灌溉系统报告正文(编辑修改稿)

灌溉系统报告正文(编辑修改稿)内容摘要：

一。 结论 通过上述方案的比较最终确定选择方案 一。 该方案 以 STC89C52 单片机为核心，采用独立式键盘接口，主要由 温 湿度传感器 SHT10， LCD 显示电路，灌溉倒计时电路，超限报警电路及相应的执行机构等部分组成。 沈阳航空 航天大学 电子 信息工程学院毕业设计（论文） 14 第三章 现代灌溉技术 现代微灌技术简介 微灌 (microirrigation)，是按照作物需求，通过管道系统与安装在末级管道上的灌水器，将水和作物生长所需的养分以较小的流量，均匀、准确地直接输 送到作物根部附近土壤的一种灌水方法。 微灌是一种现代化的精细高效节水灌溉技术，具有省水、节能、适应性强等特点，微灌技术是当前世界上诸多节水灌溉技术中省水率最高的一种先进节水灌溉控制技术，相对于地面灌和喷灌而言，微灌属局部灌溉、精细灌溉，水的利用率最高，约比地面灌溉节水 50％ 60％，增产 20％ 30％，比喷灌溉省水 15％ 20％。 同时由于它灌水兼施肥，还具有提高肥效，促进作物优质高产的效果。 由于它灌水可兼施肥（药），还具有提高肥（药）效，促进作物优质高产的效果。 1991 年全世界微灌面积达 2650 万亩；目前以 色列微灌面积已占灌溉总面积的 70%； 1995年美国微灌面积占灌溉面积 %； 1998 年我国微灌面积约 200 万亩，占灌溉总面积 %。 微灌在我国主要用于果树等经济作物、温室大棚、城市园林美化景观等，近年来在新疆棉花灌溉也有了较大面积的应用。 它是通过一套低压管道系统将灌溉水和作物需要的养分直接送到作物根部附近，使作物根区土壤经常保持适宜于作物生长的水分、通气和营养状况。 一般来讲，微灌系统由水泵、过滤供肥设备、输配水管网和灌水器等部分组成；按组成微灌系统的灌水器不同，可分为滴灌、渗灌、微喷灌和小管涌泉灌 四类。 目前微灌技术在我国的推广应用还处于起步阶段，现有温室大棚绝大多数仍采用传统的沟畦灌，水的利用率仅有 40％。 由于国家对农业节水灌溉越来越重视，投入相对增加，各地纷纷建立了设施农业的示范点，并且通过引进以色列、美国、法国、韩国等国的部分先进技术和设备，因此使国内温室大棚微灌技术有了较大的发展。 近些年来，我国为了进一步规范和推动温室微灌技术发展，先后制定了微灌设备的技术标准和技术规范，研制开发出了一批新型的微灌设备，有力地推动了微灌技术及设备的应用与发展。 微灌是利用微灌设备组装成微灌控制系统，将有压水输送分 配到田间，通过灌水器以微小的流量湿润作物根部附近土壤的一种局部灌水控制技术。 我国自 1974 年首次从墨西哥引进滴灌技术，迄今已走向快速发展的轨道， “ 九五 ” 期间共发展微灌面积 210 万亩。 微灌的方式也从最初单沈阳航空 航天大学 电子 信息工程学院毕业设计（论文） 15 一的滴灌发展成为包括滴灌、微喷灌、涌流灌和渗灌等多种灌水技术，主要应用于温室大棚、果园移经济作物的灌溉上，部分干旱缺水地区利用窑窖蓄水在大田粮食作物灌溉上也使用了滴灌技术。 本系统采用滴灌方式。 滴灌是精细灌溉、科学用水的高新技术，它不仅是一种缺水地区有效利用水资源的灌水方式，同时还是一种现代化农业技术措施的有效载体。 近年来，滴灌在我国引起重视并得到前所未有的推广。 所谓滴灌就是利用安装在末级管道上的滴头，或与毛管制成一体的滴灌带，将压力水以水滴状均匀而缓慢地滴入植物根部附近土壤的局部灌溉技术。 滴灌根据管网及灌水器的布设位置分为地表滴灌和地下滴灌。 图 滴灌设备 地表滴灌即常规滴灌，其管网及灌水器布设在地表或地表以上，是目前最常用的微灌技术。 地下滴灌指其管网及灌水器均埋在地下，具有减缓毛管和灌水器老化、方便田间作业、防止损坏和丢失等优点。 特别适用于甘肃、新疆等高温、风大地区。 其缺点是灌承器易堵塞且不易处理。 传统的滴灌系统由水源、营部枢纽、输水配水管网和滴头四大部分组成，本次毕设主要研究结合滴灌技术特点由单片机控制的节水灌溉控制系统。 滴灌灌溉制度的拟定 滴灌与地面灌和喷灌不同，当进行滴灌时，水滴离开滴头进入土壤后，除了在重力作用下水分垂直向下运动，逐渐湿润深处的土壤外，丽且在毛管张力和土沈阳航空 航天大学 电子 信息工程学院毕业设计（论文） 16 壤基质张力作用下做水平运动向四周扩散，逐渐湿润滴头所在位置附近的土壤，如图 所示，它只是部分的湿润土体，作物行间保持干燥，因此土壤湿度传感器应埋设与靠近滴头附近，深度为作物正常生长发育的根系活动层内。 