節(jié)水灌溉自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)畢業(yè)答辯

東華理工大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)院畢業(yè)答辯

姓名：

學(xué)號(hào)：專(zhuān)業(yè)：自動(dòng)化

指導(dǎo)老師：節(jié)水灌溉自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)節(jié)水灌溉自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)12345678目錄研究意義課題設(shè)計(jì)要求畢業(yè)論文結(jié)構(gòu)系統(tǒng)方框圖系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)軟件流程圖設(shè)計(jì)結(jié)論致謝研究意義

當(dāng)今世界普遍關(guān)注水危機(jī)問(wèn)題，其中最突出的矛盾就是干旱缺水。我們正進(jìn)入一個(gè)新的水源緊缺時(shí)代，水將成為新世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展的嚴(yán)重制約因素。我國(guó)是世界上人口最多、糧食消耗量最大的國(guó)家，又是世界上人均水資源量最貧乏的國(guó)家之一，人均占有水資源量?jī)H為世界平均水平的1/4。隨著人口的增長(zhǎng)、城鎮(zhèn)化和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，我國(guó)用水矛盾日益尖銳，缺水問(wèn)題更加突出。而農(nóng)業(yè)作為我國(guó)的用水大戶(hù)，用水量約占水資源總量的65％，農(nóng)業(yè)用水浪費(fèi)十分嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在：灌溉水利用系數(shù)低，平均僅為45％左右；自然降水利用率低，僅達(dá)到56％；農(nóng)業(yè)用水的效率不高，其中農(nóng)田灌溉水的利用效率僅有1.0kg/m3左右；初步改造的節(jié)水灌溉工程面積僅占全國(guó)灌溉面積的30％，因此，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)勢(shì)在必行。

節(jié)水灌溉自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)課題設(shè)計(jì)要求1、能顯示土壤溫度，濕度，水量，超標(biāo)能發(fā)出報(bào)警信號(hào)；2、能準(zhǔn)確、定時(shí)、定量、高效的給作物自動(dòng)補(bǔ)充水分；3、控制溫度：10~30，誤差1度4、控制濕度：30~40%完成系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)，并完成論文正稿節(jié)水灌溉自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文結(jié)構(gòu)第一章為緒論，主要討論了課題研究背景，研究的價(jià)值、以及實(shí)施節(jié)水灌溉的重要性，同時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展歷史作了詳細(xì)的敘述。第二章為方案論證，在這章中介紹了兩種可行的設(shè)計(jì)方案，并且介紹了兩種方案的各自特點(diǎn)，再將兩種方案進(jìn)行了對(duì)比分析，最后選擇了最適合的設(shè)計(jì)方案。第三章為系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)，這章主要介紹了系統(tǒng)的各個(gè)硬件電路模塊、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)思想、系統(tǒng)主要器件。第四章為系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，在這章里詳細(xì)的介紹了組成系統(tǒng)軟件程序的各個(gè)程序模塊，并且用流程圖的形式形象的闡述了系統(tǒng)的整個(gè)程序流程。節(jié)水灌溉自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的核心在于參數(shù)的采集，也就是本設(shè)計(jì)中的溫度、濕度檢測(cè)和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，因?yàn)閱纹瑱C(jī)控制發(fā)出的所有指令都是圍繞著讀取到的這兩個(gè)參數(shù)所展開(kāi)的，在本設(shè)計(jì)中使用了一個(gè)溫度傳感器和一個(gè)濕度傳感器，傳感器發(fā)出的信號(hào)后，經(jīng)過(guò)整形放大，再輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，變換成數(shù)字信號(hào)后在送入單片機(jī)中輸入有了就得有輸出，在本設(shè)計(jì)中輸出分兩種一種是參數(shù)輸出，也就是控制溫度、濕度的輸出，一種是警示輸出，在本設(shè)計(jì)中警示輸出是指指示燈和警報(bào)鈴聲。在本設(shè)計(jì)控制溫度、濕度輸出時(shí)控制一個(gè)加熱器和控制一個(gè)電機(jī)。這兩種器件都屬于大功率器件，單片機(jī)是直接帶不動(dòng)的，所以必須有專(zhuān)門(mén)的驅(qū)動(dòng)電路，在這里我使用了兩個(gè)繼電器模塊來(lái)帶動(dòng)。另外為了使用戶(hù)可以實(shí)時(shí)的、清楚地了解作物當(dāng)前的狀態(tài)，本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)了一個(gè)LCD顯示模塊，而且本設(shè)計(jì)為了適用于各種作物，設(shè)計(jì)了鍵盤(pán)設(shè)置溫度、濕度標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的模塊，并且可在LCD上顯示出來(lái)。為了使系統(tǒng)中的各個(gè)器件能正常穩(wěn)定的工作，在本設(shè)計(jì)中直接設(shè)計(jì)了一個(gè)三輸出電源電路，電源直接由家用220V接入，輸出電源有+5v、+15V、-15V.節(jié)水灌溉自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件方框圖溫度傳感器放大電路A/D轉(zhuǎn)換單片機(jī)主控電源電路復(fù)位電路放大驅(qū)動(dòng)電機(jī)鍵盤(pán)電路蜂鳴器LCD顯示模塊濕度傳感器放大電路A/D轉(zhuǎn)換電平轉(zhuǎn)換上位機(jī)加熱驅(qū)動(dòng)節(jié)水灌溉自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)節(jié)水灌溉自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體硬件圖軟件流程圖設(shè)計(jì)——主程

