針對(duì)今朝農(nóng)業(yè)水資源緊缺且農(nóng)業(yè)用水揮霍重大的成績，提出了一種節(jié)水澆灌主動(dòng)節(jié)制計(jì)劃。該計(jì)劃以微節(jié)制器為焦點(diǎn)器件，采納無線通訊的辦法，經(jīng)由過程長途節(jié)制體系及時(shí)收集參數(shù)，并以此為依據(jù)及時(shí)調(diào)劑閥門開合水平，從而到達(dá)節(jié)水澆灌的目標(biāo)。該計(jì)劃具有較好的實(shí)用性，有用地實(shí)現(xiàn)了節(jié)水澆灌。噴灌機(jī)

中國農(nóng)業(yè)成長今朝面對(duì)著兩大重要成績：一方面國民經(jīng)濟(jì)、生態(tài)建設(shè)的迅猛成長招致對(duì)水資源的需要量越來越大，然則，中國今朝的水資源重大不敷;另一方面中國農(nóng)業(yè)用水量約占總用水量的80%閣下，但有用應(yīng)用率僅在45%閣下，而泰西發(fā)達(dá)*一樣平常在70%～80%，這招致中國農(nóng)業(yè)用水揮霍征象異常重大。噴灌機(jī)

是以，在水資源重大不敷的情況下，若何有用辦理農(nóng)業(yè)用水缺乏成績顯得迫不及待。辦法大抵有兩種：開辟新的水資源，然則，此辦法投資大、奏效慢，受地理情況影響異常顯著;另一種辦法是成長節(jié)水澆灌。節(jié)水澆灌是遵守作物分歧生長發(fā)育階段的需要紀(jì)律而停止的合時(shí)澆灌，應(yīng)用盡量少的水得到盡量多的農(nóng)作物產(chǎn)出的一種澆灌形式。此辦法投資*對(duì)較小，既有能夠?qū)崿F(xiàn)農(nóng)業(yè)澆灌的主動(dòng)化，又能夠極大進(jìn)步水資源的應(yīng)用率。

基于此，提出一種節(jié)水澆灌主動(dòng)節(jié)制體系計(jì)劃計(jì)劃，計(jì)劃了一個(gè)基于單片機(jī)的節(jié)水澆灌主動(dòng)節(jié)制體系，具有及時(shí)表現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)和及時(shí)上傳檢測數(shù)據(jù)的功效，并能依據(jù)收集到的無關(guān)作物生長的情況參數(shù)及所需水量來節(jié)制給水的光陰和流量。噴灌機(jī)

1 體系整體計(jì)劃計(jì)劃

今朝，外洋廣泛采納大型分布式微機(jī)測控技巧實(shí)現(xiàn)節(jié)水澆灌主動(dòng)節(jié)制。該技巧計(jì)劃擺脫了傳統(tǒng)的全憑經(jīng)驗(yàn)澆灌的澆灌形式，為多種技巧的交融，依據(jù)收集到的泥土參數(shù)、溫濕度等情況參數(shù)來決議澆灌量與澆灌光陰。是以，體系分中間節(jié)制體系和長途測控體系兩部分停止計(jì)劃，其體系結(jié)構(gòu)圖如圖1。此中N為長途測控體系的個(gè)數(shù)。中間節(jié)制體系(主站)重要由微節(jié)制器與主PC機(jī)構(gòu)成。長途節(jié)制體系(子站)重要實(shí)現(xiàn)參數(shù)的選定與丈量、信息數(shù)據(jù)傳輸與處置、節(jié)制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的舉措等功效。體系抉擇無線通訊辦法實(shí)現(xiàn)主站與子站之間的信息傳輸。噴灌機(jī)

