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基于单片机的自动滴灌系统的设计
作者：唐利军
来源：《硅谷》2014年第20期
摘 要 建设节约型社会是当前全球共同研究的课题，其中节能减排是构建节约型社会的重要手段，而节水问题则是节能减排的重要内容之一。在我国，当前很多地方在农业生产过程当中都需要进行灌溉，而灌溉的方式目前仍然以粗放型为主。部分地区在的支持下已经陆续地开始应用自动灌溉系统，在应用中起到了节水省时，节约人力成本的重要作用。然而，部分地区仍然使用人工灌溉，这些做即浪费时间、人力，最重要的是浪费水资源。基于单片机的自动滴灌系统的设计简单、生产成本低，在生产实践中节约了大量的水资源以及人力资源，对于高效农业生产起到了重要的支撑作用。同时，对于花卉种植行业也有着突出的贡献，未来应用前景十分广阔。
关键词 自动滴灌系统；单片机；设计；研究
中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）20-0025-01
当前，节能减排是构建节约型社会的重要手段，其中，节水问题也是节能减排的重要内容之一。在我国，当前很多地方在农业生产过程当中都需要进行灌溉，而灌溉的方式目前仍然以粗放型为主。部分地区在的支持下已经陆续地开始应用自动灌溉系统，在应用中起到了节水省时，节约人力成本的重要作用。然而，部分地区仍然使用人工灌溉，这些做即浪费时间、人力，最重要的是浪费水资源。在实践中我们也发现应用自动灌溉系统进行灌溉能够实现准确供应，即：及时、定量，对于提高农业生产效率，增产增收有着重要的作用。 1 基于单片机的自动滴灌系统简述
自动滴灌系统是农业生产、家庭养殖的重要工具。自动灌溉系统可以通过测试器获得有关土壤湿度、环境温度等相关数据，并根据植物需水特性确定何时进行灌溉、灌溉出水量。这种灌溉方式是直接针对植物根部进行灌溉，可以精准的将水分输送给植物，有效地避免水资源的浪费时间。同时，还可以在灌溉系统当中添加植物所需的营养液、药液，一同灌溉给植物，即可以实现自动施肥、喷药的附加功能，是一种成本小、效率高的灌溉方式。大型自动滴灌系统可以广泛应用于缺水地区的农业生产，中型的滴灌系统可以应用于植物养植、花卉栽培、花园灌溉，小型的滴灌系统可以应用于居家的花草养植。
基于单片机的自动滴灌系统是通过一种集成电路芯片进行系统控制。以控制器来实现主控功能。它的特点是体积小、成本低、能耗小、可扩展、应用广泛。目前市场上应用于市场占有率最高，应用最广泛的单片机是51单片机，它被广泛应用于工业生产中的测控相关系统。
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2 基于单片机的自动滴灌系统的设计 2.1 主模块 2.1.1 时钟电路
时钟电路的作用是为操作指令提供时间基准。 2.1.2 复位电路
系统设计了上电复位电路，为寄存器进行初始化。 2.1.3 数据存储器的扩展电路
系统设计了数据存储器的扩展电路，通过各端口实现扩展功能。 2.2 数据采集处理模块
数据采集处理模块首先进行数据的采集，通过传感器获取土壤湿度、环境温度值。之后进入数据分析阶段，通过分析土壤湿度、环境温度值，以及设定的植物对湿度的需求情况，确定是否需要滴灌。如果需要滴灌则起到滴灌程序，打开水泵、施肥罐、过滤装置及各种控制和量测设备开始工作。
系统统采用ADC0809转换器，进行模拟信号到数据信号的转换。 2.3 LED显示模块
为了使系统方便使用，因此设计了LED显示模块。将传感器获取的数据值如土壤湿度值值、灌水剩余时间等显示在LED屏上。
因ATC51单片机I/O口资源有限，必须对其Il0口进行扩展才能满足实现系统功能。本系统用8155扩展1/0口的4个8位LED动态显示器，显示扫描由程控实现，其中PA口输出字型码，PC口输出位选信号即扫描信号，选线CE和ATC51的P2.7口相连，IO/ M选通输入线与P2.4口相连，该系统中当P2.7=0且P2.4 =1时，选中8155芯片内三个I/O口。 2.4 报警模块
系统根据需求设计了声光报警功能，当土壤湿度值低于设定的最低值时，自动报警，以方便工作人员采取措施。
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报警设备选用压电式蜂鸣器，它约需要10mA的驱动电流，只需在其两条引线上加3V至15V的直流电压，即可产生3KHz左右的蜂鸣声音，蜂鸣器的一端接在高电平+SV，另一端接Pl.0，在初态Pl.0始终输出高电平1，当需要报警时，程序对其端口清零即可，声音的长短可用延时程序控制实现。接入的发光二极管LED为超高线报警器，当P1.1端输出为低电平“0”时，二极管导通，灯亮发出报警信号。 3 小结
基于单片机的自动滴灌系统的设计简单、生产成本低，在生产实践中节约了大量的水资源以及人力资源，对于高效农业生产起到了重要的支撑作用。同时，对于花卉种植行业也有着突出的贡献，未来应用前景十分广阔。 参考文献
[1]朱莉莉，谢方南，刘俊纯.基于单片机的开关磁阻电机调速系统的研究[J].电工电气，2011（03）.
[2]金志妙，陈昌明，潘冠金，李兴发.喷滴灌安装技术[J].现代农业科技，2011（04）. [3]吴贻文.基于单片机晶闸管触发器的设计[J].武汉职业技术学院学报，2011（01）. [4]高大伟.单片机系统的汉字显示电路设计[J].数字技术与应用，2011（02）.
[5]胡文锋，肖飞，廖名洋，张玉富.基于单片机的智能篮球记分器的设计[J].微型机与应用，2011（06）.
[6]靳晓波.基于单片机简单实现图形显示的方法[J].数字技术与应用，2011（02）. [7]杨彦娟.基于51单片机多参数测控系统设计[J].信息与电脑（理论版），2011（02）. [8]陈彪，许海涛.基于单片机的无线数字信号通信系统[J].信息技术，2011（03）. [9]周平.基于单片机的速度传感器的设计[J].工业控制计算机，2011（03）. 作者简介
唐利军（1968-），男，汉族，1992年7月毕业于吉林职业师范学院（现更名为吉林工程技术师范学院）电子工程专业，获工学学士学位，同年7月在长春广播电视大学参加工作至今，副教授职称，多年来一直从事本专业相关课程的教学