真正的程序設(shè)計(jì)過(guò)程應(yīng)該是流程圖的設(shè)計(jì)，上機(jī)編程只是將設(shè)計(jì)好的程序流程圖轉(zhuǎn)換成程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言而已。程序流程圖和對(duì)應(yīng)的源程序是等效的，但給人的感覺(jué)是不同的。源程序是一維指令流，而流程圖是二維平面圖形。在表達(dá)邏輯策略是，二維圖形要比一維指令流直觀得多，因而更有利于查錯(cuò)和修改 而主流程圖是一個(gè)控制系統(tǒng)不可缺少的，就像一個(gè)人不能沒(méi)有主軀干一樣。所以一個(gè)好的軟件，運(yùn)行是起來(lái)是合理的是人性化的。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)是先進(jìn)行初始化，然后判斷是否有功能按鍵輸入，有功能按鍵輸入則調(diào)用設(shè)置子程，無(wú)功能按鍵輸入則進(jìn)行調(diào)用讀取溫度濕度狀態(tài)子程，然后調(diào)用顯示子程，再調(diào)入溫度濕度輸出控制子程比較當(dāng)前環(huán)境是否需要溫度濕度的輸出，下一步進(jìn)行參數(shù)超標(biāo)的判斷，無(wú)超標(biāo)則循環(huán)至判斷是否有功能按鍵輸入位置，超標(biāo)則發(fā)出警報(bào)，最后結(jié)束。開(kāi)始初始化是否有功能鍵輸入調(diào)用鍵盤(pán)設(shè)置子程調(diào)用讀取溫度濕度狀態(tài)子程調(diào)用顯示子程調(diào)用溫度濕度輸出控制子程是否超標(biāo)報(bào)警結(jié)束YNNY節(jié)水灌溉自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件流程圖設(shè)計(jì)——讀取當(dāng)前溫度濕度狀態(tài)子程 讀取狀態(tài)子程就是將當(dāng)前溫度傳感器、濕度傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)讀取到單片機(jī)中，并且轉(zhuǎn)換成常用單位顯示出來(lái)。 調(diào)用讀取溫度濕度狀態(tài)子程，進(jìn)入入口然后啟動(dòng)0809轉(zhuǎn)換溫度模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換未完成繼續(xù)轉(zhuǎn)換溫度模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換完成，啟動(dòng)0809轉(zhuǎn)換濕度模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換未完成繼續(xù)轉(zhuǎn)換濕度模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換完成數(shù)據(jù)輸出，然后返回主程。入口啟動(dòng)0809轉(zhuǎn)換溫度轉(zhuǎn)換完成啟動(dòng)0809轉(zhuǎn)換濕度轉(zhuǎn)換完成數(shù)據(jù)輸出返回NYYN節(jié)水灌溉自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件流程圖設(shè)計(jì)——顯示子程

