基于单片机的智能微喷灌控制系统设计含开题报告Word下载.docx

1、使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声

2、明的法律后果由本人承担。 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。导师签名： 日期：注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论

3、7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程

4、序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际

5、问题的指导意义2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？3、论文（设计说明书）所体现的整体水平建议成绩：（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量二、论文（设计）水平评阅教师：教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况2、对答辩问题的反应、理解、表达情况3、学生答辩过程中的精神状态评定成绩：教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）教学系意见：系主任：一、课题来源 指导教师指定课题二、主要依据 随着科学技术的日益发展，特别是智能技术的发展，微灌

6、溉应用范围越来越广泛。智能化的微灌系统可以实现大面积的作物田间灌溉，在很大的程度上节约人力、物力，实现作物生长大面积的管理，实时掌握作物的生长环境。开发简单、快速、实用的微灌智能设计具有重要的意义。 同时，在水资源日趋匮乏和农业日趋现代化的今天，农业的高度集约化种植方式（耕作、种植、灌溉、施肥、收获等）和“工厂化”特征越来越显著。在精准农业生产中，运用高科技和高新技术装备是当今国外发达国家发展现代农业的主要手段。在灌溉技术上对农作物生长全过程的智能化控制要求也越来越高。很多发达国家的农业灌溉系统都采用计算机控制技术，基本实现了系统智能化。微灌技术和设备在我国还处于研究和待开发阶段，系统的成套性

7、还较差，主要部件品种少，质量不稳定。因此，加速开发成套、适用、可靠、先进的灌溉系统是我国今后节水灌溉设备发展的主要方向。自动控制灌溉系统，基本上还是手动阀门来操作。自动控制器等方面还有待于进一步开发和应用。微机和单片机等自动控制检测系统装置，已经在某些微灌工程中应用和实验，初步显示出微灌采用自动化管理系统的优越性和先进性。三、研究内容研究设计基于单片机的智能微喷灌控制器，具有如下功能：1、智能微喷灌控制器具有多路控制功能，它能同时控制四组喷头实现不同的喷灌控制。每组喷头可选择为定时控制、土壤湿度控制和自动控制的一种。2、在定时喷灌模式中，用户可为每组喷头设定各自的喷灌周期和喷灌时间，启动运行后

8、四组喷头按各自设定的时间独立控制，互不影响。3、智能微喷灌控制器还能测量土壤的湿度，并根据土壤的湿度大小自动控制喷头启动喷灌或停止喷灌。4、在自动控制模式时，用户可根据某种植物的生长特点自行输入该作物不同时间段的喷灌参数，启动喷灌后，系统按用户预先设定的程序自动完成该作物的喷灌。5、控制器要能显示各种参数和系统时间，并能通过键盘修改这些参数。系统设计从硬件和软件两个方面进行，以AT89C52单片机为控制核心，硬件由电源模块、键盘显示器接口电路、数据采集电路及输出驱动电路等组成；软件功能模块包括:主监控程序、系统时钟程序、按键识别和处理程序、动态显示程序和A/D转换程序等。四、研究计划及预期成果

9、研究计划： 2011.11.18 指导教师下达毕业设计任务书 2011.11.21 -2012.12.31 学生查阅资料并填写开题报告并做好开题准备工作2012.1.1 -1.31 熟悉课题,查阅资料,撰写文献综述与外文翻译2012.03.17-05.21 学生进行毕业设计工作，完成全部的毕业设计资料，指导教师签字。2012.5.225.28 答辩组安排教师审核组内的毕业设计资料，材料符合规范要求的，准许参加答辩。2012.05.29-05.30 毕业设计答辩预期成果：此次设计的任务就是通过选择合适的传感器对土壤中含水量以及空气湿度等重要物理量进行采集，通过信号调理电路将传感器输出信号转化为数

