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毕业设计开题报告电子信息工程基于单片机的自动灌溉系统设计一、前言单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。
目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。
更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械。
单片机应用的主要领域有：1）智能化家用电器：各种家用电器普遍采用单片机智能化控制代替传统的电子线路控制，升级换代，提高档次。
如洗衣机、空调、电视机、录像机、微波炉、电冰箱、电饭煲以及各种视听设备等。
2）办公自动化设备：现代办公室使用的大量通信和办公设备多数嵌入了单片机。
如打印机、复印机、传真机、绘图机、考勤机、电话以及通用计算机中的键盘译码、磁盘驱动等。
3）商业营销设备：在商业营销系统中已广泛使用的电子称、收款机、条形码阅读器、IC卡刷卡机、出租车计价器以及仓储安全监测系统、商场保安系统、空气调节系统、冷冻保险系统等都采用了单片机控制。
4）工业自动化控制：工业自动化控制是最早采用单片机控制的领域之一。
如各种测控系统、过程控制、机电一体化、PLC等。
在化工、建筑、冶金等各种工业领域都要用到单片机控制。
5）智能化仪表：采用单片机的智能化仪表大大提升了仪表的档次，强化了功能。
如数据处理和存储、故障诊断、联网集控等。
6）智能化通信产品：最突出的是手机，当然手机内的芯片属专用型单片机。
7）汽车电子产品：现代汽车的集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驶系统、通信系统和运行监视器（黑匣子）等都离不开单片机。
8）航空航天系统和国防军事、尖端武器等领域：单片机的应用更是不言而喻.单片机的功能是靠程序驱动实现的，通过编程将程序烧写到单片机内部，控制芯片各个引脚在不同时间不同的电平输出，进而控制与这些引脚连接的外围电路电气状态。
目录第1节引言 (3)1.1 节水灌溉系统概述 (3)1.2 本设计任务和主要内容 (4)第2节系统主要硬件电路设计 (5)2.1 单片机控制系统原理 (5)2.2 单片机主机系统电路 (5)2.2.1时钟电路 (6)2.2.2复位电路 (6)2.2.3数据存储器的扩展电路 (6)2.3 数据采集处理电路 (7)2.4 LED显示系统电路 (8)2.5 超限报警电路 (10)第3节系统软件设计 (11)3.1 系统主程序设计 (11)3.2 采样子程序设计 (12)3.3数据处理 (13)3.3. 1数字滤波技术 (13)3.3.2标度变换 (15)3. 3. 3 BCD转换 (18)3. 4 LED动态显示程序 (18)第4节结束语 (21)参考文献 (22)基于单片机的自动节水灌溉系统第1节引言自动控制节水灌溉技术的高低代表着农业现代化的发展状况，灌溉系统自动化水平较低是制约我国高效农业发展的主要原因。
单片机控制的滴灌节水灌溉系统，该系统可对不同土壤的湿度进行监控，并按照作物对土壤湿度的要求进行适时、适量灌水，其核心是单片机和PC机构成的控制部分，主要对土壤湿度与灌水量之间的关系、灌溉控制技术及设备系统的硬件、软件编程各个部分进行实现。
单片机控制部分采用AT89C51单片机为核心，主要由土壤湿度传感器，信号处理电路，显示电路，输出控制电路，故障报警电路等组成，软件选用汇编语言编程。
单片机可将土壤湿度传感器检测到的土壤湿度模拟量转换成数字量，显示于LED显示器上。
该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。
1.1 节水灌溉系统概述生命之起源，水为必要条件，没有了水，地球上的生命将会枯竭。
随着21世纪的到来，能源危机将接踵而至。
比能源危机更可怕的是，作为人类生命之源的水的短缺到了前所未有的程度，这一状况还将随着时间的推移和社会的发展继续恶化。
水资源危机已成为全球性的突出问题，利用科技手段缓解这一危机，将是人类主要的出路。
文献综述电子信息工程花园浇水智能控制系统的单片机设计一、前言m，居世众所周知，我国是水资源严重短缺的国家之一，虽然水资源总量约2．8万亿3界第六位，但因人多地广，人均水资源不足世界人均占有量的四分之一。
每年缺水量近400 m，其中农业缺水近300亿3m。
[1]由于传统、粗放、落后的灌溉方式，我国灌溉水资源浪亿3费情况相当严重。
据统计，目前我国灌溉水利用率只有40%左右，个别省份只有20%，而发达国家的灌溉水利用率可达到80%-90%。
对比可知，农业节水势在必行。
各国实践研究也证明，农业节水切实可行且潜力巨大。
另外，随着人们生活水平的提高，人们对花卉、树木等绿色植物的喜爱和种植越来越多，然而以前对花木的浇灌、施肥等工作都需要靠人工来实现，不能根据植物正常生长所需要的水分、温度来实时调节植物生长环境的参数，不利于花木的成长以及资源的高效利用。
综上所述，当前加大技术投入，使环境控制高度自动化与智能化是现代浇水系统发展的必然趋势。
二、前人花园浇水智能控制系统研究成果灌溉自动化始于20世纪30年代，二次世界大战前，法国研制了一系列用以实行渠系自动化运行的水力自动闸门，并提出了一套比较完整的自动化灌溉控制方法，开了自动化灌溉的先河。
20世纪50年代以来，随着电子学和计算机技术的应用和发展，利用电子设备、计算机设备和程序控制的灌溉智能化技术也得到了同步发展，并在法国、美国、日本等发达国家乃至一些发展中国家得到了日益广泛的应用和发展。
[2]世界上智能灌溉工程实施比较好的国家有以色列、法国、美国等。
这些国家现代温室的研究起步早、发展快，对综合环境控制技术水平相对较高。
目前，他们采用先进的节水灌溉制度，由传统的充分灌溉向非充分灌溉发展，对灌区用水进行监测预报，实行动态管理，监测土壤情况和作物生长，开发了一系列功能强大的数字式灌溉控制器，并广泛应用。
