基于单片机的农业智能节水灌溉系统设计

翟红

【摘 要】The automatic controlling technology for water saving irrigation,it combined by soil temperature,humidity sensor,single-chip microcomputer control circuit,data processing,acquisition circuit,digital tube dynamic display circuit,sound and light alarm circuit,etc. MCU soil humidity sensors to detect soil moisture can be analog conversion to digital quantity,numerical display on the digital tube .The whole system flexibility,easy operation,safety,high reliability,it will play a great role in developing for a modern agriculture.%自动控制节水灌溉系统主要是由控制电路、土壤温湿度传感器，数据处理、采集电路，数码管动态显示电路，声光报警电路等组成。单片机可将土壤湿度传感器检测到的土壤湿度模拟量转换成数字量，将数值显示在数码管显示器上，对现代农业的发展将会产生巨大的作用。 【期刊名称】《办公自动化（办公设备与耗材）》 【年(卷),期】2015(000)009 【总页数】3页(P63-,54)

【关键词】ATC52单片机;节水灌溉系统;智能 【作 者】翟红

【作者单位】苏州工业职业技术学院 电子与通信工程系 苏州 215104 【正文语种】中 文

【中图分类】S274.4;TP399

我国目前95％以上的灌溉面积采用地面灌溉方法。改进地面灌溉技术，提高地面灌溉的灌水效果对缓解我国水资源短缺、保持灌溉农业的可持续发展具有重要意义。 本任务是设计一个通过单片机控制的节能农业灌溉系统。要实现与传统的农业灌溉系统相比具有结构简单、安全可靠、实时性好、灵敏度高；功耗低，操作简便等优点。测量数据能够在LED上显示出来，结果直观。和传统的农业灌溉设备相比成本大大降低，而且抗干扰性好、安装维护方便、测量精度高，具有较高的性能和价格比。该系统可对不同土壤的适度进行监控，并进行适时、适量的灌溉。 1、数据存储电路

ATC52单片机片内有128B的RAM，在实际应用中仅靠这256B的数据存储器是远远不够的。这种情况下可利用ATC52单片机所具有的扩展功能扩展外部数据存储器。ATC52系列单片机最大可扩展KB。常用的数据存储器有静态数据存储器和动态数据存储器。由于在实际应用中，需要扩展的容量不大，所以一般情况采用静态RAM。62是8K×8位的静态RAM扩展。

ATC52单片机外接数据RAM时，P2口输出存储器的高8位，P0口分时输出地址的低8位和传送指令字节或数据。P0口先输出低8位地址信号，在ALE有效时将它锁存到外部地址锁存器中，然后P0口作为数据总线使用，此处地址锁存器选用74LS373，62和ATC52的连接图如图1所示： 2、数据通信电路

在计算机系统中，CPU和外部通信有两种通信方式：并行通信和串行通信。并行通信，即数据的各位同时传送；串行通信，即数据一位一位顺序传送。串行通信方式的主要缺点是传送速度比并行通信要慢。串行通信能够节省传输线，特别是数据位数很多和远距离数据传送时，这一优点更为突出。因此设计选用串行通信。 异步串行通信接口主要有三类：RS-232C接口、RS-449、RS-422和RS-485接

口以及20mA电流环。常用的为RS-232C。

RS-232C规定了自己的电气标准，由于它是在TTL电路之前研制的，所以它的电平不是+5V和地，而是采用负逻辑，即：逻辑“0”：+5V～+15V，逻辑“1”：-5V～-15V

因此，RS-232C不能和TTL电平直接相连，使用时必须进行电平转换，否则将使TTL电路烧坏，实际应用时必须注意。常用的电平转换电路是MAX232。MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232C标准串口设计的接口电路，使用+5v单电源供电。MAX232引脚图如图2所示：

TTL/CMOS数据从T1 IN、T2 IN输入转换成RS-232C数据从T1 OUT、T2 OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232C数据从R1 IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1 OUT输出。 3、A/D转换接口电路

A/D转换接口是系统数据采集前向通道的一个重要环节。数据采集是在模拟信号源中采集信号，并将之转换为数字信号送入计算机的过程。因此，完成数据采集应具备下述基本部件：模拟多路转换开关和信号调节电路，采样/保持放大器，模拟/数字（A/D）转换器，通道控制电路。如图3所示。

主程序的功能是：设定土壤湿度值的上下限，对系统进行初始化后，启动土壤湿度传感器测量土壤的含水情况，将测量的湿度值与设定值比较进行模糊化计算，若测量值大于设定值，则返回重新进行测量；若测量值小于设定值，则进行报警，灌溉系统启动，对缺水的地方进行灌溉，主程序设计流程图如图4。

本设计主要内容有数据采集的电路设计，数据处理的电路，单片机最小系统电路设计，软件设计。目标是对土壤湿度参数进行检测，将土壤湿度传感器检测的结果送入A/D转换电路，进行处理后，输入单片机，将监测到的湿度值进行显示，数据处理过程中采用模糊控制算法，输出控制信号对现场土壤湿度进行实时控制，能在

土壤湿度异常情况实现报警等功能。该系统的主要特点是适用性强，可对作物进行适时、适量灌水，系统成本低廉，操作非常简单，可扩展性强，只要稍加改变，即可增加其他使用功能。

【相关文献】

[1]王之芳.传感器应用技术.西安交通大学出版社. 1995. [2]李平等.单片机入门与开发[M].机械工业出版社.2008.

[3]王友贞，汤广民.节水灌溉与农业可持续发展[J].节水灌溉，2005.2

[4]景东升.单片机自动灌溉控制系统研究、设计及应用[D].北京农业工程大学.1994. [5]彭为.黄科.雷道仲.单片机典型系统设计实例精讲[M].北京：电子工业出版社.2006.

翟红（1969.1～）女，河南郑州，苏州工业职业技术学院电子与通信工程系、机械工程硕士、副教授、工程师，研究方向为电子应用技术专业。