10、字信号，交给单片机系统进行处理，通过编程实现在需要时驱动相关外设，进行自动精确定位地智能微灌。五、特色或创新之处以AT89C52单片机为控制核心，通过传感器对土壤信息的采集实现对土壤的自动精确的智能微灌，克服了传统灌溉对水资源浪费的问题。六、已具备的条件和尚需解决的问题已具备的条件：AT89C52单片机控制系统的基本知识和硬件的大体思路。有待解决的问题：程序和说明书的编写。七、指导教师意见摘 要随着科学技术的日益发展，特别是智能技术的发展，智能化的微灌溉技术应用范围越来越广泛。此次设计的是通过选择SHT11温湿度传感器对土壤的温度以及湿度等重要物理量进行采集，将采集到的信号交给51单片机系统进

11、行处理，通过用c语言的编程实现在需要时驱动相关外部设备，对目标区域进行自动精确地智能灌溉。关键词：51单片机 温湿度传感器 c语言AbstractWith the increasing development of science and technology,especially the development of Intelligent Technology,the application range of intelligent micro-irrigation technology more widely.The intelligent micro-irrigation system

12、s can achieve a large area of crop field irrigation,and save to a large extent on the manpower,resources,management of the crop area,real-time control environment for the growth of crops.Development of simple,rapid,practical micro-irrigation intelligent design is of great significance.The design is

13、by SHT11 temperature and humidity sensors on the soil temperature and humidity,and other important physical collection,the collected signal to the 51 single-chip system for processing,related to an external device driver when needed by using c language programming achieve automatic precision smart i

14、rrigation,the target area.Key words: 51MCU temperature and humidity sensors c language引 言在全球淡水水资源越来越缺乏和农业现代化的当今世界，农业高度集约化种植模式（耕作、种植、灌溉、施肥、收获等）和“工厂化”特征日趋显著。在精确化农业的生产过程中，如今发达国家发展现代农业的主要的手段是运用高科学技术和高新技术的装备。在灌溉的技术上对农作物的生长过程智能化的控制要求正在提高。大多数发达国家农业的灌溉系统几乎全部采用计算机的控制方式，基本上实现了系统智能化。微机和单片机等自动控制检测系统装置，已经在某些微灌工程

15、中应用和实验，初步显示出微灌采用自动化的管理系统优越性和先进性。1 概论1.1国内外现状及发展趋势微灌技术的研究在中国的起步还不算太晚，自1974年引进墨西哥的滴灌设备我国的微灌技术试验研究正式开始。该过程经历了1974到1980年之间的引进消化和吸收，设备的研制与应用实验及试点阶段；1981到1986年之间经历了设备产品的改进和应用试验的研究以及扩大试点的推广三个阶段；从1987年到现在直接引用了国外先进的科学技术，进入了从高起点上对研发微灌设备的产品开发阶段。基于引入、吸收发达国家先进科学技术的基础上，结合了我国国情，从经济上的实用，便于安装和利于推广的主要几点出发，在个地相关关部门的合作

16、与努力的情况下，开发微灌技术、生产研制设备和科学实验等多方面都取得重要的成果，我国的微灌技术日趋步入成熟。但是由于我国正处于初级阶段的微灌技术研究，近些年来自己研制、开发与生产微灌设备的产品不管是在质量方面和性能方面与发达国家相比较，差距存在还是比较大的；同发达的国家相比较更大的差距存在于微灌工程设备的组装配套和自动控制方面。例如灌溉设备系统成套性比较差，配套的水平偏低；主要的几个部件的品种规格太少，质量相对来说不稳定，没有很好的系列化；关键的设备稳定性和耐久性都比较差；自动化和综合功能技术程度不是很高，基本上还处于手动的操作方式，以至于整体的综合效果和收益都不高。随着现代化高科技不断的发展，

