论文总字数：30197字

摘 要

现在，我国的农田灌溉的模式是在人力传统模式上，发展水平不高，功率低，人力资源形成了的很大浪费。只有抓紧推动农业的合理化、科学化、现代化进程，研发信息采集和自动灌溉技术，我国农田水利灌溉才迈向新世纪。

灌区信息化可以确保科学管理灌溉过程，降低对使用者的技能要求，是一个高效率的管理方法，不仅能适时、适量、精准地给作物灌溉，节水、节能，还能提高产量、质量，降低人力成本。

管理灌区现代化数据的主要来源是前端采集系统。根据传感器对水情、墒情、旱情、天气信息的采集，本设计利用单片机将采集到的信号进行转换 、处理、显示，再通过无线发射器发送给上位机。

关 键 词：灌区；信息化；采集；单片机.

Abstract

Nowadays, Chinese farmland irrigation modernization mode is the traditional mode, development level is not high enough,which could cause great waste of manpower and resources.,only if we promote rationalization, agricultural scientific and modernization process, the development of information collection and automatic irrigation technology.,can the farmland irrigation in our country step to a new century.

The farmland automatic irrigation system can ensure scientific manage the irrigation process, reduce the requirements on the skill of the user, it is an efficient management method, not only can timingly,defind amountly irrigate the crop , saving water and energy.also can improve the output and quality,reduce the cost of labor.

The main source of information to manage the data of irrigated area is from front collection system, according to the sensors’ collection information of the water situation,soil conditions, drought condition,weather conditions, this design uses singlechip to translation,process,display and then send to the host computer through the wireless transmitter.

key words: Farmland;Imformation; achieve; Single chip microcomputer.

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1项目背景 1

1.2国内外研究现状 1

1.3设计任务与要求 2

第二章 硬件电路模块的选择 3

2.1单片机——AT89C51 3

2.1.1单片机简介 3

2.1.2单片机管脚说明 3

2.2液晶显示——LCD1602 5

2.2.1液晶显示器简介 5

2.2.2 LCD1602基本参数及引脚说明 5

2.3 温湿度传感器——SHT10 7

2.4光电传感器 9

2.5水位传感器 10

2.6模数转换器——adc0808/0809 10

2.7无线发送模块 12

第三章 系统硬件设计 13

3.1系统整体框图 13

3.2系统局部电路设计与仿真 13

3.2.1时钟电路和复位电路的设计 13

3.2.2模数转换电路 14

3.2.3液晶显示电路 15

3.2.4电源电路 15

第四章 软件设计与仿真 17

4.1主程序 17

4.2 信息采集模块设计 18

4.3显示模块设计 22

4.4键盘模块设计 22

4.5无线发送模块设计 24

第五章 总结与展望 25

致谢 26

参考文献 27

附录 28

第一章 绪论

1.1项目背景

我国从20世纪五六十年代开始建设灌区，是农业大国。因为我国社会体制的发展程度不高，经济发展力薄弱，落后现象严重。大部分地区都保留着传统灌溉模式，基本上显示出操作困难重重，自动化普及不到位，劳动力浪费现象严重。由于能使用的检测装置缺乏，大部分灌区经营还是靠以前的老法子，凭经验灌溉，既会造成浪费又不科学。纵观历史，制约我国大规模农业现代化的阻力根本是灌区信息化建设落后，至关重要的一点就是形成的灌溉系统对农业的高效管理。

最近几年，全球性的环境恶化导致水资源短缺，而灌溉农业是水资源的第一大消费者，节水理念一次次被提起，我们需要在水利信息化管理上寻找突破口。

建设灌区信息化是全世界水利信息化建设的一个艰巨任务，各国都在深入挖掘水利信息化的方法，利用现有高科技手段，实现信息的采集和利用，优化灌区管理的方式和效率，减少灌区运营成本，保障灌区实现高效率用水，还能为灌区管理部门的决策提供科学依据。涵盖信息检测、采集、转换、处理、传输，目的是实现科学化调水、用水。

沿袭传统灌溉方法，投入大量人力，必会与农业信息化脱轨，而且外界和上级的支持必不可少。由于电子通信水平和计算机技术飞速发展，各个电子设备具有很高的实用价值，价格也越来越低，比如计算机，体积越来越小、但是处理能力却越来越突出，这些高科技技术已经在社会各个领域中普及。因此，灌区通过加入现代通信和计算机网络技术，满足对灌区的时代要求。

1.2国内外研究现状

数据显示，世界总耕地面积的17%是灌溉耕地面积，但是全球灌溉土地地区的粮食产量却占据了世界总耕地粮食产量的36%。由此可见，发展灌区信息化管理还有助于节省土地面积，提高粮食产量。节水灌溉的概念很早就在国外出现，因为科技水平先进，开发起点高，所以在信息智能化管理和系统维护方面的成就很高。此外，由于强大的经济发展水平，在灌区灌溉管理的自动化技术和机械化普及程度较高，功能也相当完善，他们的很多控制技术值得我国学习。在国外，灌溉技术的集成度高，尤其是缺水的国家，他们自成一套滴灌、管灌的灌溉体系。中东地区是世界上严重缺水地区，尤以以色列做代表，将海水淡化处理后，采用自动控制技术，通过喷、滴灌等现代灌溉技术来灌溉农作物。^[1]能实现90%的水资源利用率。由于以色列恶劣的野外环境因素，地表水很容易蒸发，渠道灌溉方式难以实现。还有一个原因是自动闸门的成本远远高于管道成本，出于资金考虑，这种方式无法普及。相反，日本地处东亚，常年雨水丰沛，但是日本自己也形成一套信息化灌溉体系，将工厂排放污水净化处理后做灌溉用水，不仅能节约水资源，节省用水开销，还可以减少劳动力投入。众所周知日本是个地少人多的国家，管道灌溉不用造渠，节省土地面积，保障了农业机械能顺利运作。国外比较盛行低压管道输水，前苏联在20世纪50年代大都通过地表涂胶尼龙软管输水,直到20世纪80年代中期才发展成管道输水网。此外,随着生产技术的推进，管道成本在降低，技术质量在逐步提高。这一切促进了前苏联的低压管道输水发展。在美国，有效灌溉面积达3.83亿亩，垦务局对灌区实行信息化管理，将配水效率由80%提高到96%。大大提高了水资源的利用率，节省人工的投入成本。纵观全球的水利建设现况，我国的灌区信息化还有巨大的发展空间。

我国共有耕地18.5亿亩，有效灌溉面积2.4亿亩，共有大型灌区402个，每年来自这些灌区的粮食产达到了全国粮食总产量的五分之一，其中80%还能作为商品出售到其他地区，关乎国家民生温饱和社会安定。有时，灌区还要实现其间区域的调水，政府通过灌区调水保障当地生态平衡。尤其在山丘区，甚至很多灌区还肩负防汛任务，由于地势崎岖，坡度大，在降雨量大的时候，容易发生泥石灾害，对人命和建筑造成危害。只要加大灌区信息化建设力度，学习国外的先进技术和管理方法，对灌区的各项状况实行即时检测和反馈，就能提供足够的时间提前设定防汛抗旱预案，减少人命和财产损失。另外，灌溉用水是我国水资源的第一大消耗者，但也为全国人民的生活和工业提供了百分之十四的用水，惠及众多人口。由于灌区具备一个良好的生态平衡，还扮演着涵养水源、改善生态环境、维持生物多样性、减少水土流失、建设新绿洲的重要角色。 ^[2]

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