基于单片机节水灌溉系统的设计开题报告22.docx

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基于单片机节水灌溉系统的设计开题报告22

淮阴工学院

毕业设计（论文）开题报告

学生姓名：

学号：

专业：

电气工程及其自动化

设计（论文）题目：

基于单片机的节水灌溉系统的设计

――软件部分

指导教师：

2013年3月15日

1.结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述

文献综述

生命之起源，水为必要条件，没有了水，地球上的生命将会枯竭。

随着21世纪的到来，能源危机将接踵而至。

比能源危机更可怕的是，作为人类生命之源的水的短缺到了前所未有的程度，这一状况还将随着时间的推移和社会的发展继续恶化。

水资源危机己成为全球性的突出问题，利用科技手段缓解这一危机，将是人类主要的出路。

农业是人类社会最古老的行业，是各行各业的基础，也是人类顿以生存的最重要的行业。

农业的发展从长远来看很重要，一是水的问题，二是科技的问题。

农业的根本出路在科技，在教育。

由传统农业向现代化农业转变，由粗放经营向集约经营转变，必须要求农业科技有一个大的发展，进行一次新的农业技术革命。

农业与工业、交通等行业相比仍然比较落后，农业灌溉技术尤其落后。

灌溉系统自动化水平较低是制约我国高效农业发展的主要原因。

传统的灌溉模式自动化程度极低，基本上属粗放的人工操作，即便对于给定的量，在操作中也无法进行有效的控制，为了提高灌溉效率，缩短劳动时间和节约水资源，必须发展节水灌溉控制技术。

。

1.1课题的研究

本人毕业设计的论题为《基于单片机节水灌溉系统的设计》，随着我国农业技术的高速发展，在进行农业生产的过程中需要大量的水资源，而我国却是一个水资源严重缺乏的国家，水资源的整体利用水平仍还很低,灌溉水的利用率只有30%〜40%,水分生产效率不足1kg/段，我国目前主要局限于节水灌溉工程措施的推广和应用，而高效

农业和精细农业要求必须实现水资源的高效利用，将输配水、灌水技术和降雨、蒸发、

土壤墒情、作物需水规律等方面统一考虑，做到降水、灌溉水、土壤水和地下水联合调用，实现按需、按时、按量自动供水。

因此，必须采用遥感、遥测等新技术监测土壤墒情和作物生长情况。

灌溉管理自动化是发展高效农业的重要手段。

我国目前主要局限于节水灌溉工程措施的推广和应用，而高效农业和精细农业要求必须实现水资源的高效利用，将灌水技术和降雨、蒸发、作物需水规律等方面统一考

毕业设计（论文）开题报告

虑，做到降水、灌溉水、土壤水和地下水联合调用，实现按需、按时、按量自动供水。

因此,必须采用遥感、遥测等新技术监测土壤墒情和作物生长情况，对灌溉用水进行动

态监测预报，实现灌溉用水管理的自动化、节约化、动态管理。

而本文就是对不同土壤的湿度进行监控，并按照作物对土壤湿度的要求进行适时、适量灌水，所设计系统的核心是单片机构成的控制部分，主要对土壤湿度与灌水量之间的关系、灌溉控制技术及设备系统的硬件、软件编程各个部分进行实现。

30年前，自动化技术未能应用到灌溉工程中。

真正的计算机控制灌溉源于以色列。

该国最初把自动化控制技术应用到灌溉中的原因是：

以色列是一个极其缺水的国家，从自然条件上讲必须发展节水农业；另一方面是出于中东安全的考虑，以色列人想通过自动化控制技术在家里控制农田灌水，减少由于武装冲突带来的危险。

最初的灌溉控制器是一个简单的定时器，这可以看做是灌溉控制自动化的第一阶段。

随着控制技术、传感器及水的发展，以色列开发了现代诊断式控制器，这种控制器把以前不能采集到的信息通过不同的传感器来获得，通过互联网、远程控制、CSM等来实现数据传输，然后通过计算机中的一些模型来处理信息，做出灌溉计划。

