1.4 课题设计任务和要求
本课题的设计任务为利用ATMEL公司的AT89S51单片机作为智能微灌系统的核心控制器件，利用S302H5V5湿度传感器采集土壤周围空气湿度，按照设定好的程序，根据采集到的湿度与内部设定的湿度之间的关系确定是否灌溉。同时，实现实时监控湿度变化情况。
课题的技术要求：
（1）熟练运用单片机控制整个微灌系统；
（2）单片机能正确接收到湿度传感器传送的信号；
（3）A/D转换模块能将传感器的模拟信号准确转换成数字信号；
（4）设计程序能对信号做出处理，发出控制信号使继电器工作，从而让外部的水泵做出相应的动作；
（5）设计的程序能实时监控土壤周围空气的湿度，能够将数字信号通过算法转换成相应的湿度，并将转换后的湿度送到液晶显示出来；
（6）湿度传感器要能够采集到土壤周围空气的湿度变化；
1.5 论文结构
第1章：简要介绍了微灌技术的概念、课题研究背景、国内外发展情况、研究意义、研究目的和论文主要结构。
第2章：介绍微灌自动化技术的发展情况及种类 。
第3章：介绍系统总体设计思想、硬件构成、主要器件及其应用技术。
第4章：介绍整个系统的软件设计思想及过程。
结论部分对本文进行了总结，并对未来的工作方向提出一些建议。
原文请找腾讯752018766辣,文|论~文/网http://www.751com.cn 第2章 微灌自动化技术
2.1 自动化灌溉概述
（1）灌溉自动化概念
自动化灌溉系统就是利用大气、土壤、作物水分运移理论和农田水分调度原理，根据作物的需水规律和灌溉制度，准确、科学地预报作物的最佳灌水时间及灌水量，并自动控制喷滴灌设备完成实时调控灌溉，实现作物生育期内水分的全自动调控。系统利用气象因素如风速、雨量、日照量等，通过土壤湿度理论计算和实际检测相结合，自动完成灌水量检测。预留手动干预灌溉控制，通过网络适配器和市话网使可编程控制器与远程的微机相连[12]。利用智能灌溉管理软件实现远程自动控制，对主要设备进行监视、控制以及各种信息处理，及时地对设备运行情况进行全面地分析和准确的判断，确保灌溉工程安全、合理和经济地运行。这样就使其不仅具有较高的科技含量而且具有较强的实用性。
自动化微灌技术是在常规微灌技术基础上发展而来，因此，它除了具备常规微灌技术的一般经济特性外，还具备一些特殊的经济特性。目前，国内外一些已建成的自动化灌溉系统证明了它不仅能节约劳力、方便管理、降低运行费用，而且还能保证适时、适量灌溉，具有节能、高产、高效益等显著优点[13]。
（2）灌溉自动化的分类
自动化灌溉是指灌溉系统在无人干预的情况下，通过控制器按规定的程序或指令自动进行灌溉。通常人们将自动控制系统分为全自动控制系统和半自动控制系统。全自动化灌溉系统不需要人直接参与，而是根据预先编制好的控制程序和反映作物需水的某些参量，长时间地自动启闭水泵和自动按一定的轮灌顺序对作物进行灌溉。人的作用只是调整控制程序和检修控制设备。半自动化灌溉系统不需要在田间安装传感器，其灌水时间、灌水量和灌溉周期等，只是根据预先编制的程序进行控制的[14]。
由于影响作物灌溉的因素众多，不同作物、不同生育期及不同土壤气候条件下的灌溉模型均不同要准确地监测、传输这些数据，对传感器的技术要求较高，就目前而言，全自动化灌溉系统还很难实现对作物进行精确灌溉。因此，各地大量采用的多为半自动化灌溉系统。
2.2 微灌自动化控制的发展现状
（1）国外微灌自动化技术的发展
发达国家微灌自动化发展的时间较早，它们在这方面的技术都较成熟，先进程度也为世界的前列，其中以美国、以色列、法国、澳大利亚等为代表。
国外在微灌自动控制技术和设备的研究上发展迅速，美国微型电子计算机及 PLC(Programmable Logic Controller[12],可编程控制器)的应用使自动化系统发生了根本的变化，因而达到了较高的自动化程度。现在已有许多由电子计算机控制的仪器设备，使农田灌溉和田间管理完全自动连续的进行。
PLC是以微处理器为核心，综合了计算机技术、通信技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置，具有结构简单、性能优越、可靠性高、灵活通用、易于编程、使用方便等优点，近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到了广泛的应用。第一台可编程控制器1960年在美国面世。经过30多年的发展，现在可编程控制器已经成为应用场合最广泛的工业控制微型计算机。PLC实际上就是一台超微型计算机，其硬件结构基本上与微机相同，即由微处理器存储器（CPU）、输入输出（I/O）模块、外设I/O接口、电源等组成。各部分通过总线（电源总线、控制总线、地址总线、数据总线）连接而成[12]。
美国微灌配套产品包括多系列的滤网过滤器、压力调节器、化肥—农药注入器及各种类型的控制器。化肥—农药注入器是由泵辅助将溶液连续定量注入微灌管道的专用装置，拥有1-4个流路，注入流量为0-57h/L，每一路均配有流量计和调节阀[15]。
以色列是一个科技十分发达的国家，由于该国家的气候条件干燥、缺水严重，其大力发展灌溉技术。以色列是世界上节水农业技术最先进原文请找腾讯752018766辣,文|论~文/网http://www.751com.cn 温室种植全部采用微灌，以滴灌为主。以色列温室滴灌的最高水利用率为95%。新近研制的压力补偿式滴头可依靠改变水流通道的长度来调节流量，且进入压力补偿的状态较快，均匀度较高，在水流进口还安有过滤装置。在运行开始和结束有自冲洗功能，能减少堵塞。开发出的系列化缝隙式、折射式、旋转式微喷头及连接件产品，材质好、耐磨损、喷洒效果好、外观精美。近几年推出的脉冲式微灌技术代表着一种新的灌水方式的应用，节水效果更好，但成本也相对较高[15]。
除了新的灌溉产品的开发应用外，美国、以色列、日本、法国等国家还大力发展和建设现代化的灌溉管理技术体系，应用高、新技术使农业灌溉向精准化方向发展。在美国、以色列等国家，空间信息技术和计算机模拟技术被大量用于监测和预报作物水分和土壤墒情，灌溉预报技术得到迅速发展，一些具有代表性的节水灌溉预报程序也广泛应用于灌区水管理。如美国的大型灌区均设有调度中心，随时掌握各渠道的位置、输配水情况以及各闸门的水位流量、闸门启闭等情况，并结合遥感技术进行灌溉情况调查，及时准确反映灌溉效果。此外，流域的天气情况、河湖水位、水质等信息均可传输到监测中心，用于辅助灌溉决策。日本通常在一个水系上设中央管理站，采用电子计算机和遥控装置对各级渠道和设备进行集中监控，并发布指令，自动启闭闸门和水泵以进行科学的分水和配水。法国普罗旺斯渠道工程可实现中央控制室对整个工程的自动监测控制4800个信息采集点对水位、流量、闸门开度和水质进行遥控，15min便可自动采集一次数据[1]。
上一页 [1] [2] [3] [4] [5] [6] 下一页