/2011815/_blank"設(shè)計(jì)者和\t"/detail/2011815/_blank"施工者大多并非專業(yè)人士。常用的節(jié)水方法也未得到大范圍推廣，灌溉方法落后的問題比較嚴(yán)重，用水浪費(fèi)現(xiàn)象普遍；缺乏專業(yè)的園林灌溉規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工隊(duì)伍；對(duì)灌溉系統(tǒng)自動(dòng)化控制缺乏認(rèn)識(shí)；灌溉管理環(huán)節(jié)薄弱；城市園林用水系統(tǒng)不完善，水資源利用率低等問題。此項(xiàng)系統(tǒng)主要是對(duì)降水在空間和時(shí)間上的不均勻或者自然降水上的不足進(jìn)行彌補(bǔ)，確保植物在生長的時(shí)候需要的水分可以適量適時(shí)的得到供應(yīng)。尤其是在一些氣候比較干旱、降水量較少的地區(qū)，將灌溉系統(tǒng)建立起來是非常必要的。盡管一些地區(qū)的降水量較為充足，但是降水量不夠均勻，這樣也會(huì)對(duì)植物的生長上帶來一定的影響。但是對(duì)于智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的重要性,很多工程部門并沒有重視起來。1.3論文框架設(shè)計(jì)首先搜集查閱與該課題相關(guān)的文獻(xiàn)資料，對(duì)該課題有一個(gè)大概的掌握，通過閱覽其理論意義，研究現(xiàn)狀等文獻(xiàn)資料對(duì)該課題有更深一步的了解。其次對(duì)本文的行文進(jìn)行構(gòu)思，對(duì)整篇文章有一個(gè)整體的把握，按需求分析，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)實(shí)施的大致思路來行文，并在每一模塊中進(jìn)行具體的邏輯構(gòu)思。最后通過對(duì)算法的實(shí)現(xiàn)，環(huán)境的部署來實(shí)現(xiàn)該智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)。

2需求分析 2.1系統(tǒng)工作原理灌溉系統(tǒng)的具體工作原理如下：

（1）通過土壤水分控制灌溉設(shè)施的啟停。土壤濕度也受土壤孔隙毛細(xì)力和土壤顆粒重力的影響。土壤引力越大，土壤含水量越低。土壤吸力越小，土壤孔隙中的水分越多，土壤水分含量越高。由于土壤質(zhì)量不同，含水量不同，土壤濕度傳感器對(duì)土壤水分檢測具有滯后效應(yīng)。因此，在灌溉區(qū)域，系統(tǒng)設(shè)置多個(gè)土壤濕度傳感器。當(dāng)超過70％的濕度傳感器達(dá)到系統(tǒng)的設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)將土壤濕度平均以確定灌溉設(shè)施的啟動(dòng)和停止;當(dāng)少于70％的濕度傳感器達(dá)到系統(tǒng)設(shè)置時(shí)，系統(tǒng)將使用單個(gè)濕度傳感器的濕度值確定當(dāng)?shù)毓喔仍O(shè)施的啟停。

