智能灌溉系统.doc

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1、2012年重庆地区第五届“盛群杯”大学生单片机应用设计竞赛作品创意书智能灌溉机重庆科技学院电气与信息工程学院指导教师：张小云参赛队员:刘云参赛队员:崔荣利参赛队员:柯小川公元2012年1月3日作品创意书一、摘要本设计是为了提高家庭、园艺工人的工作效率，节约水资源和营养液而设计的装置。此外，还能够最大限度地减少植物由于水分过量或缺失造成的死亡。此装置用温度传感器、湿度传感器、PH等检测外部及养料参数，动态提示及控制灌溉所需的水分和浇灌的合理时间及营养液的配比。通过该系统,园丁还可以事先设定好浇灌过程的浇水量和养料量，系统实时检测土壤水分

2、和水分的流失量，得到反馈信号并分析，然后通过步进电机来动态调节浇灌量，以保证整个浇灌过程的正确性和连续性，确保植物健康生长，从而可减少植物因不正常生长而导致死亡的情况发生。关键词：智能灌溉环保动态调节二、作品介绍1、创作背景水是生命之源，是包括人类在内的各种生物生存的必要元素。而我国是联合国认定的“水资源紧缺”国家，人均淡水资源占用量仅为世界人均水平的1/4。所以对水资源的有效利用及节水成为一个重要课题。另一方面，随着生活质量提高和对健康生活的追求，人们对花卉、树木等绿色植物的种植越来越多。然而以往对花木的浇灌、施肥等工作都需要靠人工

3、来实现。我们认为，这样做存在部分弊端：一方面，人工灌溉不能准确把握浇灌量，不仅造成了水资源的浪费，同时也有可能影响花木的健康生长；另一方面，由于现代生活节奏的加快，人们往往因忙于工作或外出时间较长而无暇顾及对花木的照料。已有的浇水器大多局限于定时浇灌，不能根据植物正常生长所需要的湿度、温度、PH等有效资料来实时调节植物的生长环境。针对上述现象，我组成员设计了此款浇灌装置，它是一款集配料装置、土壤湿度、温度、PH传感器、旋转浇灌装置等多种传感和控制装置为一体的基于单片机的自动、智能浇灌机，用以达到对植物进行定时、合理的智能灌溉和节水目的

4、。一、工作原理一、整体原理框图此设计将以HT66F50为主控芯片，以温度、湿度、PH等传感器获取植物外部环境信息，然后将获取的信息转换给单片机分析后，再进行相应的处理。二、必要装置原理1.配料装置1.1作用（1）按照人工设定的植物生长所需营养液比例，将肥料（液体肥）和浇灌溉用水进行合理配置；（2）使土壤中的ＰＨ保持在正常范围内，当ＰＨ值过酸或者过碱时，配料装置开启，添加相应所需的酸或碱。1.2配制方法加料输送管与自来水管相接，通过控制自来水导入水量与加料流量来实现水与肥料的合理配比。2．数据采集模块数据采集的主要功能是采集外界环境的参

5、数:温度、湿度、PH值等一系列的与植物生长有密切关系的因素。这些因素对植物的生长有很大的影响，只有当这三者达到适当比例时，植物才能达到最好的生长状态。2.1温度采集温度的采集采用的DS18B20温度传感器，通过温度传感器来检测空气的温度来判断当前的天气状况，以此温度作为参考是否灌溉的一个标准。DS18B20温度传感器有超小的体积，超低的硬件开消，抗干扰能力强，精度高，附加功能强等优点，而且全数字温度转换及输出，最高12位分辨率，精度可达土0.5摄氏度。检测温度范围为–55°C~+125°C(–67°F~+257°F)，完全适用于本产品

6、的开发与要求。2.2湿度采集湿度采集采用的是AM1001湿度传感器，一方面可以实时检测土壤中的湿度，土壤过湿或者过干，通过湿度传感器检测的土壤湿度来判断植物是否缺水。另一方面，通过采集大气中水分的多少来判断当前天气的情况（如，是否将要下雨），进而结合土壤的湿度考虑是否灌溉。湿度传感器AM1001具有低功耗，小体积、带温度补偿、单片机校准线性输出、使用方便、成本低、完全互换、超长的信号传输距离、精确校准等优点。采集外界的模拟信号，传给单片机处理。2.3土壤PH的采集PH值的采集主要采用的是HI9125N传感器，通过HI9125N传感器检

7、测土壤的酸碱度，酸碱度对植物的影响很大，过酸过碱对作物的伤害都是很大的。采用PH值的采集可以有效地预防过酸过碱情况的发生，有效地保护植物。不同的植物对PH的要求也各有差异。再者，I9125N具有良好的防水性，即使在恶劣的环境中也有很好的精度和准确度。内置5个PH校准点（4.01，6.86,7.01,9.18，10.01）当电量过低时将自动关机避免测量误差。3.灌溉控制模块3.1智能灌溉模块启动电机，单片机综合各种传感器传送过来的数据有针对性的发出浇灌指令，通过电机带动目的。当湿度传感器检测到土壤水分过少或者温度偏高时，启动电机进行灌溉

8、，时刻检测水分，当湿度达到最适值时，关闭电机停止灌溉，以达到智能控制的效果。3.2手动控制手动控制也是灌溉系统必不可缺的一部分。在自动控制不方便或出现某些故障（如，温度感应器失灵）的情况下，可以启动手动控制灌溉。同时，通