节水浇灌主动节制体系的计划

针对今朝农业水资源紧缺且农业用水挥霍重大的成绩，提出了一种节水浇灌主动节制计划。该计划以微节制器为焦点器件，采纳无线通讯的办法，经由过程长途节制体系及时收集参数，并以此为依据及时调剂阀门开合水平，从而到达节水浇灌的目标。该计划具有较好的实用性，有用地实现了节水浇灌。喷灌机

中国农业成长今朝面对着两大重要成绩：一方面国民经济、生态建设的迅猛成长招致对水资源的需要量越来越大，然则，中国今朝的水资源重大不敷;另一方面中国农业用水量约占总用水量的80%阁下，但有用应用率仅在45%阁下，而泰西发达*一样平常在70%～80%，这招致中国农业用水挥霍征象异常重大。喷灌机

是以，在水资源重大不敷的情况下，若何有用办理农业用水缺乏成绩显得迫不及待。办法大抵有两种：开辟新的水资源，然则，此办法投资大、奏效慢，受地理情况影响异常显著;另一种办法是成长节水浇灌。节水浇灌是遵守作物分歧生长发育阶段的需要纪律而停止的合时浇灌，应用尽量少的水得到尽量多的农作物产出的一种浇灌形式。此办法投资*对较小，既有能够实现农业浇灌的主动化，又能够极大进步水资源的应用率。

基于此，提出一种节水浇灌主动节制体系计划计划，计划了一个基于单片机的节水浇灌主动节制体系，具有及时表现检测数据和及时上传检测数据的功效，并能依据收集到的无关作物生长的情况参数及所需水量来节制给水的光阴和流量。喷灌机

1 体系整体计划计划

今朝，外洋广泛采纳大型分布式微机测控技巧实现节水浇灌主动节制。该技巧计划摆脱了传统的全凭经验浇灌的浇灌形式，为多种技巧的交融，依据收集到的泥土参数、温湿度等情况参数来决议浇灌量与浇灌光阴。是以，体系分中间节制体系和长途测控体系两部分停止计划，其体系结构图如图1。此中N为长途测控体系的个数。中间节制体系(主站)重要由微节制器与主PC机构成。长途节制体系(子站)重要实现参数的选定与丈量、信息数据传输与处置、节制执行机构的举措等功效。体系抉择无线通讯办法实现主站与子站之间的信息传输。喷灌机

体系重要分为旌旗灯号收集模块、数据处置模块、数据无线处置模块、节制模块、软件模块这5大功效模块。是以，抉择泥土水份、氛围的湿度、氛围的温度3个参数作为浇灌的身分，丈量元件便是丈量这3个参数。详细器件抉择以下：①氛围温湿度丈量元件选用CHT-WV02温湿度变送器;②A/D转换器选用ADC0808;③电磁阀选用分布式电磁阀;④无线通讯模块选用2FSK解调办法的 PTR8000;⑤焦点节制器选用罕见的AT89系列单片机;⑥泥土水份丈量元件采纳TDR3型水份传感器。喷灌机

2 体系硬件计划

2.1 主站硬件计划

如前所述，主站的功效重要表现以下：经由过程无线通讯办法实现与子站之间的信息传输，即长途节制体系经由过程响应器件收集泥土水份、温度、湿度等参数后，颠末旌旗灯号疗养、模数转换后，经由过程无线办法传输给主站，主站以此为依据节制阀门水量的巨细，也便是肯定开关开合的水平。此间，主站中微节制器与主PC机之间采纳有线通讯办法。喷灌机

2.1.1 微节制器与PC机的接口电路 微节制器与PC机之间采纳常用的RS-232尺度停止数据传输，然则，因为RS-232电平尺度与单片机TTL逻辑的电平尺度不兼容，是以，必需应用电平转换芯片实现两者之间的电平婚配。在本计划中，选用*常用的MAX232芯片来实现电平婚配，其接口电路。