（2）高溫期間，為了顯著提高植物的光合速率和水分利用效率，應(yīng)避免高溫和干旱脅迫因素的交匯。在32°至42°的高溫下，光合作用急劇下降，植物降溫效果下降。因此，溫度系統(tǒng)閾值設(shè)置為32°。系統(tǒng)應(yīng)在灌溉區(qū)域內(nèi)均勻設(shè)置多個(gè)溫度傳感器。當(dāng)超過70％的溫度傳感器達(dá)到系統(tǒng)閾值時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)灌溉設(shè)施;當(dāng)溫度傳感器的值低于70％達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)將使用單個(gè)溫度傳感器的濕度值來確定當(dāng)濕度值達(dá)到溫度系統(tǒng)的閾值時(shí)，本地區(qū)開始啟動(dòng)。否則，當(dāng)?shù)氐墓喔仍O(shè)施沒有啟動(dòng)。 2.2系統(tǒng)功能分析 本文選擇C40C可編程控制器作為灌溉系統(tǒng)的核心控制。它具有24點(diǎn)（X0?X23）輸入，16點(diǎn)（Y0?Y15）輸出，帶有RS232端口和日歷/時(shí)鐘功能，電源為24V。太陽能電池板可控制4個(gè)A/D和4個(gè)D/A與此同時(shí)。該系統(tǒng)可以輕松擴(kuò)展輸入和輸出端口。除了系統(tǒng)中的溫度和濕度傳感器外，輸入和輸出信號(hào)都是開關(guān)信號(hào)。根據(jù)灌溉控制系統(tǒng)的要求，該系統(tǒng)由以下部件組成：PLC控制器C40C，DC24V太陽能電池板電源，數(shù)據(jù)采集設(shè)備（包括土壤濕度傳感器，空氣溫度傳感器，雨量傳感器），各種類型的按鈕和執(zhí)行輸出裝置（包括電磁閥，驅(qū)動(dòng)泵的電機(jī)和警報(bào)裝置是警報(bào)指示燈閃爍或警鐘）。燈亮表示當(dāng)前系統(tǒng)處于相應(yīng)的工作狀態(tài)。系統(tǒng)中，電機(jī)采用太陽能啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)繼電器接通，2s后繼電器斷開，繼電器接通，完成太陽能啟動(dòng)。手動(dòng)灌溉模式是指當(dāng)前灌溉系統(tǒng)的手動(dòng)控制，具有手動(dòng)設(shè)定每個(gè)電磁閥開啟時(shí)間和開啟順序的功能。當(dāng)電磁閥關(guān)閉時(shí)，相應(yīng)的指示燈亮起。當(dāng)電磁閥關(guān)閉時(shí)，指示燈熄滅。當(dāng)雨量傳感器發(fā)出下雨的信號(hào)時(shí)，灌溉將停止，并且雨水報(bào)警器將報(bào)警。自動(dòng)灌溉模式是指系統(tǒng)控制器采集土壤濕度傳感器獲得的土壤濕度信號(hào)，并將其與適合作物生長的設(shè)定土壤濕度進(jìn)行比較，然后決定是否灌溉并自動(dòng)控制土壤濕度傳感器的啟動(dòng)和停止電機(jī)和電磁閥。在該系統(tǒng)中，使用2000YZ土壤負(fù)壓傳感器來測量土壤濕度。其測量范圍為0--85kPa。一般來說，當(dāng)吸土量大于-70kPa時(shí)，土壤需要補(bǔ)水，否則會(huì)影響植物的正常生長，基本可以滿足植物的需水量范圍。2000YZ土壤負(fù)壓傳感器的輸出為0-50mv，測量深度為200-2000mm，工作環(huán)境為0-500°C，總精度為±2％。在該系統(tǒng)中，由濕度傳感器獲得的土壤濕度信號(hào)被放置在PLC的數(shù)據(jù)寄存器DT0中，設(shè)定的土壤濕度的上限值被放置在DT4中，下限值被放置在DT2中，并且可以給出相應(yīng)的指示燈來確定土壤當(dāng)前是否缺水。在植物的開花期，土壤負(fù)壓表示最佳土壤含水量為-50kPa至-60kPa，即當(dāng)土壤負(fù)壓小于-60kPa時(shí)，灌溉系統(tǒng)自動(dòng)打開灌溉閥門來灌溉植物。2.3技術(shù)分析(1)自動(dòng)控制技術(shù)

農(nóng)業(yè)作物質(zhì)量和數(shù)量提升的重要條件之一是提高灌溉系統(tǒng)的管理水平，對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)上進(jìn)行使用是將灌溉系統(tǒng)管理水平提升上來的一個(gè)有效的途徑之一。首先，可以將人工的費(fèi)用顯著的降低下來；其次，在農(nóng)業(yè)發(fā)展的形式下，需要不同的灌水量和灌水方式才能夠滿足不同農(nóng)作物的需水特性。但是，單純的依據(jù)人為控制來完成同一灌溉系統(tǒng)是不可能的。此外，精量的灌溉也能夠利用自動(dòng)控制灌溉給予完成。因此，綜合的運(yùn)用自控灌溉系統(tǒng)和普通的手動(dòng)灌溉系統(tǒng)進(jìn)行比較要有很大的優(yōu)越性存在于其中。