目前，世界上最先进的灌溉智能化技术是在微灌技术的基础上，按照技术集成和机械化程度，增加对土壤、作物长势情况、温度等生长环境因素等的监控和检测，用精确的灌溉设施及技术实现全自动化监控，按需定位、定量精确灌溉。
文献综述前言本人毕业设计的论题为《基于单片机节水灌溉系统的设计》，随着我国农业技术的高速发展，在进行农业生产的过程中需要大量的水资源，而我国却是一个水资源严重缺乏的国家，水资源的整体利用水平仍还很低,灌溉水的利用率只有30％～40％,水分生产效率不足1 ㎏∕m3,仅为发达国家的一半。
灌溉管理自动化是发展高效农业的重要手段,我国目前主要局限于节水灌溉工程措施的推广和应用,而高效农业和精细农业要求必须实现水资源的高效利用,将输配水、灌水技术和降雨、蒸发、土壤墒情、作物需水规律等方面统一考虑,做到降水、灌溉水、土壤水和地下水联合调用,实现按需、按时、按量自动供水。
因此,必须采用遥感、遥测等新技术监测土壤墒情和作物生长情况,对灌溉用水进行动态监测预报,实现灌溉用水管理的自动化、节约化、动态管理。
而本文就是对不同土壤的湿度进行监控，并按照作物对土壤湿度的要求进行适时、适量灌水，所设计系统的核心是单片机和PC机构成的控制部分，主要对土壤湿度与灌水量之间的关系、灌溉控制技术及设备系统的硬件、软件编程各个部分进行实现。
本文根据目前国内外学者对的基于单片机节水灌溉系统的设计的研究成果，借鉴他们的成功经验，大胆的将单片机和PC机整合在系统中。
这些文献给与本文很大的参考价值。
本文主要查阅进几年有关基于单片机节水灌溉系统的设计的文献期刊。
张金波、胡钢、张学武、李致金、柯小干（2003）在《自动化控制系统在节水灌溉中的应用》介绍了以组态软件为开发平台,利用继电器输出模块,数字量输入模块等设备开发了农田节水灌溉自动化控制系统,该系统已在农田节水灌溉实际中得到了成功应用.孙威、毛罕平、左志宇、伍德林（2007）在《基于单片机的节水灌溉自动控制器的设计》中以单片机为核心,研制了一种节水灌溉自动控制器;介绍了系统总体结构、单片机系统主机电路、数据采集处理电路、I/O口的扩展电路、通信接口等以及软件的设计.王晓健（2010）在《单片机模糊控制节水灌溉系统设计》中介绍了灌溉控制系统的组成及工作原理,以单片机为核心控制芯片,设计了一套节水灌溉控制系统,并对其决策过程进行了具体分析.张兵、袁寿其、成立、杨春明（2004）在《节水灌溉自动控制器的设计与研究》中论述了一种自动化节水灌溉控制系统的硬件设计、外部连线及其使用功能.系统控制器以与8051完全兼容的GMS90L51单片机为核心,采用计算机分布式管理;系统有传感器自动闭环控制、手动/半手动控制、微机超控等多种工作方式;系统能够实现自动化灌溉,具有排水警示、实时时钟、历史数据查询、数据上传及双向通信等功能.张兵、袁寿其、成立（2003）在《节水灌溉自动化技术的发展及趋势》中论述了自动化技术在灌溉管理中的重要性,详细介绍了以色列、美国、澳大利亚及我国自动化技术在灌溉中的应用现状及存在的问题,讨论了一些新技术,如模糊控制、神经网络、专家系统等在节水灌溉控制中的应用,并对节水灌溉控制技术的发展趋势进行了探讨.朱张青、曹成茂（2001）在《多用途节水灌溉控制系统研制》中介绍了一种以单片机控制为核心,能适用于多种农作物的节水灌溉控制系统.苏崇峰、陈进昌、刘祥金、王永兰（2002）在《节水灌溉自动控制及管理系统研究》从节水灌溉控制与水费管理两个方面介绍了本系统在节水灌溉中的应用,着重介绍了控制过程;对节水灌溉的控制以及计算机、PLC、数字水表、数据采集都进行了详细地介绍;通过本系统的实施,可以从根本上解决节水灌溉重建轻管的弊端.吴维雄（2004）在《试论计算机在节水灌溉中的应用》中介绍了随着精确农业技术革命的发展,节水灌溉中增加了精确灌溉的内容.通过计算机控制实施相应作业,可最大限度地提高水资源的利用率.本文对计算机在该领域内的应用的软、硬件设施做了介绍.韩文霆、吴普特、冯浩、陈香维、杨青（2004）在《中外农田喷灌技术的发展对比》中对比分析了中外喷灌技术发展速度、主要形式以及包括精确灌溉在内的先进喷灌技术的研究和应用情况,分析了我国存在的主要差距,指出我国家庭联产承包责任制下的土地小块经营方式和与之相应的管理体制,是限制大中型喷灌机组与喷灌技术应用、精确灌溉技术实施和喷灌技术发展的主要因素之一,并探讨了我国喷灌机组的发展方向.吴玉芹、王晓玲（2002）在《发展节水灌溉应注意的几个问题》中提到："九五"期间,党中央、国务院对节水灌溉工作非常重视,把节水灌溉作为一项革命性措施来抓,取得了巨大的建设成就.据统计,截至2000年底,我国节水灌溉工程面积已达到0.187亿hm\+2.同时,每年还发展节水灌溉措施面积近0.133亿hm\+2.这些工程和措施面积为缓解我国水资源供需矛盾,为抗御农业自然灾害,增强农业生产能力,促进我国农业种植调整,增加农民收入做出了不可磨灭的贡献.也为下一步农业节水发展打下了很好的基础.展望21世纪,我国水资源短缺、供需矛盾突出的局面不会得到很大改变,农业灌溉用水量增加的可能性较小,推广普及节水灌溉在我国将是一项长期的任务.当前,随着"十五"节水灌溉规划的实施,节水灌溉正在全国掀起新一轮的高潮,为总结"九五"期间节水灌溉的成败得失,做好"十五"乃至21世纪初节水灌溉工作,提出了几条注意事项。
基于单片机的智能抽水灌溉系统设计目录1. 内容概要 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究意义 (4)1.3 国内外研究现状 (5)1.4 研究内容与方法 (6)2. 智能抽水灌溉系统概述 (7)2.1 系统功能与目标 (8)2.2 系统组成 (10)3. 基于单片机的控制系统设计 (10)3.1 硬件设计 (12)3.1.1 单片机选择 (13)3.1.2 电源模块设计 (14)3.1.3 泵电机控制模块 (16)3.1.4 传感器及接口设计 (17)3.2 软件设计 (18)3.2.1 控制策略 (19)3.2.2 实时操作系统应用 (19)3.2.3 用户界面设计 (20)4. 灌溉系统的精准控制策略 (22)4.1 土壤湿度检测与控制 (23)4.2 水位检测与控制 (24)4.3 气候条件分析与控制 (24)4.4 人工神经网络在控制中的应用 (26)5. 系统优化与调试 (27)5.1 系统性能指标 (29)5.2 系统优化方法 (30)5.3 系统调试与测试 (30)6. 系统实施与应用案例 (31)6.1 系统实施流程 (32)6.2 应用案例分析 (34)6.3 系统维护与优化 (35)7. 结论与展望 (36)7.1 研究成果总结 (37)7.2 存在问题与不足 (38)7.3 未来工作展望 (39)1. 内容概要本文档旨在阐述基于单片机技术的智能抽水灌溉系统的设计概念、实现方案及应用前景。