體系重要分為旌旗燈號(hào)收集模塊、數(shù)據(jù)處置模塊、數(shù)據(jù)無線處置模塊、節(jié)制模塊、軟件模塊這5大功效模塊。是以，抉擇泥土水份、氛圍的濕度、氛圍的溫度3個(gè)參數(shù)作為澆灌的身分，丈量元件便是丈量這3個(gè)參數(shù)。詳細(xì)器件抉擇以下：①氛圍溫濕度丈量元件選用CHT-WV02溫濕度變送器;②A/D轉(zhuǎn)換器選用ADC0808;③電磁閥選用分布式電磁閥;④無線通訊模塊選用2FSK解調(diào)辦法的 PTR8000;⑤焦點(diǎn)節(jié)制器選用罕見的AT89系列單片機(jī);⑥泥土水份丈量元件采納TDR3型水份傳感器。噴灌機(jī)

2 體系硬件計(jì)劃

2.1 主站硬件計(jì)劃

如前所述，主站的功效重要表現(xiàn)以下：經(jīng)由過程無線通訊辦法實(shí)現(xiàn)與子站之間的信息傳輸，即長途節(jié)制體系經(jīng)由過程響應(yīng)器件收集泥土水份、溫度、濕度等參數(shù)后，顛末旌旗燈號(hào)療養(yǎng)、模數(shù)轉(zhuǎn)換后，經(jīng)由過程無線辦法傳輸給主站，主站以此為依據(jù)節(jié)制閥門水量的巨細(xì)，也便是肯定開關(guān)開合的水平。此間，主站中微節(jié)制器與主PC機(jī)之間采納有線通訊辦法。噴灌機(jī)

2.1.1 微節(jié)制器與PC機(jī)的接口電路 微節(jié)制器與PC機(jī)之間采納常用的RS-232尺度停止數(shù)據(jù)傳輸，然則，因?yàn)镽S-232電平尺度與單片機(jī)TTL邏輯的電平尺度不兼容，是以，必需應(yīng)用電平轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)兩者之間的電平婚配。在本計(jì)劃中，選用*常用的MAX232芯片來實(shí)現(xiàn)電平婚配，其接口電路。

如圖3所示，TXD與MAX232的T2in相連，顛末MAX232轉(zhuǎn)換后，T2out輸入的旌旗燈號(hào)進(jìn)入RXD。同理，TXD與MAX232的R2in相連，顛末MAX232轉(zhuǎn)換后，R2out輸入的旌旗燈號(hào)進(jìn)入RXD。如斯，便可實(shí)現(xiàn)TTL與RS-232之間的邏輯電平轉(zhuǎn)換，使單片機(jī)與PC機(jī)之間的通訊鏈路接口實(shí)現(xiàn)。

2.1.2 無線射頻收發(fā)接口電路 因?yàn)楸締纹瑱C(jī)不具有SPI接口，以是要應(yīng)用軟件模仿SPI接口來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PTR8000之間的通訊[5]。由PTR8000構(gòu)成的無線收發(fā)電路如圖4所示。

在圖4中，PTR8000的3個(gè)狀況輸入旌旗燈號(hào)DR、AM、CD分離與單片機(jī)的P3.2、P3.4和P3.5管腳相連，以此實(shí)現(xiàn)無線模塊與單片機(jī)的通訊節(jié)制。此中，AMS1117是低壓差三端電壓調(diào)節(jié)器，旨在為PTR8000供給適合的電壓。

2.2 子站硬件計(jì)劃

子站重要實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器旌旗燈號(hào)的收集及處置并節(jié)制電磁閥舉措，到達(dá)主動(dòng)澆灌的目標(biāo)，由節(jié)制單片機(jī)、A/D轉(zhuǎn)換模塊、泥土水份傳感器、溫濕度變送器和電磁閥構(gòu)成。

2.2.1 泥土水份檢測電路 計(jì)劃采納運(yùn)算縮小器UA741來實(shí)現(xiàn)減法電路，此中VH=WATERH，VL=WATERL，△V=WATER。電路如圖5所示。注意在收集數(shù)據(jù)以前，對(duì)付運(yùn)算縮小器UA741一定要調(diào)*。

2.2.2 A/D轉(zhuǎn)換接口電路 ADC0808沒有外部時(shí)鐘，以是時(shí)鐘旌旗燈號(hào)端CLK經(jīng)由過程兩個(gè)D鎖存器的分頻與單片機(jī)的時(shí)鐘相連。如圖6所示，因?yàn)锳DC0808的轉(zhuǎn)換速率所限定，體系應(yīng)用2 MHz的晶振，經(jīng)由過程兩個(gè)D鎖存器的分頻后，ADC0808 CLK端的時(shí)鐘頻率為2 MHz/4=500 kHz。

