基于单片机的自动灌溉控制系统设计

论文总字数：11257字

摘 要

我国作为农业用水大国，节约灌溉工程必不可少。近年来，越来越多的节水灌溉系统出现，并且取得了不错的成效。正是在这种背景下，进行了对自动灌溉控制技术的研究。本设计是基于单片机的自动灌溉控制系统，该系统主要以51单片机为主要控制器，使用土壤湿度检测传感器检测土壤的湿度，通过LCD1602液晶显示器显示当前测量的土壤的湿度值，并且可以通过按键设定土壤湿度的报警值，当检测的土壤湿度值超过报警值的会进行报警，同时还会通过抽水电机进行灌溉动作。当土壤湿度值增加到设定的报警值以上后会停止灌溉。实验结果表明该系统可对土壤进行湿度检测显示在液晶屏上并进行灌溉，从而验证了本设计的可行性。

关键词：51单片机，自动灌溉，湿度检测，水泵

Abstract：As a major agricultural water resource in China, it is necessary to save irrigation works. In recent years, more and more water-saving irrigation systems have appeared and achieved good results. It is under this background that the research on automatic irrigation control technology is carried out. This design is based on single chip microcomputer automatic irrigation control system, the system is mainly to 51 single chip microcomputer as main controller, using the soil moisture, soil moisture detection sensor through LCD1602 LCD display the current measured soil humidity value, and can also set the alarm value of soil moisture by button, when the detection of soil moisture value than alarm value will be carried out in alarm, at the same time also by the movements of the pump motor for irrigation. Irrigation is stopped when the soil moisture value increases to the set alarm value. The experimental results show that the system can be used to detect the soil moisture, and it can be irrigated on the LCD screen, thus verifying the feasibility of this design.

Keywords：51singlechip, automatic irrigation, humidity detection, water pump

目 录

1 绪论 3

1.1 课题研究的背景和意义 3

1.2 土壤湿度理论 3

1.3 论文的主要研究内容 3

1.4 论文的章节安排 4

2 系统整体方案设计 4

2.1 自动灌溉系统总体需求 4

2.2 系统整体设计 4

2.3 主要芯片的选择 5

2.3.1 单片机模块 5

2.3.2 显示模块 5

2.3.3 湿度传感器模块 6

2.3.4 键盘模块设计方案 6

2.3.5 湿度调节控制模块 6

3 系统硬件电路设计 6

3.1 概述 6

3.2 单片机模块电路设计 7

3.2.1 单片机介绍 7

3.2.2 单片机硬件电路设计 9

3.3 土壤湿度检测电路设计 10

3.4 显示模块电路设计 11

3.5 按键电路的设计 12

3.6 水泵控制电路设计 13

4 系统软件系统设计 14

4.1 软件介绍和工程建立 14

4.2 1602液晶显示模块设计 14

4.3 按键控制模块设计 15

5 系统的调试与仿真 15

5.1 仿真结果 16

5.2 调试结果 18

结 论 20

参 考 文 献 21

致 谢 22

1 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

在当今的社会中，水资源是一种宝贵的资源，很多方面都会受到水资源缺少的问题。特别是在农业中，水资源更是非常的重要，农作物能否获得高的产量与水资源有密切的联系。合理的利用水资源对于我们国家具有重要的意义。为了农业的发展，特别是在灌溉的基础上合理的利用水资源，对于提高农作物的产量具有重要的意义。

灌溉系统需要对现场的土壤湿度进行数据采集，同时对相应设备进行控制。用有线控制的方式监控果园中的发展，使用监测范围、传感器数量、节点数量、通信方式发展。数据采集与监控方案，极大的提高了系统的使用的便利性，给人工带来了解放。

根据现代农业科学技术的发展研究结果表明，自动灌溉系统可以运用于各个方面，温室的建立配合灌溉系统的运用可以促进植物生长。实现农作物的高产、高效。在现代化农业种植中，对植物的播种、生长，收获都有极大地帮助。灌溉系统有力的支撑智能农业的发展。基于对我国自动灌溉技术的研究，本论文是基于单片机的自动灌溉系统。

1.2 土壤湿度理论

土壤的含水量就是土壤湿度，对土壤进行剖面观察，其湿润程度分为四个等级：干、微湿、较湿、湿。土壤的含水量也可以使用手温来进行感受。伸出手触碰土壤当土壤的湿度较低是，手会感觉凉凉并且有点硬。土壤的湿度较高是，手会有点暖暖的并且有点软。但是这样的不科学测量的方式肯定会存在一定的误差。要想获得土壤的精确的湿度值，需要使用专用的软件对土壤的湿度进行监测。

在农业中农作物的生产和土壤的湿度具有重要的关系，农作物对土壤的含水量有非常高的要求，含水量决定了农作物的成活率及产量。

1.3 论文的主要研究内容

本次设计是基于单片机的自动灌溉系统，主要实现如下的内容：

1. 设计土壤湿度检测电路，实现对土壤湿度情况的检测；
2. 设计液晶显示电路，可以显示当前的土壤的湿度值；
3. 设计按键电路，通过按键可以实现对湿度值上下限的调节；
4. 设计灌溉电路，实现灌溉功能；

1.4 论文的章节安排

本次设计中为了能够充分的介绍设计的实现过程，在设计上的章节安排如下：

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