AT89S52单片机的节水灌溉智能控制系统设计+电路图(2)

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1.2 课题来源

智能灌溉控制系统在国外已经慢慢步入成熟化，在国内虽然也引进了一些国外的灌溉控制器，但多数是用于农业示范区、科研单位、高校实验室。虽然国外生产的灌溉控制器性能优越，但没有考虑我国特殊的自然、气候、土地资源、农民经济状况等因素，所以从国外引进的这些灌溉控制器在国内根本得不到普及。即使国内也有很多家在研制灌溉控制器，但多数是小规模、实验和理论的探讨，应用不够普及，最主要原因是这一完善的智能灌溉系统需要很多人力和资金的投入，研发人员还应有将多个部门学科融合到一起的能力，这样才能开发出性能完善的智能灌溉控制器；其次是现在开发出来的灌溉控制器价格相对昂贵，农民尽管知道能节省劳动力、节约水资源、增加产量，但是付出的资金太大，很多农民都无法支付这么大的资金，所以就出现了智能灌溉设备无法遍及到各个农民家中。

在农业快速发展的今天，再加上中国在社会中的地位不断加强等原因，人们对智能灌溉这一技术的要求将变高。农民们可以根据实际情况来选择智能灌溉设备，做到成本最低，最便于操作，效益最高的效果。

1.3 国内外现状

国内在开发灌溉自动控制系统方面还处于研制、试用阶段，真正能投入实际应用，且应用较广的灌溉控制器还是很少。在开发的产品中有着代表性的如中国农业机械化研究院联合多家单位研制的2000型温室自动灌溉施肥系统。该系统以积木分布式系统结构为原理，解决了计算机适时闭环控制、动态监测、控制显示中文、施肥泵混合比可调、电磁阀开度可调等关键技术问题。该系统具有多种灌溉系统模式，用户根据需求灵活选择。在上海、浙江等地已经投入了应用，从系统运行情况来看，该系统有很好控制效果，取的了一定的经济效益和社会效益。国外一些发达国家，拥有先进的科学技术，所以在这一方面起步比别的国家都早，并已慢慢成熟。这些国家从最早的水力控制、机械控制，到后来的机械电子混合协调式控制，到现今应用广泛的计算机控制、模糊控制和神经网络控制等，控制精度和智能化程度越来越高，可靠性越来越好，操作也越来越简便。

该系统采用分布式布置，可与上位机双向通信，用微机对其进行编程操作和对其子控制器进行控制，并能用微机随时监控灌溉系统的工作状态。

2 方案设计与论证

2.1 总体方案论证

本课题以AT89S52单片机为控制电路的核心，采用模块化的设计方案。本设计总分为五大模块：温湿度采集电路模块、时钟模块、键盘接口电路模块和液晶显示电路模块、步进电机控制电路模块。其中温湿度采集模块核心器件为数字式温湿度传感器SHT11，时钟模块以DS1302为核心器件，显示电路以液晶显示器LCD 12864为核心构成，步进电机控制电路以达林顿驱动芯片ULN2003为核心，再配合键盘电路实现对土壤湿度进行检测。

在本系统中湿度灌溉分两种控制方式：闭环控制方式和时间控制方式。在闭环控制方式下，利用湿度采集模块将多处不同地点检测到的温湿度已校准数字信号数据进行综合处理，再传送给单片机。单片机将接收到的数据和单片机内存的数据进行比较，若收到的数据低于设定的数值，则步进电机控制电路模块启动步进电机进行灌溉。若收到的数据不低于设定的数值，则不启动步进电机进行灌溉。同时单片机将采集到的数据和系统的灌溉状况在现实模块的显示屏上显示出来。灌溉进行一定的时间后自动停止，该时间由用户加载在单片机内部数据决定。用户可通过灌溉方式切换键切换到时间控制方式。