文章将分章节探讨该系统的核心内容和功能：系统概述：介绍系统设计理念、目的及发展方向，强调智能灌溉系统的重要性及其在现代农业中的应用价值。
市场需求与技术背景：分析当前市场对高效、智能灌溉系统的需求，概述相关技术的发展现状，包括传感器、微控制器、通信协议及远程监控技术。
系统架构：详述智能灌溉系统的硬件组成及软件核心模块。
详细介绍单片机的选择、外围电路设计，如水分传感器、土壤墒情传感器、水流量传感器等，以及系统的通信模块实现。
基于单片机的智能灌溉系统设计一、系统功能智能灌溉系统是一种基于单片机的自动控制系统，它能够根据土壤湿度和气象条件实时的调节灌溉设备，实现对农作物的智能管理。
系统的主要功能包括：1. 监测土壤湿度：通过土壤湿度传感器实时监测土壤湿度情况，及时了解土壤水分状况。
2. 控制灌溉设备：根据土壤湿度和气象条件，智能控制灌溉设备的启停，确保农作物得到适当的灌溉。
3. 天气预报功能：通过气象传感器获取气象数据，结合天气预报信息，提前做好灌溉计划，避免因天气变化而造成的过度或不足的灌溉。
4. 远程控制功能：通过手机APP或者网页端，实现对智能灌溉系统的远程监控和控制。
二、系统组成智能灌溉系统主要由控制器、传感器、执行机构、通信模块和供电模块等组成。
1. 控制器：控制器是系统的大脑，负责数据的处理和决策。
常用的单片机有Arduino、STM32等，通过编程实现对传感器和执行机构的控制。
2. 传感器：包括土壤湿度传感器、温湿度传感器、光照传感器、雨量传感器等。
这些传感器通过测量环境参数，为控制器提供决策依据。
3. 执行机构：执行机构包括电磁阀、水泵等，负责根据控制器的指令，对灌溉设备进行启停控制。
4. 通信模块：通信模块可以选择WIFI模块、蓝牙模块或者LoRa模块，实现系统和用户之间的远程通信。
5. 供电模块：供电模块可以采用太阳能电池板、电池或者市电供电，保证系统的正常运行。
三、系统原理智能灌溉系统的工作原理是通过传感器采集环境参数数据，经过单片机的处理和分析，根据设定的灌溉策略，控制执行机构实现自动灌溉。
2. 数据处理：控制器接收传感器数据后，进行数据处理和分析，根据设定的灌溉策略，判断是否需要进行灌溉。
3. 控制执行机构：如果判断需要进行灌溉，控制器向执行机构发送指令，启动灌溉设备进行灌溉；如果判断不需要进行灌溉，控制器则停止灌溉设备。
4. 数据通信：系统可以通过通信模块与用户的手机APP或者网页端进行实时数据交互，用户可以远程监控系统运行状态，并对系统进行控制。
基于单片机的节水灌溉控制系统学号： XXX姓名： CCC日期：2014-12-18基于单片机的节水灌溉控制系统摘要节水灌溉智能控制技术的高低代表着农业现代化的发展状况，灌溉系统智能化水平较低是制约我国高效农业发展的主要原因。
本文就此问题研究了单片机控制的节水灌溉系统，该系统对土壤的湿度进行监控，并按照作物对土壤湿度的要求进行适时、适量灌水，其核心是单片机和PC机构成的控制部分，主要对土壤湿度与灌水量之间的关系、灌溉控制技术及设各系统的硬件、软件编程各个部分进行了深入的研究。
单片机控制部分采用选用AT89C51单片机为核心，主要由土壤湿度传感器，AD转换器，显示电路，输出控制电路，故障报警电路等组成；软件选用汇编语言编程。
系统主要具有以下功能：单片机可根据土壤湿度传感器检测到的土壤湿度，，自动启动灌溉系统。
本文就土壤湿度与灌水量之间的关系进行了实验研究，对单片机控制系统做了大量的调试实验，并检测通过，系统运行良好。
该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。
关键词：节水灌溉，智能控制器，湿度传感器，串行通信，单片机目录第1章绪论 (1)1.1研究的背景和意义 (1)1.1.1节水灌溉系统的研究背景 (1)第2章系统总体设计 (2)2.1系统硬件介绍 (2)2.1.1土壤湿度传感器 (2)2.1.2 AT89C51单片机 (3)2.2 系统总体设计 (5)第3章系统硬件电路设计 (6)3.1单片机控制原理 (6)3.2单片机主机控制电路 (6)3.2.1时钟电路 (6)3.2.2复位电路 (6)3.2.3数据存储器的扩展电路 (7)3.3数据采集处理电路 (7)3.4 LED显示电路 (8)第4章系统软件设计 (11)4.1系统主程序设计 (11)4.2采样子程序设计 (12)4.3数据处理 (13)4.3.1数字滤波技术 (13)4.3.2尺度变换 (14)4.3.3 BCD转换 (16)第5章结论 (19)参考文献 (20)第1章绪论1.1研究的背景和意义1.1.1节水灌溉系统的研究背景水资源是人类赖以生存的基础性资源，我国一方面水资源十分紧缺。
基于单片机的自动节水灌溉系统摘要节水灌溉-农业节水不仅潜力很大而且利国利民。
对占消费水80%左右的农业用水的合理使用和发挥最大效益应该说具有非常重要的意义。
尤其对于处在干旱、半干旱地区的大半个中国，节水将是可持续发展需要解决的最重要问题。
单片机可编程控制节水灌溉系统，该系统可对不同土壤的湿度进行监控，并按照作物对土壤湿度的要求进行适时、适量灌水.本控制器以AT89C51单片机为核心，由传感器，信号处理电路、输出控制电路等构成。
以实现数据采集、控制信号输出，通过传感器自动检测土壤水分实现自动灌溉控制。
硬件方面，土壤含水量的测量采用HIH3610湿度传感器；A/D转换采用ADC0809芯片,74LS373芯片等。
单片机控制部分采用AT89C51单片机为核心，主要由土壤湿度传感器，信号处理电路，输出控制电路等组成，软件选用汇编语言编程。