17、各种智能化家电、数码产品走入进人们的日常生活，网络作为人们现代生活中人际的交往和获取知识的一个必不可少的平台。考虑到现代化高科技的发展，未来的智能浇灌系统也有希望朝一下这些方面发展。智能化随着传感器的技术、计算机处理技术和自动智能控制技术的持续发展，温室中的计算机环境的控制系统应用将会由以数据采集处理和监测的简单方式，渐渐转向以数据处理和应用为主。所以软件系统的研制和开发将会得到不断完善，其中专家系统为主的智能化管理控制系统已经取得了不少的研发成果，并且其应用的前景是非常广阔的。网络化目前，网络已经成为最具有活力，发展速度最快的高科技领域。网络的通信技术发展促进了信息的传播。设施的产业化程度的

18、提高成为可能。综合环境的调控所谓综合环境调控，就是以实现目标植物的正常生长为目标，把影响目标植物生长的多种环境参数（如光照、温度、湿度等）都保持在适宜目标植物生长的状态，并尽可能的使用最少的环境调节装置（采光、遮光、通风、保温、加湿等）。智能和无人操作将会是未来的各种行业的发展趋势，不仅能大量节省人们的宝贵时间还能更好的控制各种成分的细微比例做到人们自己动手所不能做到的效果。高移植性稍微修改一些系统的参数及设备即可应用于别的环境下，省时省力，节省大量资金及研发成本。在不久的将来，不仅能实现对办公室花卉的控制而且可以实现路边及所有公共场所花草树木的自动灌溉，而且可以加入远程控制，可视频控制，更大

19、限度的节省人力物力，这将是世界浇灌系统的一个发展趋势。1.2设计的背景及意义水是生命之源，同样它也是国家经济发展的主要因素，人类生存必不可少的因素，水的重要性在国际上已经得到了共识，水资源开发和保护已经被各国家所重视。而需要如何高效率利用有限的淡水资源，尽最大能力发挥水资源的效益己经成为看一个全球性极其有待解决的重要课题。诸多的缺水国家当中，作为水资源极其短缺国家之一的中国。水资源的利用率和利用效率低下使水资源在节流方面呈现巨大的挖掘潜力，因此节水成为历史发展的必然。伴随着人们快节奏的生活、工作、学习，人们已没有很多时间去精心照顾自己种的花卉植物等，因此市场上急需一种可以代替人类劳动的产品。由

20、于现在市场上很多的喷灌设备主要是是针对温室、露天农作物、森林等大面积植物喷灌，而对于家庭小面积喷灌系统设备几乎没有，也没有达到自动化的水平。现代生活中，随着人们生活水平的提高，人们对花卉、树木等绿色植物的喜爱和种植越来越多，然而以前对花木的浇灌、施肥等工作都需要靠人工来实现，由于现代生活节奏的加快，人们往往忙于工作而忘记定期、及时地为花卉补充水分及养料，或者由于放假回家而将花放在办公室没有人管理导致花木枯死。已有的浇水器需要有人控制或者定时的浇灌，不能根据植物正常生长所需要的光照、水分、温度来实时调节植物生长环境的参数，不利于花木的成长，而且现在的名贵花如果因为以上原因而死亡得不偿失，鉴于以上

21、情况，市场上急需提供一种能够根据光照、温度、湿度及光照的变化自动将水分和及光补充给花木，达到定期、及时浇灌花木的花木自动浇灌器。1.3本设计所做的工作和内容此次设计采用AT89S51开发板作为单片机最小系统，基于Keil仿真软件来完成软件开发，用protues仿真工具软件设计电路图以及做模拟仿真。开发板包括AT89S51芯片（8位微控制器）及其外围的基本模块，外围模块包括：晶振电路（OSC）、复位电路（RESET）、键盘（包括复位和扩展按键）、DS1302时钟电路等。所以，本次设计需要做好以下工作：（1）学习单片机原理等资料。（2）学习Keil、Protues等工具软件的使用方法。（3）用Pr