為了使用戶(hù)更直觀的觀察參數(shù)，所以本設(shè)計(jì)中加了一個(gè)LCD顯示器，因?yàn)槟茱@示系統(tǒng)參數(shù)當(dāng)前狀態(tài)，所以增加了系統(tǒng)與用戶(hù)之間的互動(dòng)性。調(diào)用顯示子程，進(jìn)入入口，然后進(jìn)行LCD顯示器的初始化，再設(shè)計(jì)起始寫(xiě)入位置，然后顯示當(dāng)前溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度，再設(shè)置第二行開(kāi)始寫(xiě)入，顯示當(dāng)前濕度與標(biāo)準(zhǔn)濕度，然后返回主程。入口初始化設(shè)置起始寫(xiě)入位置顯示當(dāng)前溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度設(shè)置第二行寫(xiě)入位置顯示當(dāng)前濕度與標(biāo)準(zhǔn)濕度返回節(jié)水灌溉自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件流程圖設(shè)計(jì)——溫度濕度輸出控制子程

如果說(shuō)傳感器采集信號(hào)是單片機(jī)對(duì)外界的認(rèn)知，那么輸出控制則是在對(duì)外界認(rèn)知后對(duì)外界所做的改變，所以控制輸出這個(gè)流程是必不可少的，而且本設(shè)計(jì)對(duì)于控制土壤的溫度、濕度的精度是要求比較高的，所以此環(huán)節(jié)更要求做的好、做的精。 輸出控制子程是用于控制目標(biāo)參數(shù)，在本設(shè)計(jì)中主要控制的是溫度和濕度，所以在這主要控制的是溫度和濕度的輸出。調(diào)用溫度濕度輸出控制子程，然后將驅(qū)動(dòng)初始化，在這里是將P2.3、P2.4清0，而需要輸出的話則將P2.3、P2.4置1，然后進(jìn)行當(dāng)前溫度和標(biāo)準(zhǔn)溫度比較，低于標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)溫度輸出，高于或等于標(biāo)準(zhǔn)則關(guān)閉溫度輸出，在對(duì)當(dāng)前濕度和標(biāo)準(zhǔn)濕度比較，低于標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)濕度輸出，高于或等于則關(guān)閉濕度輸出，最后判斷是否有手動(dòng)灌溉鍵按下，有按下則啟動(dòng)濕度輸出，無(wú)手動(dòng)灌溉鍵按下則返回主程。入口驅(qū)動(dòng)初始化當(dāng)前溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度比較啟動(dòng)溫度輸出關(guān)閉溫度輸出當(dāng)前濕度與標(biāo)準(zhǔn)濕度比較啟動(dòng)濕度輸出關(guān)閉濕度輸出手動(dòng)灌溉按鍵是否輸入返回YN低于標(biāo)準(zhǔn)低于標(biāo)準(zhǔn)高于或等于標(biāo)準(zhǔn)高于或等于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)水灌溉自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件流程圖設(shè)計(jì)——設(shè)置子程