单片机可将土壤湿度传感器检测到的土壤湿度模拟量转换成数字量，并传输给控制系统检测是否该灌溉。
该系统灵活性强，成本低，可靠性高，在实际应用中前景广阔。
关键词：单片机芯片采样 A/D转换河北大学2009届本科生毕业论文（设计）ABSTRACTStanza water irrigation-agriculture stanza water not only the potential but is very big and benefit people of country.To have to consume water 80% or so agriculture to use aqueous of reasonable usage and develop the biggest efficiency should say having count for much meaning.Particularly for be placed in the greater half inside country of drought, the half dry region, stanza water will be keep on the development needs to be solved the most important problem.The single slice of machine programmable control stanza water irrigation system, that system can carry on supervision to the degree of humidity of different soil, and Be according to the request of farm crop to soil degree of humidity carry on in good time and just the right amount infusing water.This controller takes the AT89 C51 single slice of machine as core, from spread a feeling machine, the signal handles electric circuit and output control electric circuit etc. composing.Collect by carrying out a data, control signal output, pass to spread a feeling machine an auto examination the soil humidity carry out an automatic irrigation control.Hardware, the soil contains the diagraph adoption HIH3610 degree of humidities of amount of water to spread a feeling machine;A|D convert the adoption ADC0809 chips, 74 LS373 chip etc..Single slice of machine control part adoption the AT89 C51 single slice of machine is mainly spread a feeling machine by soil degree of humidity, the signal handles electric circuit and outputs control electric circuit etc. to constitute, the software choice edits collected materials a language plait distance.The single slice of machine can spread soil degree of humidity, the feeling machine examines of the soil degree of humidity imitates quantity to convert into a number quantity, and deliver to control system examination whether should irrigate.The system's vivid is strong, the cost is low, High reliability, at physically applied in foreground vast.Keyword: single chip Chip Sample A| D convert目录一前言 (1)1.1本设计的任务和主要内容 (1)二本系统主要硬件电路设计及介绍 (2)2.1本系统主要硬件介绍及总体说明： (2)2.2简介AT89C51内部总体结构及其基本特性如下: (2)2.3湿度传感器介绍 (3)2.4A/D模块介绍 (4)2.5电动机介绍 (6)2.6电磁阀，喷头 (7)三本系统主要硬件电路设计 (9)3.1系统的工作原理 (9)3.2单片机主系统电路 (9)3.3时钟电路 (10)3.4数据存储器的扩展电路 (11)3.５数据采集处理电路 (11)3.６LED显示系统电路 (12)四系统的软件设计 (15)4.1系统主程序设计 (15)4．2采样子程序设计 (17)4.3数据处理 (17)4.3.1采集数据转换 (17)4.3.2BCD转换 (19)4.4LED动态显示程序 (19)结论 (21)谢辞 (22)参考文献 (23)一前言水是生命之源，没有了水，地球上的生物都将消失。