22、otues仿真工具软件来设计本系统的电路图。（4）用Keil开发软件来编写程序并调试成功。（5）结合系统的电路仿真图用Protues仿真软件进行仿真调试。（6）用51单片机实验板进行实物调试争取达到预期的结果。（7）撰写项目论文2 系统总体设计与分析 2.1 总体方案根据设计功能要求，系统可分如下部分：温度监控：对环境温度进行测量，并通过单片机处理显示环境温度。 湿度监控：对环境湿度进行测量，并通过单片机处理显示相对的环境湿度。 灌溉处理：当相对湿度越限时，继电器工作导通外部的灌溉电路。 显示： LCD实时显示温度、相对湿度及时钟日期。 键盘控制： 当前温度与相对湿度值显示的转换、时钟的调节及

23、年月日与时分秒的显示转换。2.2 系统方案论证当将单片机用作测控系统的时侯，系统必须有被测的信号通过指定输入通道，再由单片机来收集需要的输入信息。相对于测量的系统来说，它的核心任务是如何准确获得被测信号；但是对于测控系统来说，除了被测试控对象状态的信号，还应该把测试的数据和控制的条件对比并在需要的时候控制相应执行设备。传感器作为实现测量和控制的第一环节，是测量控制系统关键的部件，假如没有传感器对被测信号进行可靠的捕捉和数据的转换，所有的测量和控制都将会没有办法去实现。在本次系统设计中，我们选择SHT11来作为本设计的温湿度传感器。SHT11传感器是一种包含已校准的数字信号输出的温度与湿度复合的

24、传感器。该传感器包含了一个电容聚合体的测湿功能元件与一个能隙的测温功能元件，并且和一个14位数模转换器和串行接口电路在相同的芯片上完成了无缝的连接。所以，该芯片有品质好、抗干扰的能力强、响应快、性价比高等一系列的优点。所有的SHT11传感器都是在湿度校验室中进行特别精确的校对调准。校准好的系数以程序代码的形式存储于Otp的内存当中，在信号处理过程中传感器内部要调用已经校准好的系数。两线制接口和内部的基准电压，使系统的集成简单快捷化。体积小、功耗低的特点使得该传感器成为各类应用场合的最好选则。3 系统硬件设计本系统硬件包括：温湿度采集转换模块、单片机及附属电路、键盘控制、LCD显示、时钟模块、继

25、电器电路等部分的设计。系统整体电路框图如图3.1所示。图3.1 系统整体电路框图3.1 温湿度采集转换模块硬件设计3.1.1 SHT11介绍SHT11是瑞士Sensirion公司研发出的基于CMOSensTM技术的较为新型检测温度与湿度的传感器。该种传感器把CMOS芯片技术和传感技术相结合起来，从而体现了这两种技术优势互补的强大功能。SHT11检测温度与湿度传感器的主要特征： 1、用COMSensTM技术将信号的放大调理、温湿度传感、A/D转换、I2C总线接口这些模块集成到一个芯片中；可以给出校准后相对的湿度和温度值的输出；稳定性卓越；14位的湿度值的输出分辨率以及12位的温度值的输出分辨率，

26、并且可以对应的编程为12位以及8位。2、SHT11温湿度传感器采用SMD（LCC）表面式贴片封装，管脚的排列如图3.2所示，它的引脚说明如下：（1）GND：接地端；（2）DATA：双向串行数据线；（3）SCK：串行的时钟输入；SCK用在微处理器和SHT11它们之间的通讯同步上。由于其接口含有完全的静态逻辑，所以没有最小的SCK频率。（4）VDD电源端：0.45.5V电源端；SHT11的供电电压为2.45.5V。该传感器给出工作电压后，要等待11 ms用来越过“休眠”状态。在这个时间段不需要发送给它任何指令。电源引脚（VDD,GND）之间可增加一个100nF的电容，用以去藕滤波。（5）NC：空管脚。3.1.2 工作原理SHT11运用电容式结构来对温度与湿度进行检测，并且传感器芯片的电容的组成运用了聚合物的覆盖层与具有不同保护的微型结构的检测电极系统的组合，除了保持了电容式的湿敏器件原有的特征外，还可以自行抵御一些来自外界的干扰。出于其由温度传感