2.2.3 表現(xiàn)接口電路 表現(xiàn)接口電路如圖7所示。此中，四個(gè)晶體管的感化是使得共陽極的LED失常事情，在LED每一個(gè)光二極管前加了一個(gè)限流電阻，是防止LED發(fā)光二極管因電流太大而燒壞或壽命削減。

2.2.4 幫助節(jié)制單位計(jì)劃 ①電磁閥節(jié)制單位。因?yàn)閱纹瑱C(jī)的輸入電流比較小，不克不及驅(qū)動(dòng)電磁閥事情，以是需接一晶體管停止電流縮小從而驅(qū)動(dòng)電磁閥事情，在繼電器兩頭反并一個(gè)二極管的感化是防止繼電器因過大的電流燒壞或壽命削減。電磁閥節(jié)制電路如圖8a所示。②報(bào)警電路計(jì)劃。大部分都是應(yīng)用蜂鳴器來提醒或報(bào)警。

3 體系軟件計(jì)劃

3.1 主站軟件計(jì)劃

計(jì)劃中單片機(jī)的重要功效是實(shí)現(xiàn)泥土水份、溫濕度等參數(shù)的及時(shí)接管、發(fā)射和數(shù)據(jù)的串口發(fā)送，是以，功效*對(duì)較少，在現(xiàn)實(shí)計(jì)劃中只必要正當(dāng)?shù)爻跏蓟诵男酒吞貏e功效寄存器，便可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的及時(shí)傳輸，其主程序流程圖如圖9所示。別的，在體系計(jì)劃中，PTR8000為無線收發(fā)模塊，功效是接管數(shù)據(jù)并發(fā)送數(shù)據(jù)。

3.2 體系子站軟件計(jì)劃

3.2.1 數(shù)據(jù)收集程序計(jì)劃 數(shù)據(jù)收集重如果指經(jīng)傳感器收集過去的電壓旌旗燈號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送到單片機(jī)，再經(jīng)由過程單片機(jī)的軟件處置為此電壓旌旗燈號(hào)對(duì)應(yīng)的濕度、溫度和泥土水份旌旗燈號(hào)。

3.2.2 數(shù)據(jù)處置程序計(jì)劃 數(shù)據(jù)處置重如果將從A/D收集來的數(shù)據(jù)顛末一定的軟件算法處置后，得到與現(xiàn)實(shí)情況*符合的數(shù)據(jù)，即偏差*小。

3.2.3 數(shù)據(jù)表現(xiàn)程序計(jì)劃 表現(xiàn)數(shù)據(jù)顛末譯碼器74LS138和驅(qū)動(dòng)74LS47將數(shù)據(jù)送至LED表現(xiàn)。數(shù)據(jù)表現(xiàn)子程序重要實(shí)現(xiàn)將待表現(xiàn)的數(shù)據(jù)移出單片機(jī)，送至譯碼器74LS138和驅(qū)動(dòng)器74LS47。

4 小結(jié)

計(jì)劃經(jīng)由過程長途節(jié)制實(shí)行節(jié)水澆灌，實(shí)現(xiàn)了及時(shí)表現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)和及時(shí)上傳檢測數(shù)據(jù)的功效，并能依據(jù)收集到的無關(guān)作物生長的情況參數(shù)及所需水量來節(jié)制給水的光陰和流量。經(jīng)由過程無線遙控節(jié)水澆灌技巧可節(jié)儉人力物力，辦理以后水資源缺乏卻又揮霍的緊張局勢。主站和子站之間采納無線傳輸，克服了傳統(tǒng)有線傳輸?shù)牡貐^(qū)限定，實(shí)現(xiàn)了站點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳送。別的，經(jīng)由過程溫濕度和水份傳感器收集作物泥土及周圍情況的信息，可較周全地表現(xiàn)農(nóng)作物的需水狀況，且勤儉本錢，有用地實(shí)現(xiàn)了節(jié)水澆灌。