`目录第一章绪论21.1 节水灌溉系统概述21.2 本设计任务和主要内容3第二章硬件电路设计42.1单片机控制系统原理42.2 单片机主机系统电路42.2.1时钟电路52.2.2复位电路52.2.3数据存储器的扩展电路62.3数据采集处理电路62.4 LED显示系统电路82.5超限报警电路10第3节系统的软件设计113．1 系统主程序设计113.2 采样子程序设计123.3 数据处理133.3.1数字滤波技术133.3.2标度变换153.4 LED动态显示程序18第四章总结21参考文献22基于单片机的自动节水灌溉系统的设计第一章绪论我国是农业大国，农田灌溉建设有着悠久的历史，但现代化水平不高，而要使我国农田水利灌溉走上新台阶，就必须加速推进农业的科学化、合理化、现代化进程。
本系统是针对我国农业引水到田的传统灌溉方式，在现代化农业和即将推进的精准农业面前的落后现状，及灌溉过程中无法知道农作物需水量的大小，盲目的频繁灌溉、过量灌溉所造成的水资源浪费现状，提出的无线节水灌溉控制系统设计方案。
自动控制节水灌溉技术的高低代表着农业现代化的发展状况，灌溉系统自动化水平较低是制约我国高效农业发展的主要原因。
单片机控制的滴灌节水灌溉系统，该系统可对不同土壤的湿度进行监控，并按照作物对土壤湿度的要求进行适时、适量灌水，其核心是单片机和PC机构成的控制部分，主要对土壤湿度与灌水量之间的关系、灌溉控制技术及设备系统的硬件、软件编程各个部分进行实现。
单片机控制部分采用AT89C51单片机为核心，主要由土壤湿度传感器，信号处理电路，显示电路，输出控制电路，故障报警电路等组成，软件选用汇编语言编程。
单片机可将土壤湿度传感器检测到的土壤湿度模拟量转换成数字量，显示于LED显示器上。
该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。
1.1 节水灌溉系统概述生命之起源，水为必要条件，没有了水，地球上的生命将会枯竭。
随着21世纪的到来，能源危机将接踵而至。
![毕业设计(论文)-基于at89c51单片机的节水灌溉系统的应用[管理资料]](https://uimg.taocdn.com/98e752d9647d27284a735158.webp)
专科毕业设计（论文）设计题目：基于AT89C51单片机的节水灌溉系统的应用系部：电气工程系专业：工业企业电气班级：工企091301姓名：学号：093905130121指导教师：职称：助教2012年6月南京摘要自动控制节水灌溉技术的高低代表着农业现代化的发展状况，目前我国的灌溉系统自动化水平较低。
用单片机控制的节水灌溉系统可以对不同土壤进行湿度监控，并根据作物对土壤湿度的要求进行适时、适量灌水。
单片机控制部分采用的是型号为AT89C51的单片机，主要由湿度传感器，数据处理电路，LED动态显示电路，超限报警电路等组成。
单片机可将土壤湿度传感器检测到的土壤湿度模拟量转换成数字量，显示于LED显示器上。
该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。
关键词智能节水灌溉系统单片机AbstractAutomatic control of water saving irrigation techniques represent the level of development of the modernization of agriculture of our country, at present the low automatic level of irrigation system. MCU control of the water saving irrigation system can be of different soil humidity monitor, and on the basis of crops on soil moisture requirements of timely and adequate irrigation, its core is the SCM control part.SCM control part is used in model AT89C51single-chip, mainly by the humidity sensor, a data processing circuit, LED dynamic display circuit, alarm circuit. SCM could soil moisture sensors to detect soil moisture analog into digital, displayed in the LED display. The system is flexible, easy operation, high reliability, there will be a broader development prospects.Key words Intelligence Water saving irrigation system Single chip microcomputer目录1 引言 (1)本设计任务和主要内容 (1)2 单片机概述 (1) (1)单片机的特点 (2)单片机的应用 (2)3 设计要求与系统方案 (2)设计要求 (2)系统方案 (2)4 硬件设计 (2)单片机控制系统原理 (2)单片机主机系统电路 (3)数据采集处理电路 (4)水泵控制电路 (5)LED数字显示部分 (5)超限报警电路 (6)5 软件设计 (7)主程序设计 (7)采样子程序设计 (8)数据处理 (9)LED动态显示程序 (13)结论 (16)致谢 (17)参考文献 (18)附录一主程序设计 (19)1 引言迄今为止，全世界范围内，有40％的国家处于缺水状态，并有26个国家处于严重缺水的状态，我国拥有23万亿立方米的储水量，位于世界人均占有水资源量的109位，属于世界最缺乏水资源的国家之一。
基于AT89C51单片机的智能浇灌系统设计1. 引言1.1 背景介绍背景介绍：智能灌溉系统是一种利用现代技术来实现自动控制灌溉的系统，其设计的初衷是为了提高农业生产效率和节约资源。
随着人口的增长和农田面积的减少，对于灌溉系统的需求越来越大。