如图3所示，TXD与MAX232的T2in相连，颠末MAX232转换后，T2out输入的旌旗灯号进入RXD。同理，TXD与MAX232的R2in相连，颠末MAX232转换后，R2out输入的旌旗灯号进入RXD。如斯，便可实现TTL与RS-232之间的逻辑电平转换，使单片机与PC机之间的通讯链路接口实现。

2.1.2 无线射频收发接口电路 因为本单片机不具有SPI接口，以是要应用软件模仿SPI接口来实现单片机与PTR8000之间的通讯[5]。由PTR8000构成的无线收发电路如图4所示。

在图4中，PTR8000的3个状况输入旌旗灯号DR、AM、CD分离与单片机的P3.2、P3.4和P3.5管脚相连，以此实现无线模块与单片机的通讯节制。此中，AMS1117是低压差三端电压调节器，旨在为PTR8000供给适合的电压。

2.2 子站硬件计划

子站重要实现对传感器旌旗灯号的收集及处置并节制电磁阀举措，到达主动浇灌的目标，由节制单片机、A/D转换模块、泥土水份传感器、温湿度变送器和电磁阀构成。

2.2.1 泥土水份检测电路 计划采纳运算缩小器UA741来实现减法电路，此中VH=WATERH，VL=WATERL，△V=WATER。电路如图5所示。注意在收集数据以前，对付运算缩小器UA741一定要调*。

2.2.2 A/D转换接口电路 ADC0808没有外部时钟，以是时钟旌旗灯号端CLK经由过程两个D锁存器的分频与单片机的时钟相连。如图6所示，因为ADC0808的转换速率所限定，体系应用2 MHz的晶振，经由过程两个D锁存器的分频后，ADC0808 CLK端的时钟频率为2 MHz/4=500 kHz。

2.2.3 表现接口电路 表现接口电路如图7所示。此中，四个晶体管的感化是使得共阳极的LED失常事情，在LED每一个光二极管前加了一个限流电阻，是防止LED发光二极管因电流太大而烧坏或寿命削减。

2.2.4 帮助节制单位计划 ①电磁阀节制单位。因为单片机的输入电流比较小，不克不及驱动电磁阀事情，以是需接一晶体管停止电流缩小从而驱动电磁阀事情，在继电器两头反并一个二极管的感化是防止继电器因过大的电流烧坏或寿命削减。电磁阀节制电路如图8a所示。②报警电路计划。大部分都是应用蜂鸣器来提醒或报警。

3 体系软件计划

3.1 主站软件计划

计划中单片机的重要功效是实现泥土水份、温湿度等参数的及时接管、发射和数据的串口发送，是以，功效*对较少，在现实计划中只必要正当地初始化核心芯片和特别功效寄存器，便可实现数据的及时传输，其主程序流程图如图9所示。别的，在体系计划中，PTR8000为无线收发模块，功效是接管数据并发送数据。

3.2 体系子站软件计划

3.2.1 数据收集程序计划 数据收集重如果指经传感器收集过去的电压旌旗灯号，经A/D转换后送到单片机，再经由过程单片机的软件处置为此电压旌旗灯号对应的湿度、温度和泥土水份旌旗灯号。

3.2.2 数据处置程序计划 数据处置重如果将从A/D收集来的数据颠末一定的软件算法处置后，得到与现实情况*符合的数据，即偏差*小。

3.2.3 数据表现程序计划 表现数据颠末译码器74LS138和驱动74LS47将数据送至LED表现。数据表现子程序重要实现将待表现的数据移出单片机，送至译码器74LS138和驱动器74LS47。

4 小结

计划经由过程长途节制实行节水浇灌，实现了及时表现检测数据和及时上传检测数据的功效，并能依据收集到的无关作物生长的情况参数及所需水量来节制给水的光阴和流量。经由过程无线遥控节水浇灌技巧可节俭人力物力，办理以后水资源缺乏却又挥霍的紧张局势。主站和子站之间采纳无线传输，克服了传统有线传输的地区限定，实现了站点之间的数据传送。别的，经由过程温湿度和水份传感器收集作物泥土及周围情况的信息，可较周全地表现农作物的需水状况，且勤俭本钱，有用地实现了节水浇灌。