基于單片機(jī)的智能灌溉系統(tǒng)的設(shè)計

葉敏萍

摘要：本文就此問題研究了單片機(jī)控制的智能灌溉系統(tǒng)，該系統(tǒng)對接近土壤環(huán)境的濕度進(jìn)行監(jiān)控，并按照作物對土壤濕度要求的設(shè)定進(jìn)行適量灌水，其核心是單片機(jī)控制部分。單片機(jī)控制部分采用選用AT89C51單片機(jī)為核心，主要由土壤溫濕度傳感器，顯示電路，控制電路等組成;軟件選用C語言編程。系統(tǒng)主要具有以下功能：單片機(jī)可根據(jù)土壤濕度傳感器檢測到的土壤濕度，自動啟動灌溉系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：濕度傳感器;AT89C51;DHT11

1研究的背景和意義

國內(nèi)自20世紀(jì)70年代以來就非常重視灌溉設(shè)備的研制，但引進(jìn)較多，自主開發(fā)且有影響的成果較少。灌區(qū)灌水自動控制技術(shù)在“九五”期間才真正開始研制，進(jìn)行示范。目前我國在灌溉控制系統(tǒng)方面還處于研制、試用階段，能實際投入應(yīng)用，且應(yīng)用廣泛的灌溉控制器還不多見。

2系統(tǒng)的預(yù)期功能

該智能灌溉系統(tǒng)用溫濕度傳感器DHT11對環(huán)境因子信息數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集、傳送，用單片機(jī)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，而后輸出控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以實現(xiàn)環(huán)境濕度的測控，達(dá)到節(jié)水節(jié)能，省時省工的效果。具體功能如下：

1、實現(xiàn)按需灌溉功能。按照當(dāng)前環(huán)境土壤的濕度開啟和關(guān)閉灌溉系統(tǒng)，實現(xiàn)一般的控制。具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，操作方便的優(yōu)點。

2、通過土壤濕度傳感器檢測作物生長的環(huán)境濕度，依據(jù)設(shè)定的植物要求的濕度預(yù)先設(shè)定預(yù)設(shè)值，由單片機(jī)來控制灌溉開關(guān)，從而調(diào)節(jié)濕度。當(dāng)土壤濕度高于預(yù)設(shè)值時，自動關(guān)閉灌溉開關(guān)。

特別說明：本設(shè)計的灌溉開關(guān)的開和關(guān)的現(xiàn)象用一盞燈的亮滅來表示，LED燈的亮表示開關(guān)的開狀態(tài)，燈的滅表示開關(guān)滅的狀態(tài)。

3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

3.1單片機(jī)控制原理

3.2顯示部分組成電路

在我們的日常生活中，液晶顯示器無處不在。比如說家里的電視機(jī)、手機(jī)、計算機(jī)等很多家電中我們都可以看到液晶顯示器的身影，顯示的內(nèi)容除了數(shù)字還有很多專用符號和圖形。本設(shè)計的顯示模塊采用的是1602字符型液晶模塊。由于它顯示的質(zhì)量高，此液晶模塊是目前在工控系統(tǒng)中使用最為廣泛的液晶屏之一，1602字符型液晶模塊驅(qū)動方便，是點陣型液晶，編程后可顯示多樣化的內(nèi)容。

4系統(tǒng)軟件設(shè)計

4.1軟件系統(tǒng)流程概述

從軟件的功能來說軟件系統(tǒng)可分為兩類：一是主程序，它是整個控制系統(tǒng)的核心，專門負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各執(zhí)行子程序之間的關(guān)系;二是子程序，負(fù)責(zé)完成各項功能。在這個系統(tǒng)中，子程序也包括了以下幾個子程序：1、數(shù)據(jù)采集子程序;2、LCD顯示子程序;3、按鍵控制子程序。以AT89C51為核心，處理外傳感器采集傳進(jìn)來的信號，實現(xiàn)濕度數(shù)據(jù)的讀取，保存，顯示其及鍵盤操作。本設(shè)計的軟件部分是運(yùn)用在keil開發(fā)軟件下的匯編語言來進(jìn)行編程， 在設(shè)計中軟件的模塊起著重要的作用，也是比較困難的部分。經(jīng)過比較，采用了AT89C51作為控制的單片機(jī)芯片。

本系統(tǒng)主要程序模塊包括AT89C51主控程序模塊、DHT11濕度檢測模塊、LCD1602液晶顯示模塊、按鍵模塊幾大部分。每個功能模塊對于整體設(shè)計都是非常重要，單片機(jī)AT89C51通過軟件程序才能很好的對外部的信息進(jìn)行采集、分析和決策。

系統(tǒng)通電后，首先利用軟件進(jìn)行初始化，然后通過DHT11溫濕度傳感器對土壤中的濕度進(jìn)行實時采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再運(yùn)用單片機(jī)AT89C51進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理，將采集到的土壤濕度實時數(shù)據(jù)送給1602液晶顯示屏顯示當(dāng)前土壤環(huán)境的濕度，運(yùn)用單片機(jī)AT89C51進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理時，根據(jù)預(yù)先利用按鍵模塊設(shè)定的濕度值進(jìn)行進(jìn)行判斷。

（1）當(dāng)環(huán)境土壤濕度低于預(yù)設(shè)值時候，智能噴霧系統(tǒng)打開并工作（LED燈亮）;

（2）當(dāng)環(huán)境土壤濕度預(yù)設(shè)值高于時候，智能噴霧系統(tǒng)關(guān)閉停止（LED燈滅）;

4.2顯示程序流程設(shè)計

液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，在執(zhí)行每條指令之前要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，則此指令失效，要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，告訴模塊在哪里現(xiàn)實了字符。1602液晶顯示模塊可與STC89C52直接接口的。本設(shè)計中LCD1602液晶顯示模塊，用于顯示當(dāng)前DHT11檢測到環(huán)境土壤的濕度。第一行顯示預(yù)設(shè)的濕度值; 第二行顯示當(dāng)前環(huán)境的濕度值。

LCD顯示程序的編寫流程圖如下圖：

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫宏宇.牛舍環(huán)境及供料自動控制系統(tǒng)的研究[D].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

東莞市技師學(xué)院