1.2国外节水灌溉系统发展状况

随着全球性水资源供需矛盾的日益加剧，世界各国，特别是发达国家都把发展节水高效农业作为农业可持续发展的重要措施。

发达国家在生产实践中，始终把提高灌溉

（降）水的利用率、作物水分生产效率、水资源的再生利用率和单方水的农业生产效益作为研究重点和主要目标。

这些发达国家从最早的水力控制、机械控制，到后来的机械电子混合协调式控制，到当前应用广泛的计算机控制、模糊控制和神经网络控制等，控制精度和智能化程度越来越高，可靠性越来越好，操作也越来越简便。

30年前，沟灌和漫灌几乎全靠人力，自动化技术未能应用到灌溉工程中。

真正的计算机控制灌溉源于以色列。

该国最初把自动化控制技术应用到灌溉中的原因是：

以色列足一个极其缺水的国家，从自然条件上讲必须发展节水农业；另一方面是出于中东安全考虑，以色列人想通过自动化控制技术在家里控制农田灌水，减少由于武装冲突带来的危险。

最初的灌溉控制器是一个简单的定时器，这可以看做是灌溉控制自动化的第一阶

段。

随着控制技术、传感器及水的发展，以色列开发了现代诊断式控制器，这种控制器把以前不能采集到的信息通过不同的传感器来获得，通过互联网、远程控制等来实现数据传输，通过计算机中的一些模型来处理信息，做出灌溉计划。

1.3我国节水灌溉的发展现状

国内在开发灌溉自动控制系统方面处于研制、试用阶段。

能实际投入应用，且应用较广的灌溉控制器还不多见。

在开发的产品中有代表性的如中国农业机械化研究院联合多家单位研制的2000型温室自动灌溉施肥系统，该系统是国家“九五”科技攻关项目中自主研发的科技产品。

该系统结合我国温室的环境和实际使用特点，以积木分布式系统结构原理，解决了计算机适时闭环控制、动态监测、控制显示中文、施肥泵混合比可调、电磁阀开度可调等关键技术问题。

该系统具有手动控制、程序控制和自动控制等多种灌溉系统模式，可按需要灵活应用，在大连、北京等地已经投入了应用。

从系统运行情况来看，该系统有很好控制效果。

取得了一定的经济效益和社会效益。

天津市水利科学研究所研制的温室滴灌施肥智能化控制系统主要用于现代温室，日光温室作种物的灌

溉营养液施肥，环境监测的智能控制，采用世界先进的可编程序控制器和触摸屏控制技自动灌溉控制器，性能可靠、功能齐全、人机界面友好、操作简单、价格低廉，系统具有人工干预灌溉施肥功能，定时、定量灌溉施肥功能，条件控制灌溉施肥功能。