（2）合理的選擇灌溉的設(shè)備

一般農(nóng)用微噴頭和搖臂噴頭存在，對(duì)于噴灑的范圍上根本不能夠利用這些噴頭來進(jìn)行調(diào)節(jié)，一些非種區(qū)容易被噴灑，這樣水資源被浪費(fèi)的情況就會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)。在設(shè)計(jì)和安裝灌溉系統(tǒng)的時(shí)候，一些工程為了對(duì)一些水景的效果上去追求，將小射程噴頭同大射程的旋轉(zhuǎn)噴頭等完不同性能的噴頭在一起進(jìn)行了安裝。然而噴頭的不同，就會(huì)有差異較大的灌水強(qiáng)度存在于其中，這樣非常容易導(dǎo)致有較大的差別存在于灌水強(qiáng)度中，一些地皮潮濕的情況就很可能會(huì)出現(xiàn)，對(duì)應(yīng)的已經(jīng)過多的對(duì)另一個(gè)地區(qū)進(jìn)行了噴水，對(duì)灌溉效果的均勻性上就會(huì)帶來一定的影響，對(duì)植物的生長上就會(huì)帶來一定的影響，還會(huì)較多的浪費(fèi)水資源。在一些工程中，為了將成本降低下來而將噴頭的數(shù)量減少，這樣因?yàn)殚g距不一的情況會(huì)出現(xiàn)在草坪中，導(dǎo)致草坪的顏色深淺不均勻、長勢上高低不夠均勻。(3)施工技術(shù)分析

1、準(zhǔn)備工作。在施工灌溉系統(tǒng)之前，對(duì)規(guī)劃書和圖紙要全面的熟悉，而且要去施工現(xiàn)場中去校對(duì)。一旦有不依據(jù)施工圖紙進(jìn)行施工的情況，與設(shè)計(jì)部門要預(yù)先討論協(xié)商，將一致的修改意見構(gòu)建起來。此外，要保證能夠安全的進(jìn)行施工。

2、對(duì)管道進(jìn)行放線

這項(xiàng)工作是指在將設(shè)計(jì)圖紙上標(biāo)識(shí)好的干支管為位置和走向、管部樞紐的位置到實(shí)地中去標(biāo)識(shí)，將管道施工的具體依據(jù)提供出來。

3、開挖與回填管溝

在開挖溝槽的時(shí)候?qū)喜蹟嗝娴某叽缫蠛蜏喜弁诰虻拈L度上一定要給予滿足。對(duì)建筑物垃圾、表層土及下面的陰土要分開進(jìn)行放置。對(duì)于存在草坪的一些位置，需要依據(jù)土層的結(jié)構(gòu)將開挖出來的土向管溝的一側(cè)進(jìn)行堆放。此外，對(duì)管道溝槽、溝槽挖掘同別的埋設(shè)物的接近、特殊挖土位置和交叉等情況。

鋪完管道試水不存在問題之后，可以將管溝回填，為了避免試水中相互脫開管道，要預(yù)埋承插式PVC管。自動(dòng)系統(tǒng)對(duì)電線的敷設(shè)上要進(jìn)行注意，對(duì)電線間隔一百米用抗腐蝕性強(qiáng)的細(xì)繩綁扎之后，在管道一側(cè)管道的下方放置，這是一定要進(jìn)行控制的工作。特殊的時(shí)候，要灑水滲實(shí)回填的管溝。

