基于单片机的自动滴灌系统设计研究

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1、基于单片机的自动滴灌系统设计研究随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，作为一个核心部件的单片机与具体生产应用设备相结合正在各行各业实现着广泛的功能。本文论述了基于51单片机的自动滴灌系统的设计。己的信息，关键词51单片机；自动滴灌；系统设计研究TP368.1A1674-6708(2011)37-0230-02构建节约型社会是当今的一大主题，那么对于农业大国，节水就成了秉点关注的课题之一。H前我国大部分地区采用传统的灌溉方式，即粗放的人工操作，自动化程度极低，对于供水时间及供水量控制都巾操作人员而定，不仅浪费了大量的水资源，有时也会存在不能准确及时供水

2、的情况。农业的根本出路在于科技，采用自动滴灌系统可以准确、定时、定量、高效地给作物自动补充水分，不仅提高灌溉效率，缩短劳动时间，更重要的是节约水资源。尤其是在缺水地区，能够更充分的利用有限的水资源是农业丰收的关键所在。1系统概述1.1自动滴灌系统概述自动滴灌系统是通过测定湿度、温度，根据植物自动选择滴灌开时始时间、滴灌时间及出水量。这样可以将水和养份直接而精确地输送到作物根部，是一种低成本、长寿命、免维护、高效节能的浇水方式。它适用于单行或多行盆栽、吊蓝式种植、培植袋栽种作物、庭院式花园等，也适合家居大小花盆栽种的植物浇灌。自动滴灌系统0前在缺水的发达国家应

3、用十分广泛，目前在我国部分地区也逐渐应用。自动滴灌系统要求滴灌时间准确、出水量适中、系统操作方便，对于更好的辅助作物生长、节约水资源起到Y极其重要的作用。1.2单片机概述单片机又称单片微控制器，是一种集成电路芯片，相当于把一个计算机系统集成在一个小的芯片上。它具有控制功能强大、功耗低、体积小、扩展灵活的特点，因此使用十分方便。近年来，单片机与在各行各业广泛应用。51单片机是目前工业测控系统中应用最广泛的、市场占有率高的单片机。本系统的控制芯片采用AT89C51单片机。AT89C51单片机是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片。它是一种带4K字节闪存可编程可擦

4、除只读存储器（FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器。2系统设计2.1自动滴灌系统组成自动滴灌系统由水源、传感器、首部控制枢纽、干管、支管、毛管七大部分组成。家用自动滴灌系统最小可缩减为：水源、首部控制枢纽、毛管三部分。首部控制枢纽部分作为自动滴灌系统的核心部分，通过对环境温度湿度的测试做出判断，以控制器来控制水泵、施肥罐、过滤装置及各种控制和量测设备。2.2自动滴灌系统控制器的设计自动滴灌系统的控制系统以51单片机为核心，采用汇编语言对单片机进行编程，主要包括

5、：主模块、数据采集处理模块、LE：D显示模块、报警模块。单片机可将土壤温度、湿度传感器检测到的土壤湿度、温度模拟量转换成数字量，显示于LliD显示器上。2.2.1主模块1）时钟电路单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时问基准。2）复位电路为了初始化单片机内部的某些特殊功能寄存器，必须采用复位的方式。复位操作有两种情况，即上电复位和手动复位。本系统采用上电复位方式。3）数据存储器的扩展电路AT89C51单片机外接数据RAM时，P2U输出存储器地址的高8位，P0口分时输出地址的低8位和传送指令字节或数据。P0口先输出低8位地址信号，在ALE有效时将它锁

6、存到外部地址锁存器中，然后P0口作为数据总线使用，本系统地址锁存器选用74LS373。2.2.2数据采集处理模块针对测试器测试获得的土壤湿度、环境温度数据，进行分析判断，确定需要滴灌时驱动水泵、施肥罐、过滤装置及各种控制和景测设备开始工作。系统统采用ADC0809转换器，进行模拟信号到数据信号的转换。ADC0809是一种8位逐次逼近式A/D转换器，内部具有锁存控制的8路模拟开关，外接8路模拟输入端，可同时对8路0-5V的输入模拟电压信号分时进行采集转换，本系统只用到INO和IN1两路输入通道。ADC0809转换器的分辨率为8位，最大不可调误差小于士1LSB，

7、采用单一+5V供电，功耗为15mW,不必进行零点和满度调整。本系统中ADC0809与AT89C51单片机的接口采用等待延时方式。ADC0809的时钟频率范围要求在10-1280kIIz,AT89C51单片机的ALE脚的频率是单片机时钟频率的1/6，因此当单片机的时钟频率采用6MHz,ADC0809输入时钟频率即为CLK=lMHz，发生启动脉冲后需延时lOOUs才可读取A/D转换数据。2.2.3LED显示模块由于LE：D具有线路简单、耗电少、成本低、寿命长等优点，因此本系统选用LE：D来显示土壤湿度值，在灌水期间以倒计时的方式显示灌水剩余时间。本系统输出结果使

8、用了4个LED显示因AT89C51单片机I/O口资源