北京澳作生态仪器有限公司的澳作智能节水灌溉控制系统可与各种滴、喷灌系统连接，实时监测土壤墒情，根据要求自动灌溉。

控制方式灵活，手动、半自动、全自动任选且可随意在计算机上更改，可同时控制多个设备，受控区位置及形状，环境参数及设备状态可同时显示在中心计算机上。

北京奥特思达科技有限公司研制的WT一02型微喷灌定时自动控制器，是一种供农业、草坪、果园、温室一般场合给水的电子灌溉自动控制系统。

2.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）

2.1课题研究目标与内容

1.本课题属于基于单片机的节水灌溉系统设计的一个组成部分

2.基本方案选择：

选择AT89C51单片机作为此次课题的最小控制系统

3.一个单片机应用系统的硬件电路是包含两个部分：

一个是系统扩展，即单片机内

部的功能单元。

二是系统的配置，即按照系统功能要求配置外围设备，如键盘、显示器、打印机等，要设计合适的接口电路。

4.主要解决问题：

1）设计节水控制系统装置：

主要涉及由单片机为系统控制的自动浇灌和自动停止浇灌。

2）具有故障报警功能：

单片机故障报警系统随时对需要监测点进行自动检查，一旦出现故障能立即响声报警，并通过响声的大小可以判断出大小故障。

等故障排除后，响声报警自动消除。

毕业设计（论文）开题报告

本论文主要研究单片机控制的节水灌溉系统，分别对土壤湿度与灌水量之间的关系、灌溉控制技术及系统设备的软、硬件各个部分进行研究。

主要内容如下：

1•根据滴灌技术的特点，进行节水灌溉控制系统的整体研究与设计。

2.针对土壤湿度难以用精确的数学模型描述的特点，对这一理论进行深入的研究，重点研究双输入单输出的模糊控制方式。

3.LED显示土壤湿度值，在灌水期间以倒计时的方式显示灌水剩余时间。

4.当土壤湿度值低于设定的最低值时，系统可自动报警。

2.2研究的手段

（1）从图书馆、网络数据库收集相关资料，进行相关理论分析研究

（2）结合硬件电路，与硬件实现联调

2.3

研究步骤

起迄日期

工作内容

1月

5日

〜2月26日

查阅相关资料

2月

27日

〜3月7日

撰写开题报告，开题答辩

3月

8日

〜3月18日

查阅资料，素材准备，设计方案

3月

19日

〜5月4日

熟悉仿真器，完成整个系统的硬件设计，

绘制印刷版图，安装并与软件联调

5月

5日

〜6月5日

撰写论文

6月

6日

〜6月10日

打印论文并提交

6月

14日

〜6月18日

毕业答辩

参考文献：

I.梅丽凤等•单片机原理及其接口技术[M].北京：

清华大学出版社.2008.

2•谢自美•电子线路综合设计[M].武汉：

华中科技大学出版社.2005.

3•高吉祥.电子仪器仪表设计[M].北京：

电子工业出版社.2007.

4•何英等.Protel99入门与应用.北京：

机械工业出版社,2001.1

5•周立功,夏宇闻.单片机与CPLD综合应用技术[M].北京：

北京航空航天大学出版社.2003.

6.赵德安.单片机原理与应用[M].北京：

机械工业出版社.2004.9.150-160

7•付丽琴，桂志国，王黎明.数字信号处理原理及实现[M].北京：

国防工业出版社.2004.

8.蒋瑜，陈循.基于MAX262的程控滤波器的实现[J].兵工自动化2001年第20卷第2期

9.郭勇,肖明清.DDS芯片AD9851及其应用[J].《电子技术》2001年第2期

10.（美）SimonHaykin.AdaptiveFilterTheoryFourthEdition[M].Pearson

Education.2002年7月1日

II.康华光主编.电子技术基础模拟部分[M]（第四版）.北京：

高等教育出版社.1999.

12.孙仁云.用MAX261ACNG计微机程控滤波器.电子技术,1996,（11）:

13-15.

13.杨恢先等.单片机原理及应用.北京：

国防工业出版社,2003（3）

指导教师意见：

1.对“文献综述”的评语：

文献综述内容安排合理，叙述详细，从文献综述可以看出，该同学针对基于单片机的智能插座控制系统的设计（软件设计）查阅了许多相关的文献资料，在仔细研究了这些资料的基础上，根据课题要求，初步提出了一些可行的设计思想。

2.对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：

本课题对该专业同学来说具有一定的深度、难度，课题涉及面广，涉及到单片机控制技术、数字电路技术、继电器控制技术、以及仿真技术等方面的知识，是对学生四年所学知识的一次综合和拓展，工作量饱满。

通过此课题的设计，可以提高学生基于单片机控制技术的系统设计能力。

只要能努力学习、勇于创新、勤于实践，应能保质保量地完成毕业设计任务书中规定的任务。

指导教师：

2013年3月15日

所在专业审查意见：

负责人:

2013年3月15日