基于单片机的智能微喷灌控制系统的设计大学论文.doc

中北大学2013届毕业设计说明书基于单片机的智能微喷灌控制系统的设计摘 要随着科学技术的日益发展，特别是智能技术的发展，智能化的微灌溉技术应用范围越来越广泛智能化的微灌系统可以实现大面积的作物田间灌溉，在很大的程度上节约人力、物力，实现作物生长大面积的管理，实时掌握作物的生长环境开发简单、快速、实用的微灌智能设计具有重要的意义此次设计的是通过选择SHT11温湿度传感器对土壤的温度以及湿度等重要物理量进行采集，将采集到的信号交给51单片机系统进行处理，通过用c语言的编程实现在需要时驱动相关外部设备，对目标区域进行自动精确地智能灌溉关键词：51单片机 温湿度传感器 C语言Design of intelligent micro spray irrigation control system based on 51MCUAbstractWith the increasing development of science and technology,especially the development of Intelligent Technology,the application range of intelligent micro-irrigation technology more widely.The intelligent micro-irrigation systems can achieve a large area of crop field irrigation,and save to a large extent on the manpower,resources,management of the crop area,real-time control environment for the growth of crops.Development of simple,rapid,practical micro-irrigation intelligent design is of great significance.The design is by SHT11 temperature and humidity sensors on the soil temperature and humidity,and other important physical collection,the collected signal to the 51 single-chip system for processing,related to an external device driver when needed by using c language programming achieve automatic precision smart irrigation,the target area. Key words: 51MCU temperature and humidity sensors C language目 录1 引 言 12 概论 22.1国内外现状及发展趋势 22.2设计的背景及意义 32.3本设计所做的工作和内容 43 系统总体设计与分析 43.1 总体方案 43.2 系统方案论证 44 系统硬件设计 54.1 单片机系统硬件设计 64.2 LCD显示硬件设计 74.2.1 1602液晶接口信号说明 74.2.2 RAM地址映射图 104.2.3 状态字说明 104.2.4 数据指针设置 114.2.5 其它设置 114.2.6 初始化设置 114.3 时钟模块硬件设计 124.3.1 DS1302功能特性 124.3.2 DS1302的引脚 134.3.3 DS1302的命令控制字 134.3.4 DS1302的数据传送 14 第I页 共II页4.3.5 DS1302的寄存器 144.3.6 时钟模块电路图 154.4 键盘控制模块硬件设计 164.5继电器（指示灯接口）模块硬件设计 174.6 温湿度采集转换模块硬件设计 194.6.1 SHT11介绍 194.6.2 工作原理 204.6.3 输出特性 214.6.4 寄存器配置 234.6.5 接口电路 244.6.6 SHT11工作时序 255 系统软件设计 285.1系统整体框架介绍 285.2 LCD显示模块软件设计 325.3 键盘控制模块软件设计 355.4 DS1302时钟模块软件设计 425.5 温湿度采集转换模块软件设计 456 电路仿真 537 结论 62参考文献 63致谢 65 第II页 共II页1引 言在全球淡水水资源越来越缺乏和农业现代化的当今世界，农业高度集约化种植模式（耕作、种植、灌溉、施肥、收获等）和“工厂化”特征日趋显著。

在精确化农业的生产过程中，如今发达国家发展现代农业的主要的手段是运用高科学技术和高新技术的装备在灌溉的技术上对农作物的生长过程智能化的控制要求正在提高大多数发达国家农业的灌溉系统几乎全部采用计算机的控制方式，基本上实现了系统智能化微灌技术和设备在我国还处于研究和待开发阶段，系统的成套性还较差，主要部件品种少，质量不稳定因此，加速开发成套、适用、可靠、先进的灌溉系统是我国今后节水灌溉设备发展的主要方向自动控制灌溉系统，基本上还是手动阀门来操作自动控制器等方面还有待于进一步开发和应用【1】微机和单片机等自动控制检测系统装置，已经在某些微灌工程中应用和实验，初步显示出微灌采用自动化的管理系统优越性和先进性2 概论2.1国内外现状及发展趋势微灌技术的研究在中国的起步还不算太晚，自1974年引进墨西哥的滴灌设备我国的微灌技术试验研究正式开始该过程经历了1974到1980年之间的引进消化和吸收，设备的研制与应用实验及试点阶段；1981到1986年之间经历了设备产品的改进和应用试验的研究以及扩大试点的推广三个阶段；从1987年到现在直接引用了国外先进的科学技术，进入了从高起点上对研发微灌设备的产品开发阶段。