4、安裝管道與附件

使用在灌溉中的管道，通常選擇焊接、絲扣的PE、PPR、PVC等塑料管或準(zhǔn)則金屬管道。就PVC管來講，在施工現(xiàn)場，需要對(duì)扦口部位和毛管承口先用砂紙打毛，在涂粘合劑之前需要用干凈的布進(jìn)行擦拭。順著管壁一個(gè)方向進(jìn)行涂膠，最后向承口中將PVC管用力插入進(jìn)去，按照一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)5到10度。在安裝管道的時(shí)候特別需要注意膠水的腐蝕性、低溫條件、夏季施工中對(duì)的熱脹冷縮、冷固的時(shí)間等問題。安裝管道的附件，主要涵蓋著泄水閥、排水閥、逆止閥、安全閥、檢修閥、電磁閥等附件。通常在高處對(duì)進(jìn)排氣閥進(jìn)行安裝，或是在干管的尾部或者主管道與分干管的三通處進(jìn)行安裝；通常在支路上安裝泄水閥或者同噴頭在一起進(jìn)行安裝。在箱底有礫石鋪設(shè)的專門閥門箱中對(duì)電磁閥進(jìn)行安裝，對(duì)電線進(jìn)行連接的時(shí)候要選擇防水膠布或者專業(yè)防水接頭。洗管與管道試壓、系統(tǒng)安裝、噴頭調(diào)試和電路的鋪設(shè)等施工同實(shí)際的工程要緊密的結(jié)合起來，需要根據(jù)具體的情況處理分析，長度在管道試壓中不能高于1000米，壓力一定要在設(shè)計(jì)壓力的1.25倍之上，在環(huán)境溫度在5度之上時(shí)最適合進(jìn)行試驗(yàn)，在與試驗(yàn)的壓力相符合之后，控制10分鐘，五邊形、物泄漏就表示已經(jīng)合格。