当行播作 物株距较密时，为了适应栽培的需要可采用线水源滴头，其上出水口较密，各湿润体相互搭接形成湿润带，作物就从这个湿润带里吸收养分和水分。 图 滴灌水分渗透图 为了有利于作物生长发育，必须将土壤水分较长期的控制在一定的范围之内。 从对作物在不同土壤含水量下的生长发育及产量指标分析来看，大多数蔬菜作物的最佳含水量并不在田间最大持水量或者附近。 实践证明 85%90%田间持水量，作为作物适宜的土壤水分上限指标，既可以使计划湿润层内的土壤水分达到比较适宜作物生长的程度，有利于作物高产又避免了水分浪费。 一般认为土壤中 的水分占土壤田间持水量的 75%90%最好，这时土壤中的水分最适合作物的生长。 有关土壤含水量的几个概念 : (1)田间持水量 田间持水量是毛管悬着水达到最大值时的土壤含水量。 它是反映土壤保水能力大小的一个指标。 计算土壤灌水量对以圈闯持水量为指标，既节约用水，又避免超过田间持水量的水分作为重力水下渗后抬高地下水位。 (2)相对含水量 相对含水量是指土壤自然含水量占某种水分常数的百分数。 一般是以田间持沈阳航空 航天大学 电子 信息工程学院毕业设计（论文） 17 水量为基数，土壤自然含水量占田闻持水量的百分数为相对含水量。 (3)土壤湿润层深度 湿润层深度是决定灌水定额的主 要参数之一，目前研究认为计划湿润层深度应决定于根系密集层深度，并与土壤剖面水分的消失深度有关，它随着生育期的改变，根系发育而异。 对于一般蔬菜类作物，其根系湿润层深度约为。 滴灌系统简介 目前在我国，漓灌主要应用于大田棉花、温室大棚、果园及绿化带等。 滴灌的优点是： 1) 避免深层渗漏和地面流失，减少棵间蒸发，节约用水。 2) 不致使根系附近水分过湿或过干，土壤通气状况良好，还可结合施肥，有利于作物的生长。 3) 可以全部自动化，节省劳力，遇坡地也无需开渠，抑制杂草滋生等 4) 可充分利用水量小的泉或浅井。 滴灌 的缺点是：投资较高，滴头容易堵塞。 滴灌系统主要由以下几个部分组成 1) 首部：首部包括水泵、过滤器和化肥罐。 其作用是从水源抽水加压；施入化肥溶液，过滤杂质；最后，将水、肥输进干管。 2) 管道系统：管道系统包括干管、支管和毛管。 干、支管内径一般为，由高压聚乙烯或聚氯乙烯制成； 为预防生物堵塞，往 往在望料中添加炭黑，各级管道之间均用二通、三通、四通、旁通连接。 3) 滴头：滴头的作用是使水流经过微小孔隙消能，然后成水滴状灌入土壤。 沈阳航空 航天大学 电子 信息工程学院毕业设计（论文） 18 第 4 章 硬件电路的设计 概述 本 系统采用 AT89C52单片机为核心， 根据滴灌技术的特点，进行灌溉控制系统的整体硬件电路的设计 数据采集电路部分 选用一种具有独特工艺设计、价格较低廉的、高精度、极好的线性输出的 SHT10做为温湿度传感器，较好的实现了对空气湿度的测量。 显示部分选用 LCD组成显示模块。 按键设置部分采用独立式按键设计，通过按键设置土壤温湿度相关参数。 超限报警部分选用 LED灯组成光报警系统，当土壤湿度超出设定的温湿度范围时，系统可自动报警。 此外在灌水期间以倒计时的方式显示剩余时间。 本设计由信号采集、信号分析和信号处理三个部分组成的。 (1)信号采集：由温度传感器、模块湿度传感器模块和 1302 模块组成； (2)信号分析：由单片机 STC89C52 组成； (3)信号处理：由液晶显示模块组成。 STC89C52 最小系统 单片微型计算机简称单片机。 它把处理器，存储器和各种输入输出接口全部集中到一块芯片上， 是 计算机属性的微型计算机 ， 是典型的嵌入式微控制器，常用英文字母的缩写 MCU 表示单片机，最早是被用在工业控制领域。 单片机由芯片内仅有 CPU 的专用处理器发展而来。 最早的设计理念是通过将大量外围设备和 CPU 集成在一个芯片中，使计算机系统更小， 更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。 和普通微机相比， 单片机 具有体积小，重量轻，电源单一，功耗低，功能强，价格低 、 运行速度快，抗干扰能力强，可靠性突出的特点 ， 面向控制好、易于产品化、适应温度和湿度变化范围宽，能在各种恶劣的环境下工作等独特的优点，它 被广泛的应用于智能仪器仪表、测试系统、接口电路等各种领域。 