单片机在节水灌溉系统中应用设计_开题报告

当前，节水灌溉技术正逐渐成为了世界农业发展的潮流。而利用单片机技术对节水灌溉过程进行控制操作，能够实现在灌溉过程当中的节水目标。单片机从某种程度上来说，它相当一台微型的计算机，在运行的过程当中可以通过系统编程的操作实现各功能。单片机系统由用户根据要求自行设计，实现应用目的。其工作原理包括以下几项：1）土壤的实际湿度信息由传感器传递到系统当中去。2）对土壤的湿度信息进行处理以达到转换的作用，从而得到具体的可以直接显示出来的数值[1]。3）采用单片机的电磁阀和放大器驱动灌溉。经过以上步骤，如果得到的土壤湿度信息值达不到要求的报警值，单片机系统会及时报警。

关于节水灌溉系统我们可以从几个方面进行理解：首先是滴灌原理：这是一种现代、精细、高效的节水灌溉技术，同时具有节水、社会适应性强、应用过程节能等多方面的优势特征。除了具有这些优势外，它也在目前众多节水灌溉技术当中效率最高。当把这种方式应用到灌溉当中去的时候，对水的利用效率较高，能获得优质高产。随着科学技术的不断完善，这一技术已经发展成了面向多种综合灌溉的方向。其次是，土壤湿度传感器：土壤湿度传感器在整个检测的具体实施过程当中，在系统和被测对象之间起着不可替代的联接运用，同时也关系到信息的输入，能为后续的检测工作提供最原始的真实信息数据。为了能保证信息输出的准确性，要求传感器要具有静态和动态特性。当被测量不随时间产生变化的时候，可以用已经获得的一系列的静态参数来描述传感器的静态特性；反之，当被测量随时间发生响应的变化的时候，则需要用到一系列的动态参数。然后是模糊控制：通过对已有的控制领域进行研究，发现控制系统动态模式下的准确性能够明显地对整个系统运行产生影响。在系统动力学越详细的情况下，系统的控制精度也就会越高。但在实际应用过程当中通过实践总结发现，传统的控制系统很难应用于一些复杂、高精度情况下的系统。模糊控制正是为解决模糊性的问题而发展起来的。

在实际的生活中，我们对于单片机在节水灌溉系统中的应用主要包括在以下几个方面：

（1）系统方案设计：单片机控制系统的结构由三部分组成：1）单片机模块；2）数据采集模块；3）输出模块。土壤水分传感器通过利用A/D转换器采集信息并将其转换成具体的数字值，接着再由单片机进行对比、判断。当土壤水分达到所需标准的时候，系统将依照预先所设定好的时长开始灌溉。在灌溉的过程当中，显示屏上就会实时地交替地显示出还剩余的灌溉时长和土壤的水分值信息。

（2）硬件及电路设计。单片机主机系统电路。单片机具有体积小、重量轻的特点，而且其运行的质量和速度较高，工作期间功耗相对来说比较小，抗干扰优势较为明显。其内部置有集成高可靠复位电路，能够实现智能控制，而且适用于复杂多变的情况，适应度较高。

（3）传感器。传感器可以感知某些需要被测信息，根据特定的规则将获取的这些信息转换成电信号，当然，在这个过程当中，也可以转换成其他形式，进而实现信息由传输到最后保存记录等一系列过程的响应要求。目前，市场上主要以压力传感器、转速传感器和流量传感器为主。在节水灌溉系统的具体实施过程当中，各式各样的传感器都可被使用，以测定所需要的各种不同信息。

（4）LED显示系统。在电路微机测控系统的具体实施过程当中，较为常用的数据显示主要有LED显示和LCD显示两种。LED数码管外共有10个引脚，其中引脚3和引脚8是位选择端子，其他8位是段选择端子。如果想要使数码管显示出某一特定的数字，就必须要首先在数码管的段选择端进行操作：添加和显示的数字对应8位段选择代码，然后在段选择端添加低级别。

（5）电磁阀驱动电路。在为数众多的控制系统的具体实施过程当中，往往更倾向于通过直流继电器来达到控制的目的。单片机的信号的驱动靠的是继电器，而后再把它连接到电磁阀的控制电路。电磁阀的通断是由IO口高低电平进行控制的。

（6）超限报警电路。为了确保系统在某些特定的情况下发出紧急报警，实现紧急处理的功能，一般需要某一电路在该特定的情况发生的时候，提供一种报警信号（闪光报警和声音报警两种形式）。压电蜂鸣器是一种需要10mA驱动电流的一种报警装置，在其两端被施以3～15V直流电压的情况下会发出报警声。

^范文提纲

1 引言

2 单片机概述

2.1基本定义

2.2 单片机的特点

2.3 单片机的应用

3 设计要求与系统方案

3.1 设计要求

3.2 系统方案

4 硬件设计

4.1 单片机控制系统原理

4.2 单片机主机系统电路

4.3 数据采集处理电路

4.4 LED数字显示部分

5 软件设计

5.1 主程序设计

5.2 数据处理

5.3 LED动态显示程序

6 结论

参考文献

[1]刘晴,彭森.新形势下节水灌溉技术在农业生产中的应用研究[J].种子科技.2019(11)

[2]刘建成.内蒙古赤峰市设施农业中的节水灌溉技术应用[J].农业工程技术.2019(29)

[3]郝国慧. 运城市北赵引黄灌区工程(盐湖段)节水灌溉效益评价[J].黑龙江水利科技.2019(12)

[4]金鹏宇.小型水利工程中节水灌溉技术研究[J].现代经济信息.2019(24)

[5]苗壮. 山地环境下智能节水灌溉系统的关键算法设计研究[J].自动化技术与应用.2020(01)

[6]王兴瑞.探讨节水灌溉技术在农田水利工程中的应用[J].农业技术与装备.2019(12)

[7]蒋颖. 节水灌溉技术在农田水利工程中的应用[J].农业与技术.2020(02)

[8]苗慧珊. 节水灌溉技术在农田水利工程中的应用研究[J].地产.2019(19)

[9]贾兵.启发式教学模式在节水灌溉技术课程中的应用[J].现代农业科技.2020(01)

[10]欧阳佳慧.节水灌溉技术现状与发展趋势研究[J].农业与技术.2020(03)