传统的手动灌溉系统存在着浪费水资源、劳动成本高、效率低等问题，为此，我们需要一种更加智能化的灌溉系统来解决这些问题。
1.2 研究意义智能灌溉系统在农业生产中具有重要的应用价值，能够提高农作物的产量和质量，减少水资源的浪费，保护环境。
基于AT89C51单片机的智能灌溉系统设计，可以实现对灌溉系统的智能化控制和监测，提高农业生产效率和经济效益。
智能灌溉系统能够根据土壤湿度、气温、光照等环境因素实时调控灌溉水量和灌溉时间，实现精准灌溉，避免过度或不足灌溉造成的浪费或作物生长不良。
这对于提高农作物的生长速度和品质具有显著的促进作用。
智能灌溉系统还可以通过传感器实时监测土壤湿度、光照强度等信息，及时反馈到控制系统，实现智能化的决策和控制。
这有助于提高农田水资源利用率，减少水资源浪费，促进可持续发展。
基于AT89C51单片机的智能灌溉系统设计具有重要的研究意义和应用前景，将为农业生产的智能化发展提供有力支持。
2. 正文2.1 AT89C51单片机介绍AT89C51单片机是一款经典的8位单片机，由英特尔公司推出。
它采用MCS-51指令集架构，是一种低成本、高性能、低功耗的微控制器。
AT89C51单片机集成了CPU、RAM、ROM、I/O端口和定时器/计数器等功能模块，适用于各种嵌入式系统设计。
AT89C51单片机具有40个I/O端口，内置4KB的Flash程序存储器以及128B的RAM。
它还具有两个定时器/计数器、一个串行通信接口（UART）和一个8位ADC，可满足各种嵌入式系统对于处理能力和外设接口的需求。
在智能灌溉系统中，AT89C51单片机可以作为控制核心，通过外部传感器采集土壤湿度、光照强度等环境参数，并根据预先设定的控制算法控制灌溉水泵的开关，实现智能化的自动灌溉功能。
基于单片机的节水灌溉自动控制系统的设计摘要：随着我国农业发展水平的不断提升，农业灌溉问题已受到社会的广泛关注，传统的漫灌方式已越来越不能满足我国社会发展的需要，“节水”逐渐成为我国农业灌溉追求的目标，“如何实现对农业的节水灌溉”对于农业的可持续发展具有重要意义，基于单机片的节水灌溉自动控制系统便应运而生。
据此本文在对基于单片机的节水灌溉自动控制系统进行整体功能分析的基础上，对节水灌溉自动系统的硬件及软件设计提出了一些科学合理的思路，希望能使我国的农业发展水平更上一层楼。
关键词：单片机；节水灌溉；自动控制；系统设计一、基于单片机的节水灌溉自动控制系统的功能组成一般农业灌溉面积较大，这对节水灌溉自动控制系统的功能提出了更高的要求，节水灌溉自动控制系统在功能上可划分为三部分，分别为信号处理系统、控制系统及实施系统。
其中信号处理部分主要负责信号的收集与处理工作，由传感器和信号处理器构成，信号处理器将采集的农田灌溉区和蓄水池信息进行处理，例如灌溉区的湿度、温度以及蓄水池的水量等，并将其转换为特定的信号输入到传感器，传感器则将输入的信号传递至控制部分。
实施系统则负责对灌溉区的灌溉工作以及对蓄水池的储水放水工作。
控制系统是节水灌溉自动控制系统的重要部分，其功能的正常发挥是保证节水灌溉自动控制系统正常运转的首要前提。
首先控制部分对传感器输入的信号进行分析和处理，根据农田灌溉区和蓄水池的综合情况，对蓄水池和灌溉区的水开关进行控制，例如在少雨季节，灌溉区湿度较低，信号处理系统将这一信息传递至控制系统，控制系统则根据此信号做出打开蓄水池水闸的决定，对少水的灌溉区进行灌溉，其次控制系统应可通过显示器使操作人员对农田灌溉区和蓄水池的各项参数进行清晰的掌握，从而使操作人员及时做出合理调整。
最后控制系统应设置报警功能，一旦检测到可能威胁到系统正常运转的因素应立刻发出警报，例如灌溉区湿度过低或过高等等。
二、基于单片机的节水灌溉自动控制系统硬件设计对节水灌溉自动控制系统的硬件设计是以单片机为核心，以外围扩展电路为辅助构成的，降低了系统的能源消耗，且其抗干扰能力强，在一定程度上提高了系统运行的稳定性，单片机是主模块的核心器件，本文所选单片机是型号为AT89C51，内部存储数据达到了256字节。
基于32单片机控制的智能灌溉系统智能灌溉系统是一种基于现代科技的智能化设备，通过采用32位单片机控制，可以实现对农田灌溉的自动化管理。
智能灌溉系统可以根据土壤湿度、气象条件和作物生长情况等多种参数进行智能化控制，从而实现精准、高效、节水的灌溉，提高农田水分利用率，保障作物生长的需要，提高农业生产效益。
本文将对基于32单片机控制的智能灌溉系统进行详细介绍。
一、系统设计方案1. 系统架构设计智能灌溉系统的总体架构包括传感器模块、控制模块、执行器模块以及人机交互界面，其中传感器模块用于采集土壤湿度、气象条件和作物生长情况等信息；控制模块采用32单片机进行智能控制；执行器模块根据控制模块的指令实现灌溉和施肥等操作；人机交互界面用于用户监控和设置系统参数。
整个系统采用分布式控制架构，传感器模块通过无线传感器网络与控制模块进行通信，从而实现对农田灌溉的智能化管理。
2. 控制算法设计智能灌溉系统的开发需要设计硬件和软件两方面。
硬件设计包括传感器模块、控制模块和执行器模块的选型和接口设计；软件设计包括控制算法的开发和人机交互界面的设计。
在32单片机的基础上，可以采用C语言进行程序开发，设计出稳定可靠的智能控制系统。
二、系统功能实现1. 智能化灌溉功能2. 作物生长监测功能智能灌溉系统可以通过传感器模块实时监测土壤湿度和作物生长情况，根据监测数据进行实时调整，保障作物生长的需要。
系统可以根据作物的生长阶段和需水量进行智能化的灌溉管理，从而提高作物的产量和质量。
3. 节水环保功能智能灌溉系统可以根据土壤湿度和作物需水量进行精准的灌溉管理，避免了传统灌溉系统中频繁浇水导致的水资源浪费。
系统还可以根据气象条件进行智能化控制，避免在雨天进行灌溉，进一步节约水资源。
智能灌溉系统的节水环保功能有助于保护生态环境，提高农田的水资源利用效率。
三、系统优势分析1. 精准高效2. 智能化管理3. 便捷高效智能灌溉系统可以通过人机交互界面实现对系统的监控和设置，用户可以随时随地了解灌溉系统的工作状态，进行灌溉参数的调整，保障农田灌溉的便捷高效管理。
