模拟智能灌溉系统设计
目录
一、引言 1
（一）选题的背景和意义 1
（二）国内外研究发展状况 1
二、整体设计方案 2
三、主要器件的介绍 2
（一）单片机（MCU） 2
（二）模数转换芯片 4
（三）实时时钟芯片 5
（四）最小系统 5
四、硬件电路的设计 6
（一）ADC采集单元 6
（二）RTC单元 8
（三）显示单元 8
（四）报警电路 9
（五）按键模块 10
五、软件及算法设计 10
（一）主程序设计 10
（二）系统初始化设置 11
（三）软件设计的总体思路 11
（四）A/D转换设计 11
（五）运行调试 12
总结 13
附录 14
附录一 电路原理图 14
附录二 PCB图 15
附录三 实物图 16
附录四 源程序 17
参考文献 24
致谢 25
一、引言
（一）选题的背景和意义
众所周知，水是人类必不可少的资源。水是生命的本源，滋养着世界万物，人们的生活离不开水。但是，水资源却是不能再生的资源。地球虽然被称为“水球”，但其中真正能为人类所用的淡水只有千分之二十六，而其中包括几乎不能被人类利用的冰川和积雪之水。真正能被人类利用的水只有河水湖泊和地下水，而这更是少之又少，由此可见水资源的重要性。 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: *351916072*
即使我国的淡水资源高居世界第四位，但因为我国又是一个人口大国，因此人均水资源可以说是少之又少了，这就难免使我国成为缺水的国家。在我国的各方面用水量中，农业用水比其他方面用水多的多。其中农业的全部用水几乎都是灌溉。在这百分之九十的农业灌溉用水中，是否能够百分之百的被农作物吸收呢？答案显然是否定的，因为在农业用水中，存在着我们不希望看到却又一直存在的大面积浪费。有数据显示，目前我国的农业用水中，几乎一大半的灌溉用水都是无效的。也就是说只有一小半的灌溉用水在输送和灌溉途中能被真正利用到。一面缺水，一面又在浪费水，这无疑是一个矛盾的现象，也一定不是人们愿意看到的。
为了缓解这一现状，我们必须在农业灌溉方面采取措施，以求最大限度的节水。随着电子行业的发展以及农业现代化发展，我们自然而然想到把农业灌溉和智能化相结合，即使用智能灌溉系统。使用智能灌溉系统可以很大程度上减少农业用水中不必要的浪费，进而提高农业生产能力。因此，在这个水资源极度缺乏的时代，智能灌溉系统给人类带来了十分重要的价值和意义，我们必须做好智能灌溉系统的普及和推广。
（二）国内外研究发展状况
在农业灌溉方面，国外一些国家的研究与开发远早于中国。
美国以地面灌水技术为主，大部分农业灌溉都使用该技术。这项技术融汇了现代最新技术成果，它利用脉冲灌水，而且配合激光平整技术的使用，再加上合理再利用尾水，就能达到均匀灌溉和节水灌溉的目的。此外，喷头影响着整个灌溉系统，美国先后开发出多种多功能喷头，具有多功能利用和防风等功能。目前，美国已经大面积的使用热脉冲技术，这种技术可以测定植物水分。
以色列主要采用的农业灌溉方法是滴灌和喷灌系统，里面装有传感器以及一些用于测量水肥需求的微型计算机，这种方法可以远程操控，且灌水和施肥可以同时进行。滴灌系统可以把少量的水发挥到最佳灌溉效果，能够降低灌溉途中的损失。目前，以色列正研究淡化海水以发展灌溉技术。
相比之下，中国在智能灌溉方面研究和开发的年代就晚了一些，因此研究的成果也相对滞后，直到上世纪九十年代一些较发达的地区才开始使用半自动化灌溉。我国真正步入精确的灌溉时代实际上是到了二十一世纪初，但由于造价过高，普及性不强，很少真正投入使用。
二、整体设计方案
模拟智能灌溉系统的硬件部分主要以单片机控制电路为核心，包含ADC采集单元、数码管显示单元、时钟单元、按键模块以及报警电路几个部分。模拟智能灌溉系统它能够对某一时间的土壤湿度值进行测量，并呈现在数码管上，而后按照设定的湿度阈值自行判别能否终止灌溉。
本课题采用单片机对智能灌溉系统进行模拟。各部分主要功能如下：
（1）ADC采集单元：土壤湿度的测量由AD采集来完成。
（2）RTC单元：通过DS1302芯片为系统提供精确的实时时间。
（3）显示单元：通过数码管显示时间和土壤湿度。
（4）报警电路：湿度阈值高于土壤湿度时，蜂鸣器就会发出警报。
（5）按键模块：完成灌溉系统工作状态的切换和湿度阈值的调整。
系统框图如图2.1所示。
/
图2.1 系统框图
三、主要器件的介绍
（一）单片机（MCU）
本系统主要采用40引脚的IAP15F2K61S2单片机，它是一种低功耗、高性能的控制器。IAP15F2K61S2单片机因为具有体积小、集成度高、运算速度快等优点被广泛应用。IAP15F2K61S2单片机引脚图如图3.1所示。
/
图3.1 IAP15F2K61S2单片机芯片
单片机P0端口及其功能如表3.1所示，P1端口及其功能如表3.2所示，P2端口及其功能如表3.3所示，P3端口及其功能如表3.4所示。
表3.1 单片机P0端口
/
表3.2 单片机P1端口
/
表3.3 单片机P2端口
/
原文链接：http://www.jxszl.com/dzxx/txgc/67818.html