3系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 用于灌溉控制的控制器通常使用單片微型計(jì)算機(jī)PLC（可編程邏輯控制設(shè)備）。單片機(jī)具有功能齊全，價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，但采用單片機(jī)灌溉當(dāng)沖洗器受到控制時(shí)，很容易受到外部環(huán)境的干擾?？煽啃圆?，控制效果難以達(dá)到。達(dá)到理想的要求。當(dāng)使用微控制器作為控制器時(shí)，數(shù)據(jù)采集和控制算法所有這些都需要通過編程來完成，開發(fā)更復(fù)雜。而PLC編程使用圖形編程語言相對(duì)簡單PLC該功能非常強(qiáng)大，可靠和穩(wěn)定強(qiáng)大，適合在復(fù)雜的灌溉過程中連續(xù)工作。圖3.1.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖3.2系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)實(shí)施過程如下：灌溉系統(tǒng)收集實(shí)時(shí)土壤濕度值廣告轉(zhuǎn)換后和設(shè)定的濕度限制值的比較，如果實(shí)時(shí)濕度低于下限值，說明土壤缺水，這時(shí)要實(shí)施的策略稍微打開電磁閥進(jìn)行灌溉15分鐘通過后1數(shù)小時(shí)后實(shí)時(shí)收集土壤判斷度數(shù)值;如果實(shí)時(shí)濕度值大于濕度下限值，則實(shí)時(shí)濕度值將為與設(shè)定的濕度上限值相比，如果實(shí)時(shí)濕度值小于上限值，則模糊判斷后，通過模糊控制進(jìn)行灌溉控制，并控制電磁閥開啟灌溉的時(shí)間;當(dāng)濕度大于濕度限制時(shí)，不需要灌溉。以上過程是1H后收集實(shí)時(shí)土壤濕度值以防止灌溉過程中系統(tǒng)誤判。實(shí)時(shí)濕度值采集之間的時(shí)間間隔太短，土壤水分滲透緩慢，濕度變化未知很顯然，這個(gè)系統(tǒng)可能會(huì)做出錯(cuò)誤的再灌溉決策，浪費(fèi)水資源。圖3.2.系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖3.3PLC可編程控制基于PLC與組態(tài)王的智能灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，對(duì)于PLC與計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行了深入的運(yùn)用，通過上位機(jī)程序與下位機(jī)程序的結(jié)合對(duì)大棚生產(chǎn)與管理進(jìn)行自動(dòng)化控制，不僅能夠使大棚中一些溫度與濕度控制更加精準(zhǔn)，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)一人對(duì)多個(gè)大棚進(jìn)行控制，這樣能夠提高生產(chǎn)與管理的效率。圖3.3.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3.4硬件設(shè)計(jì)（1）電源電路圖3.4電源電路設(shè)計(jì)圖因?yàn)閱纹瑱C(jī)是5V電源，而電源輸入是9-12V，所以我們需要這個(gè)9-12V到5V的穩(wěn)壓電路，電源電路采用7805線性穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)，圖中電容器是通過濾波效果發(fā)揮出來的，一個(gè)發(fā)光二極管作為電源指示燈。圖3.5系統(tǒng)復(fù)位電路（2）控制電路控制電路板主要由兩部分組成：操作控制電路和外圍輔助模塊電路。圖3.6控制電路圖核心控制單元采用電機(jī)控制芯片TMS320F2407A。芯片運(yùn)行速度很快（時(shí)鐘周期40M），這可以提高控制器的采樣頻率。通過I/O端口接收開關(guān)命令信號(hào)，并且A-D轉(zhuǎn)換部分接收外部控制以模擬給定信號(hào)的電流和位置信息以及反饋。主電路由基于核心控制單元TMS320F2407A芯片的矢量控制算法驅(qū)動(dòng)，保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。（3）傳感器傳感器主要用于測量和控制系統(tǒng)，其性能直接受系統(tǒng)性能的影響。因此，不僅要掌握各類傳感器的結(jié)構(gòu)，原理和性能，還必須通過適當(dāng)調(diào)整來了解傳感器接口電路，以滿足信號(hào)處理和控制要求的顯示，并且只能通過智能原理和實(shí)例傳感器傳感器應(yīng)用分析理解，傳感器與信息通信與信息處理相結(jié)合，適應(yīng)傳感器的生產(chǎn)，研發(fā)與應(yīng)用。另一方面，傳感器的測量信號(hào)來自各種應(yīng)用。在各個(gè)領(lǐng)域，為了改進(jìn)生產(chǎn)率，提高效率和及時(shí)性，他們正在開發(fā)合適的傳感器，因此各種新型傳感器和傳感器系統(tǒng)正在涌現(xiàn)。3.5軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要是對(duì)上位機(jī)組態(tài)畫面進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，還有對(duì)整個(gè)系統(tǒng)程序運(yùn)行過程中流程進(jìn)行設(shè)計(jì)。上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)又分為上位機(jī)畫面設(shè)計(jì)與上位機(jī)程序設(shè)計(jì)。為了方便管理人員根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行控制，界面具有手動(dòng)控制功能。為了使配置屏幕更加用戶友好和合理，每個(gè)屏幕都是為了設(shè)計(jì)而設(shè)計(jì)的，溫室溫度和濕度的設(shè)計(jì)都有一個(gè)溫室友好的輸入窗口在種植不同的作物時(shí)，更容易糾正一些數(shù)據(jù)而不使用然后修改程序，這種設(shè)計(jì)可以降低管理員的勞動(dòng)強(qiáng)度，尋求滿足普通大眾的需求并使系統(tǒng)更加靈活。該系統(tǒng)具有顯著的優(yōu)勢：首先，它實(shí)現(xiàn)了太陽能的高效使用，因此易于使用，安全且節(jié)能。其次，溫度和濕度控制灌溉系統(tǒng)的啟動(dòng)和關(guān)閉，與單一干濕或溫度控制的單因子灌溉相比。該系統(tǒng)更合理;第三，充分利用屋頂太陽能資源的優(yōu)勢，可與屋頂花園結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置。同時(shí)也大大降低了后期灌溉系統(tǒng)的維護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)了屋頂花園的現(xiàn)代化科學(xué)管理。(1)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)控制模塊是本設(shè)計(jì)的核心。其工作涉及處理鍵盤輸入，響應(yīng)PC字符串，串口中斷，控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)等。圖3.7控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖PELCOD{PrivateStaticRead-onlybyteSTX=0xff;Privateconstbytetiltup=0x08;upperprivateconstbytetiltdown=0x10;lower#areaThespeedofthelenstomoveupanddownPrivateconstbytetiltspeedmin=0x00;stopprivateconstbytetiltspeedmax=0x3f;highestspeed#coreendfixedpointPublicEnumerationTilt{=tiltup,down=tiltdown}Publicbyte[]cameratilt(deviceaddress,tiltaction,unitspeed){If(speed<tiltspeedmin)speed=TiltSpeedMin;If(speed<tiltspeedmax)speed=tiltspeedmax;Returnmessage.GetMessage(deviceaddress,0x00,(byte)action,0x00,(byte)speed);}PublicStructureMessage{Publicstaticbyteaddress;Publicstaticbytecheck;Publicstaticbytecommand1,Command2,data1,DATA2;Publicstaticbyte[]GetMessage(address,bytecommand1,byteCommand2,byteDATA1,byteData2){If(address<1andaddress>256)Putthenewexception("PELCODprotocolonlysupportsdevices");Address=bytes.Parse((address).tostring());DATA1=DATA1;DATA2=DATA2;