基于单片机旳节水浇灌自动控制系统旳设计第1章绪论1.1引言伴随中国农业现代化进程旳加紧，农业构造旳调整以及我国加入WTO等原因，农业浇灌自动化技术旳规定越来越高，浇灌控制器在我国有着巨大旳市场。
节水浇灌控制器近期在中国应朝着价格低，性能可靠操作简便旳方向发展。
但从长远旳利益考虑，新旳只能化技术，传感技术和农业科技旳引入应用和普及，将会有智能化程度更高，性能更稳定可靠旳浇灌控制器出现。
通过数年旳发展，国外浇灌控制器已逐渐趋于成熟系列化，但价格昂贵，国内虽引进某些，大多数是农业示范区，单位。
虽然国外生产旳浇灌控制器性能越来越高，但没有考虑我国特殊旳自然气候土地资源农业经济状况等原因，因而国外引进旳浇灌控制器在国内应用并不普及。
国内虽然有多家研制浇灌器，但多数是小规模，试验和理论旳探究应用不够普及。
究其原因一则是开发性能完善旳浇灌控制系统需要大量旳人力和物力旳投入，需要多部门，多学科旳融合，这在一定程度上限制了性能旳完善，适应性强旳控制器旳开发。
另一方面是目前开发出来旳浇灌控制器价格昂贵，农民尽管懂得能节省人力和浇灌用水提高产量，但由于一次性投入太大，多数农民承受不起，这也在一定程度上限制了浇灌控制器旳普及。
综上所述，西方发达国家在节水浇灌控制器旳开发上已越来越成熟，并且发展趋势是研制大型分布式控制系统和小面积单片机控制系统，并能有通讯功能，能与上位机进行通信，并可由危机对其编程操作。
同步伴随人工智能技术旳发展，模糊控制，神经网络等技术为节水浇灌控制器旳研制开辟了广阔旳应用前景。
而国内在浇灌控制器旳研制方面还没有形成规模大，应用范围广旳成套控制产品。
国内旳某些高尔夫球场等大面积场地浇灌控制，一般引用国外现成旳成套浇灌控制产品，而广大农村可根据我国国情和各地经济和技术发展旳实际状况，采用简朴可行旳节水浇灌控制措施及对应旳排灌机械和设备，大力发展可靠实用和操作简便旳节水浇灌控制器，这样做不仅具有广阔旳市场，并且有巨大旳社会和经济效益。
一、概述1. 论文的主题本文主要探讨基于单片机的智能花盆浇水系统的设计和实现。
2. 研究背景随着人们对生活品质的提高，越来越多的人开始养花种草以装饰自己的居住环境。
然而，由于工作繁忙或者外出旅行等原因，很多人往往忽视了对植物的需水需养护。
为了解决这个问题，智能花盆浇水系统应运而生。
通过该系统，可以实现对植物的定时自动浇水，为人们的生活带来便利。
二、文献综述1. 单片机技术单片机是一种集成了微处理器、存储器、定时器、通信端口等功能模块的芯片。
单片机具有体积小、功耗低、性能稳定等特点，广泛应用于嵌入式系统中。
在智能花盆浇水系统中，单片机可以实现对水泵的控制和定时器的设置。
2. 智能花盆浇水系统设计在智能花盆浇水系统中，除了单片机之外，还需要包括传感器、水泵、水箱等硬件设施。
通过传感器对土壤湿度进行监测，当土壤湿度低于设定值时，单片机通过控制水泵进行浇水补充。
通过适当的硬件设计和程序控制，可以实现智能化的浇水管理。
三、设计思路与方法1. 智能花盆浇水系统的硬件设计在设计硬件方面，需要考虑传感器的选择与布置、水泵的选型和控制电路、水箱的容量和位置等问题。
2. 智能花盆浇水系统的软件设计在设计软件方面，需要考虑单片机程序的编写、传感器数据的采集与处理、定时器的设置等问题。
3. 智能花盆浇水系统的电路设计电路设计是智能花盆浇水系统中的关键环节，需要考虑电源供应、传感器接口、水泵控制等问题。
四、实验结果与分析1. 实验环境和参数设置在实际的智能花盆浇水系统中，需要设置合理的土壤湿度阈值、浇水量和间隔时间等参数。
2. 实验结果通过对实验数据的收集与分析，可以得出智能花盆浇水系统在不同条件下的浇水效果。
3. 实验分析通过对实验结果的分析，可以评估智能花盆浇水系统的稳定性、灵活性和节能性等性能指标。
五、结论与展望1. 结论通过本次研究，我们成功设计并实现了基于单片机的智能花盆浇水系统，可以有效地满足人们对绿植养护的需求。
毕业设计(论文)——文献综述
文献综述
前言
本人毕业设计的论题为《基于单片机节水灌溉系统的设计》,随着我国农业技术的高速发展,在进行农业生产的过程中需要大量的水资源,而我国却是一个水资源严重缺乏的国家,水资源的整体利用水平仍还很低,灌溉水的利用率只有30%~40%,水分生产效率不足1 ㎏∕m3,仅为发达国家的一半。
灌溉管理自动化是发展高效农业的重要手段,我国目前主要局限于节水灌溉工程措施的推广和应用,而高效农业和精细农业要求必须实现水资源的高效利用,将输配水、灌水技术和降雨、蒸发、土壤墒情、作物需水规律等方面统一考虑,做到降水、灌溉水、土壤水和地下水联合调用,实现按需、按时、按量自动供水。
因此,必须采用遥感、遥测等新技术监测土壤墒情和作物生长情况,对灌溉用水进行动态监测预报,实现灌溉用水管理的自动化、节约化、动态管理。
而本文就是对不同土壤的湿度进行监控,并按照作物对土壤湿度的要求进行适时、适量灌水,所设计系统的核心是单片机和PC机构成的控制部分,主要对土壤湿度与灌水量之间的关系、灌溉控制技术及设备系统的硬件、软件编程各个部分进行实现。
本文根据目前国内外学者对的基于单片机节水灌溉系统的设计的研究成果,借鉴他们的成功经验,大胆的将单片机和PC机整合在系统中。
这些文献给与本文很大的参考价值。
本文主要查阅进几年有关基于单片机节水灌溉系统的设计的文献期刊。
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张金波、胡钢、张学武、李致金、柯小干(2003)在《自动化控制系统在节水灌溉中的应用》介绍了以组态软件为开发平台,利用继电器输出模块,数字量输入模块等设备开发了农田节水灌溉自动化控制系统,该系统已在农田节水灌溉实际中得到了成功应用.
孙威、毛罕平、左志宇、伍德林(2007)在《基于单片机的节水灌溉自动控制器的设计》中以单片机为核心,研制了一种节水灌溉自动控制器;介绍了系统总体结
构、单片机系统主机电路、数据采集处理电路、I/O口的扩展电路、通信接口等以及软件的设计.
王晓健(2010)在《单片机模糊控制节水灌溉系统设计》中介绍了灌溉控制系
统的组成及工作原理,以单片机为核心控制芯片,设计了一套节水灌溉控制系统,并对其决策过程进行了具体分析.