单片机加上适当的外围器件和应用程序便构成了最小应用系统。 最小应用系沈阳航空 航天大学 电子 信息工程学院毕业设计（论文） 19 统设计是单片机应用系统设计的基础。 它包括单片机的选择、时钟系统设计、复位电路设计、简单 I/O 扩展、掉电保护等。 (1)中断 STC89C52 共有 6 个中断向量：两个外中断 (INT0 和 INT1)， 3 个定时器中断 (定时器 0、 2)和串行口中断。 这些中断源可通过分别设置专用寄存器 IE 的置位或清 0 来控制每一个中断的允许或禁止。 IE 也有一个总禁止位 EA，它能控制所有中断的允许或禁止。 注意表 5 中的 为保留位，在 STC89C51 中 也是保留位。 程序员不应将 “ 1” 写入这些位，它们是将来 AT89 系列产品作为扩展用的。 定时器 2 的中断是由 T2CON 中的 TF2 和 EXF2 逻辑或产生的，当转向中断服务程序时，这些标志位不能被硬件清除 ，事实上，服务程序需确定是 TF2 或EXF2 产生中断，而由软件清除中断标志位。 定时器 0和定时器 1的标志位 TF0和 TF1在定时器溢出那个机器周期的 S5P2状态置位，而会在下一个机器周期才查询到该中断标志。 然而，定时器 2 的标志位 TF2 在定时器溢出的那个机器周期的 S2P2 状态置位，并在同一个机器周期内查询到该标志。 (2)时钟振荡器 STC89C52 中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚 XTAL1和 XTAL2 分别是该放大器的输入端和输出端。 这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自 激振荡器，外接石英晶体 (或陶瓷谐振器 )及电容 C C2 接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。 对外接电容 C C2 虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性，如果使用石英晶体，我们推荐电容使用 30pF177。 10pF，而如使用陶瓷谐振器建议选择 40pF177。 10pF。 用户也可以采用外部时钟。 采用外部时钟的电路。 这种情况下，外部时钟脉冲接到 XTAL1 端，即内部时钟发生器的输入端， XTAL2 则悬空。 由于外部时钟信号是通过一个 2 分频触发器后作为内部时 钟信号的，所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求，但最小高电平持续时间和最大的低电平持续时 沈阳航空 航天大学 电子 信息工程学院毕业设计（论文） 20 间应符合产品技术条件的要求 ，单片机最小系统如图 所示。 12345678RST/VPD91011121314151617XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/Vpp313233343536373839VCC40U3STC89C52C433PC333PR1110KX11X22U412M_RTC1122C210uFGNDGNDVCCRSTXTAL1XTAL2XTAL1 XTAL2RST最小系统模块D0D1D2D3D4D5D6D7LED0LED1LED2LED3RWENRDSWITCH_1KEY1KEY2KEY3SCLKDATA 图 STC89C52 单片机最小系统 STC89C52 单片机 STC89C52是一种带 8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（ FPEROMFlash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能 COMOS8的微处理器，俗称单片机。 该器件采用 ATMEL搞密度非易失存 储器制造技术制造，与工业标准的 MCS51指令集和输出管脚相兼容。 （ 1） 主要功能描述 ： 使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。 片。