=COMMAND1command1;Command2=Command2;Checksum=(bytes)(STX^address^COMMAND1^Command2^DATA1^data2);Returnnewbyte[]{STX,address,command1,Command2,data1,data2,check}}};(2)中斷程序圖3.8中斷程序設(shè)計(jì)圖接收1個(gè)字節(jié)后，MCU執(zhí)行1個(gè)串行中斷服務(wù)程序。為了保證數(shù)據(jù)接收過程不中斷，在中斷程序中，我們首先清除串口接收中斷標(biāo)志RI并關(guān)閉系統(tǒng)中斷，然后接收指令包，最后中斷系統(tǒng)并中斷它。在指令分組的接收過程中，從指令分組的起始符號(hào)（同步字符）接收數(shù)據(jù)，并且指令數(shù)據(jù)的數(shù)量由指令分組的長度確定。(3)初始化程序本系統(tǒng)中的初始化程序由兩部分組成，一部分是定時(shí)器的初始化，另一部分是串口的初始化。這些通過設(shè)置相應(yīng)的特殊功能寄存器來實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)中定時(shí)器的初始化包括定時(shí)器/計(jì)數(shù)器選擇，定時(shí)器/技術(shù)操作模式，計(jì)數(shù)器加載初始值和打開定時(shí)器。串口初始化包括串口工作模式設(shè)置，打開串口并打開總中斷。

4結(jié)束語自動(dòng)灌溉系統(tǒng)能充分利用自然降水與太陽能,可減少人力的投入,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。本課題目標(biāo)是研究農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)，探討其實(shí)現(xiàn)原理及意義，并根據(jù)原理設(shè)計(jì)算法，設(shè)計(jì)灌溉系統(tǒng)，為農(nóng)作物的自動(dòng)化、精細(xì)化管理提供了新的思路。本文使用PLC高可靠性和強(qiáng)大的環(huán)境適應(yīng)性的優(yōu)點(diǎn)是PLC造型粘貼控制結(jié)合使用灌溉系統(tǒng)大大提高了灌溉過程的智能化程度。另外，灌溉自動(dòng)化可以大大降低灌溉的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。率，減少灌溉水量損失，是灌溉管理現(xiàn)代化的一個(gè)標(biāo)志，是灌溉農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向和趨勢。本文設(shè)計(jì)的灌溉控制系統(tǒng)具有手動(dòng)設(shè)定功能，可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定一定面積的灌溉時(shí)間;該系統(tǒng)還具有自動(dòng)灌溉功能，根據(jù)土壤濕度傳感器和溫度傳感器獲得的土壤濕度信號(hào)和溫度信號(hào)以及土壤的最佳濕度值和空氣的溫度閾值之間的比較自動(dòng)啟動(dòng)和停止灌溉系統(tǒng);系統(tǒng)采用太陽能啟動(dòng)電機(jī)，采用太陽能驅(qū)動(dòng)溫濕度控制。太陽能