本設(shè)計(jì)可針對(duì)多種農(nóng)作物進(jìn)行灌溉，故用戶(hù)根據(jù)不同作物對(duì)濕度、溫度要求可進(jìn)行自行修改。設(shè)置子程是用于修改所要控制溫度濕度標(biāo)準(zhǔn)值，這個(gè)程序是為了方便用戶(hù)使用的，用戶(hù)可以按幾個(gè)按鍵就能自己設(shè)置所要控制的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，不需要具備專(zhuān)業(yè)知識(shí)改動(dòng)程序來(lái)改變控制的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。調(diào)用設(shè)置子程，進(jìn)入入口，然后判斷是否有溫度設(shè)置按鍵按下，有溫度設(shè)置鍵按下LCD顯示屏上標(biāo)準(zhǔn)溫度值閃爍，然后判斷是否有加1鍵輸入，有則標(biāo)準(zhǔn)溫度加1然后在LCD上顯示出來(lái)，并繼續(xù)判斷是否有加1鍵輸入，有繼續(xù)動(dòng)作，無(wú)則判斷是否有減1鍵輸入，有責(zé)標(biāo)準(zhǔn)溫度減1然后再LCD上顯示出來(lái)，并繼續(xù)判斷是否有減1鍵輸入，有則繼續(xù)動(dòng)作，無(wú)責(zé)判斷是否有濕度設(shè)置按鍵按下，無(wú)溫度設(shè)置鍵按下直接判斷是否有濕度設(shè)置按鍵按下，無(wú)濕度設(shè)置按鍵按下則直接判斷是否有確定鍵按下有則保存設(shè)定值返回主程，無(wú)責(zé)循環(huán)到判斷是否溫度設(shè)置按鍵按下位置，有濕度設(shè)置按鍵按下LCD顯示屏上標(biāo)準(zhǔn)濕度值閃爍，然后判斷是否有加1鍵輸入，有則標(biāo)準(zhǔn)濕度加1然后在LCD上顯示出來(lái)，并繼續(xù)判斷是否有加1鍵輸入，有則繼續(xù)動(dòng)作，無(wú)責(zé)判斷是否有減1鍵輸入，有則標(biāo)準(zhǔn)濕度減1然后再LCD上顯示出來(lái)，并繼續(xù)判斷是否有減1鍵輸入，有責(zé)繼續(xù)動(dòng)作，無(wú)責(zé)判斷是否有確定鍵按下，有則保存設(shè)定值返回主程，無(wú)責(zé)循環(huán)到判斷是否有溫度設(shè)定按鍵按下位置。節(jié)水灌溉自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)節(jié)水灌溉自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)入口溫度設(shè)置按鍵按下標(biāo)準(zhǔn)溫度閃爍加1鍵按下減1鍵按下濕度設(shè)置按鍵按下標(biāo)準(zhǔn)濕度閃爍加1鍵按下減1鍵按下確定鍵按下返回標(biāo)準(zhǔn)溫度減1標(biāo)準(zhǔn)濕度減1標(biāo)準(zhǔn)溫度加1標(biāo)準(zhǔn)濕度加1YNNNYYNYYYNNYN結(jié)論

本設(shè)計(jì)是一種現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設(shè)施節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)。它具有體積小、成本低、操作簡(jiǎn)單且工作可靠的灌溉控制系統(tǒng)等特點(diǎn)，它能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)土壤含水量與溫度和濕度，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果按照作物需水特性實(shí)現(xiàn)適時(shí)、按需精確灌溉，達(dá)到高效節(jié)水的目的。節(jié)水灌溉自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)致謝

在此我要感謝各位老師四年來(lái)對(duì)我的細(xì)心培養(yǎng)，教給了我許多的專(zhuān)業(yè)知識(shí)?，F(xiàn)在我們即將走出校園走向社會(huì)，老師們的培養(yǎng)使我們有了一技之長(zhǎng)。畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助之下，我順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我遇到了許多的困難。在此我要感謝我的指導(dǎo)老師黃永忠老師，感謝老師對(duì)我悉心的幫助和耐心細(xì)致的指導(dǎo)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜繁瑣，但是黃永忠老師仍細(xì)心的糾