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基于单片机的智能滴灌系统构想
赵杨 徐雁东
（中国计量大学现代科技学院,浙江杭州310018）
［摘 要］ 滴灌作为一种高效率、环保的灌溉方式,在发达国家的应用已经非常成熟.本文介绍一种基于单片机的智能滴灌系统的构想,将滴灌技术与智能控制技术相结合,目的在于构想一种自动控制的滴灌系统,实现对资源的高效利用,提高农作物产量.
［关键词］ 单片机；智能；滴灌系统
［中图分类号］ S277.9 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-7909（2017）15-95-2
自动控制节水灌溉技术水平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.自动高效灌溉技术在发达国家,特别是大面积种植或缺水地区极其适用.而我国农业灌溉用水占全年总用水量的67%左右,对于一个水资源匮乏的国家来说,研发高效率灌溉系统显得尤为重要.
1 智能灌溉系统概述
自动滴灌系统是农业发展、节能环保的重要工具,自动灌溉系统可以通过埋置于土壤中的温湿度传感器获得当前土壤湿度、环境温度等相关数据,并根据植物的生长特性,在特定时间以特定的水量进行灌溉,且灌溉方式为滴灌,这一灌溉方式可以将水分精准地输送给植物,减少因为水分蒸发而导致的水资源浪费.由于单片机的可编程性,所以可以通过编程在特定时间将植物所需的营养液、药物一同灌溉给植物,从而在原基础上实现对植物自动施肥、喷药的功能.所以,基于单片机的智能灌溉系统是一种成本小、效率高、通用性强的灌溉系统.
基于单片机的智能滴灌系统是通过一种微处理器进行系统控制,以单片机作为控制器以实现控制功能.该系统的特点是小体积、低成本、低功耗、扩展性强以及适用范围广.本构想采用目前市场应用最为广泛的AT89S52 单片机作为控制器,其被广泛应用于生产生活中.
2 智能滴灌的优点
滴灌方式为全管道输水和局部微量灌溉,使水分的渗漏和损失降至最低限度,可直接向作物根系附近供水、施肥,可以调节温度和湿度,不会造成土壤板结,为作物提供了良好的生长环境,从而实现高产和稳产的目的.
该系统解决方案,可实时采集并存储各类数据参数,如土壤温湿度、气象参数、不同植物生长参数,通过对这数据的长期跟踪和分析,可针对不同的区域、不同的场景、不同的种植作物,制定更加合理的施肥和灌溉计划,实现精准灌溉、精准施肥,真正达到节水、增效、增产的目的,大大提升农业节水灌溉的科学管理水平.
3 单片机控制系统原理
如图1 所示,土壤温湿度传感器感知种植作物的土壤的温湿度,并反馈信号,反馈的信号经过A/D转换后传入单片机系统,经过系统处理后,将土壤的温湿度显示在LCD屏上,如果温湿度达到设定阈值,触发反馈机制,则单片机会驱动蜂鸣器发出报警声,同时输出高电平在经过外置设备的放大驱动后,驱动电磁阀,从而实现土壤的滴灌、施肥、打药等目的.当外部环境参数达到稳定或回落至预设范围内,传入单片机的信号经过处理,会停止之前使用的措施.若在一定时间内,环境参数无改变或无法回落到预设范围内,即负反馈调节措施失效,此时单片机会驱动报警系统进行声光报警,促使管理人员及时采取有效措施,排除或降低不利的环境因素,避免因此产生农作物死亡或减产等不利后果.
4 基单片机的智能滴灌系统的设计
4.1 主模块
4.1.1 时钟电路.时钟电路的作用是为系统操作提供时间基准.
4.1.2 复位电路.为寄存器进行初始化.
4.1.3 核心芯片AT89S52 单片机.AT89S52 单片机是一种功耗低高性能的CMOS 8 位微控制器,内置8 kB可在线编程编程闪存.工作电源范围为4.0～5.5 V,有3个16 位定时器/计数器、32 条可编程I/O 线、8 个中断源以及灵活的在线编程.
4.2 数据采集模块
采用市售的温湿度传感器,将温湿度传感器埋于土壤中,通过传感器获取土壤湿度、环境温湿度值,通过对比植物的生长需求和当前的环境条件,若触发条件则驱动电磁阀对土壤实施滴灌、施肥、打药等操作.
4.3 LED显示模块
将环境数值显示在LED屏上.从性价比上考虑,选择LCD1602 字符式显示器,该显示器的显示容量是16×2个字符,带I2C 模块的LCD1602 连接到核心芯片AT89S52 单片机上.
4.4 报警模块
当环境条件触发报警条件时,自动报警,以方便工作人员采取措施.报警系统采用声光报警机制,报警时LCD灯会亮,同时报警器也会蜂鸣,从而引起管理人员的注意.
4.5 电磁阀
电磁阀（Electromagnetic Valve）是用电磁控制的工业设备,是用来控制流体的自动化基础元件,属于执行器.用户可根据实际需求采用不同类型的电磁阀,以满足使用需求.
5 结语
基于单片机开发的智能滴灌系统,在实现水资源高效利用的同时降低了生产成本,而且在生产中节约了大量的水资源,对于提高大规模种植业的效率有着显著作用.同时,对于需要精确控制水肥条件的种植业有着显著的影响,未来应用前景十分广泛.而且该系统经过改进后可以面向农业的其他领域进行服务.
基于单片机论文范文结:
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