基于引入、吸收发达国家先进科学技术的基础上，结合了我国国情，从经济上的实用，便于安装和利于推广的主要几点出发，在个地相关关部门的合作与努力的情况下，开发微灌技术、生产研制设备和科学实验等多方面都取得重要的成果，我国的微灌技术日趋步入成熟【2】但是由于我国正处于初级阶段的微灌技术研究，近些年来自己研制、开发与生产微灌设备的产品不管是在质量方面和性能方面与发达国家相比较，差距存在还是比较大的；同发达的国家相比较更大的差距存在于微灌工程设备的组装配套和自动控制方面例如灌溉设备系统成套性比较差，配套的水平偏低；主要的几个部件的品种规格太少，质量相对来说不稳定，没有很好的系列化；关键的设备稳定性和耐久性都比较差；自动化和综合功能技术程度不是很高，基本上还处于手动的操作方式，以至于整体的综合效果和收益都不高随着现代化高科技不断的发展，各种智能化家电、数码产品走入进人们的日常生活，网络作为人们现代生活中人际的交往和获取知识的一个必不可少的平台考虑到现代化高科技的发展，未来的智能浇灌系统也有希望朝一下这些方面发展智能化随着传感器的技术、计算机处理技术和自动智能控制技术的持续发展，温室中的计算机环境的控制系统应用将会由以数据采集处理和监测的简单方式，渐渐转向以数据处理和应用为主。

所以软件系统的研制和开发将会得到不断完善，其中专家系统为主的智能化管理控制系统已经取得了不少的研发成果，并且其应用的前景是非常广阔的网络化目前，网络已经成为最具有活力，发展速度最快的高科技领域网络的通信技术发展促进了信息的传播设施的产业化程度的提高成为可能综合环境的调控所谓综合环境调控，就是以实现目标植物的正常生长为目标，把影响目标植物生长的多种环境参数(如光照、温度、湿度等)都保持在适宜目标植物生长的状态，并尽可能的使用最少的环境调节装置(采光、遮光、通风、保温、加湿等)智能和无人操作将会是未来的各种行业的发展趋势，不仅能大量节省人们的宝贵时间还能更好的控制各种成分的细微比例做到人们自己动手所不能做到的效果高移植性稍微修改一些系统的参数及设备即可应用于别的环境下，省时省力，节省大量资金及研发成本在不久的将来，不仅能实现对办公室花卉的控制而且可以实现路边及所有公共场所花草树木的自动灌溉，而且可以加入远程控制，可视频控制，更大限度的节省人力物力，这将是世界浇灌系统的一个发展趋势2.2设计的背景及意义水是生命之源，同样它也是国家经济发展的主要因素，人类生存必不可少的因素，水的重要性在国际上已经得到了共识，水资源开发和保护已经被各国家所重视。

而需要如何高效率利用有限的淡水资源，尽最大能力发挥水资源的效益己经成为看一个全球性极其有待解决的重要课题诸多的缺水国家当中，作为水资源极其短缺国家之一的中国水资源的利用率和利用效率低下使水资源在节流方面呈现巨大的挖掘潜力，因此节水成为历史发展的必然伴随着人们快节奏的生活、工作、学习，人们已没有很多时间去精心照顾自己种的花卉植物等，因此市场上急需一种可以代替人类劳动的产品由于现在市场上很多的喷灌设备主要是是针对温室、露天农作物、森林等大面积植物喷灌，而对于家庭小面积喷灌系统设备几乎没有，也没有达到自动化的水平现代生活中，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，由于现代生活节奏的加快，人们往往忙于工作而忘记定期、及时地为花卉补充水分及养料，或者由于放假回家而将花放在办公室没有人管理导致花木枯死已有的浇水器需要有人控制或者定时的浇灌，不能根据植物正常生长所需要的光照、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，而且现在的名贵花如果因为以上原因而死亡得不偿失，鉴于以上情况，市场上急需提供一种能够根据光照、温度、湿度及光照的变化自动将水分和及光补充给花木，达到定期、及时浇灌花木的花木自动浇灌器。

2.3本设计所做的工作和内容此次设计采用AT89C51绘制单片机最小系统，基于Keil仿真软件来完成软件开发，用protues仿真工具软件设计电路图以及做模拟仿真开发板包括AT89C51芯片（8位微控制器）及其外围的基本模块，外围模块包括：晶振电路（OSC）、复位电路（RESET）、键盘（包括复位和扩展按键）、DS1302时钟电路等所以，本次设计需要做好以下工作：(1)学习单片机原理等资料2)学习Keil、Protues等工具软件的使用方法3)用Protues仿真工具软件来设计本系统的电路图4)用Keil开发软件来编写程序并调试成功5)结合系统的电路仿真图用Protues仿真软件进行仿真调试6)撰写项目论文3 系统总体设计与分析 3.1 总体方案根据设计功能要求，系统可分如下部分：温度监控：对环境温度进行测量，并通过单片机处理显示环境温度 湿度监控：对环境湿度进行测量，并通过单片机处理显示相对的环境湿度 灌溉处理：当相对湿度和温度越限时，继电器工作导通外部的灌溉电路 显示： LCD实时显示温度、相对湿度及时钟日期 键盘控制： 当前温度与相。