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基于单片机的植物土壤测试与灌溉系统设计与制作(附件)【字数:7885】

2024-11-03 19:45编辑: www.jxszl.com景先生毕设
以STC89C52为核心,以ADC0832为核心,开发了一套智能化的节水灌溉系统。本系统主要由以下几个部分组成软硬件设计。地下线路的硬件设计、土壤水分试验、温度试验、风机控制、灌溉和报警系统。软件设计主要有STC89C52管脚配置,传感系统的软件和时钟设定。本电路实现了土壤温度、湿度、湿度传感器的采集,并把所获取的资料传送至ADC0832 IN端子,并将其当作一个仿真讯号,选用了适合于 AD转换的土壤温湿传感器。发出指令,使 A/D变换器工作,ADC0832可参照所传送的地址信号选通IN1信道,通过对输入仿真信号转化,在转化完成时,高电平的 EOC输出,需要用到 MCU的数据。最后,利用单片机的软件实现了湿度的采集,并将其用于LCD1602的显示。该系统采用单片机编程,通过设置温度、湿度阈值,当温度、湿度低于阈值时,自动启动。在土壤含水量大于临界点时,由单片机控制,泵就会自动停水。这才是真正的“人在屋外,百花不愁”。采用STC89C52单片机对灌水系统进行了实时监测,目的是提高浇水质量,节约水资源。将系统内的各项数据与指标相结合,实现对灌溉过程的精确控制。
目录
一.绪论 1
(一)研究背景 1
(二)灌溉的国内外发展状况 1
(三)研究的意义 2
二.系统功能性和方案设计确定 3
(一)功能需求分析 3
(二)总体控制方案设计 4
三.系统的硬件设计 6
(一)主控制器 6
(二)STC89C52的结构及引脚 6
(三)显示电路的选择 8
(四)显示模块采用1602液晶显示接口电路 9
(五)A/D 转换芯片 10
四.功能测试 11
(一)系统测试的平台 11
1.系统功能测试的硬件平台 11
2.系统功能测试的软件平台 12
(二)系统测试的目的 12
(三)系统的测试分析 12
(四)系统的评价 14
一.绪论
(一)研究背景
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,获取最大的经济效益是当今社会等待解决的难题之一。水资源是生产的主要因素,也逐渐受到人们的重视。我国是一个缺水国家。可将其划分为社会和不可再生资源两种类型,虽然水资源在广义上是可持续发展的资源,但随着现代都市生活方式的不断扩展,水资源的大量使用,水资源的匮乏已成为不可忽略的事实。水对人类的影响是毋庸置疑的。有了水,就有了生命。水资源问题与人民的生存与发展息息相关。中国的水资源占世界总量的6%,淡水2.8兆立方米,是世界上第四大的水资源。但是中国人口众多,这是非常重要的。2016年,人口138.8亿。我们国家是一个农业国,在长期的农业生产活动中,大量使用化学肥料、农药等物质来进行农作物种植工作。然而,由于不合理地施用造成了一系列的环境破坏和生态失衡问题。因此,我国的总水量只有2300立方米,远低于全球平均值,是全球最大的用水大国。记者在采访中了解到,我国大部分地区仍沿用“水冲”的传统灌溉方式,不但造成了巨大的水资源损失,而且与节水思想相抵触,全国的灌溉效率较发达国家下降了41%。因而,开发节水、智能化的农业灌溉方式,可以有效地解决目前我国农业缺水问题,减少劳动强度,提高灌溉效率,可谓一箭双雕。
(二)灌溉的国内外发展状况
发达国家在很久以前就开展了节约用水的调查,技术也比较成熟,因为它的造价昂贵,并且需要一次投资。从那时起,我们的科研人员就在自己的专业领域里,进行了一系列的创新与研究。而且最近几年,国家对于农业的发展也是越来越重视,不但在人力、财力上大力支持,甚至还引进了很多国外先进的节水灌溉设备。通过不断地学习、研究,我国的节水灌溉工作已初见成效。但在智能上,我们距离国际先进还有一段距离,而且我们的知识产权也不是很强。我国与世界先进水平的差距主要体现在以下三方面:
(1)农业基础环节抵抗灾害能力不强,部分地区农民对天气的依赖程度还不高,无法摆脱这一桎梏,自然环境阻碍了当代技术的应用,智能节水浇灌技术在这些地区难以应用。
(2)目前,我国农业节水技术尚未达到机械化程度,主要是依靠人工进行,与国外先进的灌溉技术相比,整体水平仍有差距。
(3)灌溉设备成本高,而且一次投资,这反映了很多普通农民不能接受的灌溉设备,不符合我国国情,盲目追求高端产品。所以,中国不能实现灌溉产品的全面销售。
(三)研究的意义
现在,时代在发展,人们对生活质量的要求也越来越高,随着城市的建设,绿化和植物的数量也在减少,这就是人与自然之间的矛盾。
本课题是针对人民的居住环境特征进行选题的。中国是人口最多的国家,不过我们国家的水资源并不丰富,甚至可以说是非常的贫瘠,因此在水资源方面,也是非常的紧缺。近年来农业迅速发展,对水资源的需求也在不断增长。而且,还有很多问题需要解决,节俭用水,避免浪费,因为水资源的浪费是个大问题。要发展智能农业,就需要先进的科技,目前我国还没有一项便宜的节水灌溉技术,主要靠进口。从我国现有技术条件和国内外发展现状出发,评估了该工程的实际应用价值。我们决定采用全自动灌溉,以解决家庭作物的问题。
二.系统功能性和方案设计确定
(一)功能需求分析
本文研究了基于单片机的节水型浇灌控制系统,本系统的主体部分为STC89C52,按照上述的功能,对系统的需求进行了总结。
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(1)泥土湿度信息采集功能。根据植物系统所需的水量自动浇灌泥土,过去的灌水方式不够精确,根据过去的耕种经验,以及气候条件,来决定是否要浇灌。对多种农作物的需要,不耕作的人,更可能带来无谓的亏损。即使是有经验的农夫,也会在他们的经验基础上进行浇灌。现代智能化节水灌溉技术可以满足各种需要,在满足特定水分需要后才可进行灌溉。
(2)控制指令的无线传输。灌溉设备需要与控制设备保持50至100米的距离。在灌溉发生之前,种植户可依据位于农田里的屏幕上的数据和农田里的灌溉设备进行灌溉,这个距离必须通过无线网络传输工作才能发出指令。现代无线传输方式多样化,通过匹配网络协议,可实现对遥控灌溉设施的远程控制。
(3)灌水状况查询与故障报警提示。如果发生故障,系统会通知操作员进行维护。如普通注水设备,有故障报警功能。该系统的功能要求可以对特定的设备故障进行实时、准确地检测。也可以通过这个功能来检查灌溉状态,例如,什么时候浇水,从而详细地检查灌溉进展情况。

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