张兵、袁寿其、成立、杨春明(2004)在《节水灌溉自动控制器的设计与研
究》中论述了一种自动化节水灌溉控制系统的硬件设计、外部连线及其使用功能.系统控制器以与8051完全兼容的GMS90L51单片机为核心,采用计算机分布式管理;系统有传感器自动闭环控制、手动/半手动控制、微机超控等多种工作方式;系统能够实现自动化灌溉,具有排水警示、实时时钟、历史数据查询、数据上传及双向通信等功能.
张兵、袁寿其、成立(2003)在《节水灌溉自动化技术的发展及趋势》中论述
了自动化技术在灌溉管理中的重要性,详细介绍了以色列、美国、澳大利亚及我国自动化技术在灌溉中的应用现状及存在的问题,讨论了一些新技术,如模糊控制、神经网络、专家系统等在节水灌溉控制中的应用,并对节水灌溉控制技术的发展趋势进行了探讨.
朱张青、曹成茂(2001)在《多用途节水灌溉控制系统研制》中介绍了一种以
单片机控制为核心,能适用于多种农作物的节水灌溉控制系统.
苏崇峰、陈进昌、刘祥金、王永兰(2002)在《节水灌溉自动控制及管理系统
研究》从节水灌溉控制与水费管理两个方面介绍了本系统在节水灌溉中的应用,着重介绍了控制过程;对节水灌溉的控制以及计算机、PLC、数字水表、数据采集都进行了详细地介绍;通过本系统的实施,可以从根本上解决节水灌溉重建轻管的弊端.
吴维雄(2004)在《试论计算机在节水灌溉中的应用》中介绍了随着精确农业
技术革命的发展,节水灌溉中增加了精确灌溉的内容.通过计算机控制实施相应作业,可最大限度地提高水资源的利用率.本文对计算机在该领域内的应用
的软、硬件设施做了介绍.
韩文霆、吴普特、冯浩、陈香维、杨青(2004)在《中外农田喷灌技术的发展
对比》中对比分析了中外喷灌技术发展速度、主要形式以及包括精确灌溉在内的先
进喷灌技术的研究和应用情况,分析了我国存在的主要差距,指出我国家庭联产承包责任制下的土地小块经营方式和与之相应的管理体制,是限制大中型喷灌机组与喷灌技术应用、精确灌溉技术实施和喷灌技术发展的主要因素之一,并探讨了我国喷灌机组的发展方向.
吴玉芹、王晓玲(2002)在《发展节水灌溉应注意的几个问题》中提到:"九五"期间,党中央、国务院对节水灌溉工作非常重视,把节水灌溉作为一项革命性措施来抓,取得了巨大的建设成就.据统计,截至2000年底,我国节水灌溉工程面积已达到0.187亿hm\+2.同时,每年还发展节水灌溉措施面积近0.133亿
hm\+2.这些工程和措施面积为缓解我国水资源供需矛盾,为抗御农业自然灾害,增强农业生产能力,促进我国农业种植调整,增加农民收入做出了不可磨灭的贡献.也为下一步农业节水发展打下了很好的基础.展望21世纪,我国水资源短缺、供需矛盾突出的局面不会得到很大改变,农业灌溉用水量增加的可能性较小,推广普及节水灌溉在我国将是一项长期的任务.当前,随着"十五"节水灌溉规划的实施,节水灌溉正在全国掀起新一轮的高潮,为总结"九五"期间节水灌溉的成败得失,做好"十五"乃至21世纪初节水灌溉工作,提出了几条注意事项。
Hess T(1996)在《A MICROCOMPUTER SCHEDULING PROGRAM FOR SUPPLEMENTARY IRRIGATION》中提到实时灌溉调度农场使用的电脑包。
该软件包括四种模型:参考作物蒸散量模型,实际蒸散量模型,土壤水分平衡模型和灌溉预报模型。
Garcia Prats, A.、Guillem Pico, S.(2010)在《Performance evaluation and uncertainty measurement in irrigation scheduling soil water-balance approach》中提出:现有水资源总量(TAW)与灌溉调度性能有关。
对统计评价指标之间的关系进行了计算和社团,价值高的土壤上TAW表现的更好。
Jeetendra Kumar、Singh, A. K. P.(2008)在《Water retention characteristics and development of models for prediction of available water capacity of the soil》中通过田间试验期间进行的2000-01早春季节,研究土壤水分的特点和发展作为保水基质吸力的函数模型在水资源管理,根据印度比哈尔邦菩萨蛮,拉金德拉农业大学实验农场以及一些预测持不同深度的土壤
剖面的能力可用水的物理性质,化学性质的功能。
对一些粒径分布和容重等土壤物理性质,化学性质进行了测定。
另外,为了从基础上了解自动节水灌溉方面的知识,我还阅读了一些关于自动节水灌溉方面的参考文献:《中国节水灌溉》、《节水灌溉理论与技术》、《节水灌溉技术培训教材:喷灌工程技术》等等,并对自动节水灌溉有了一定的了解和看法。
结论
通过以上文献综述,不难发现:随着我国农业的高速发展,自动节水灌溉的作用对农业生产越来越重要。
国内外对自动节水灌溉的研究也在不断的增加。
它们对我国的农业的发展起着非常重要的作用,同时我们也应该注意到它们在经济中有很大的发展空间。
并且一些大的企业已经开始进行初步的计划实施。
我国大多数学者针对灌溉主要集中在节水方面,并对自动节水的研究也都是在整体的灌溉平台上即其研究的范围比较大。
在对具体针对自动节水灌溉的运用方面没有具体的论述和展开过。
通过上述文献,总结出自动节水灌溉系统在节约成本,提高效率,实现“绿色”买卖方面起到很大的作用,单片机和PC机的融合成就了系统的这场革命,并赋予灌溉信息化、自动化、网络化等特点,所以自动节水灌溉有能力帮助农业生产实现节约化,并且可以在各行业实施。
这也是本文的突破点。
通过这次对基于单片机自动节水灌溉系统的设计的检索,我学习到了关于自动节水灌溉的许多知识,为今后的继续学习、工作打下了一定的基础!。
