论文题目: 单片机控制的节水灌溉系统的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 农业机械化工程
作者: 王芳琴
导师: 肖新棉
关键词: 滴灌,节水灌溉,单片机,串行通信,模糊控制
文献来源: 华中农业大学
发表年度: 2005
论文摘要: 自动控制节水灌溉技术的高低代表着农业现代化的发展状况,灌溉系统自动化水平较低是制约我国高效农业发展的主要原因。本文就此问题研究了单片机控制的滴灌节水灌溉系统,该系统可对不同土壤的湿度进行监控,并按照作物对土壤湿度的要求进行适时、适量灌水,其核心是单片机和PC机构成的控制部分,主要对土壤湿度与灌水量之间的关系、灌溉控制技术及设备系统的硬件、软件编程各个部分进行了深入的研究。 单片机控制部分采用上下位机的形式。下位机硬件部分选用AT89C51单片机为核心,主要由土壤湿度传感器,信号处理电路,显示电路,输出控制电路,故障报警电路等组成,软件选用汇编语言编程。上位机选用586型以上PC机,通过MAX232芯片实现同下位机的电平转换功能,上下位机之间通过串行通信方式进行数据的双向传输,软件选用VB高级编程语言以建立友好的人机界面。系统主要具有以下功能:可在PC机提供的人机对话界面上设置作物要求的土壤湿度相关参数;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,显示于LED显示器上,同时单片机可采用串行通信方式将此湿度值传输到PC机上;PC机通过其内设程序计算出所需的灌水量和灌水时间,且显示于界面上,并将有关的灌水信息反馈给单片机,若需灌水,则单片机系统启动鸣音报警,发出灌水信号,并经放大驱动设备,开启电磁阀进行倒计时定时灌水,若不需灌水,即PC机上显示的灌水量和灌水时间均为0,系统不进行灌水。 另外,本文就土壤湿度与灌水量之间的关系进行了实验研究,在对土壤湿度的分析和处理中用到了模糊控制的理论,对单片机控制系统做了大量的调试实验,并检测通过,系统运行良好。 本系统可实现单因子、双路数据采集处理功能,如稍加改变,便可实现对多因子和多输入数据的采集处理功能。该系统灵活性强,易于操作,可靠性高,将会有更广阔的开发前景。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 综述
1．1 研究背景
1．1．1 水危机的严重性
1．1．2 农业高效节水的必要性
1．2 国内外节水灌溉技术发展概况
1．2．1 国外节水灌溉自动化发展状况
1．2．2 国内节水灌溉自动化发展状况
1．3 课题研究的目的和意义
1．4 课题研究内容
第二章 微灌节水系统的总体设计
2．1 微灌技术简介
2．2 滴灌灌溉制度的拟定
2．2．1 有关土壤含水量的几个概念
2．2．2 滴灌系统简介
2．2．3 滴灌灌溉制度的确定
2．2．4 滴灌实验
2．3 单片机控制的滴灌系统组成
2．4 单片机控制系统简图
2．5 主要器件的选取
2．5．1 单片机的选取
2．5．2 土壤湿度传感器的选取
2．5．3 模数转换芯片的选取
2．5．4 数据存储器的扩展
2．5．5 并行I/O口的扩展
2．6 软件语言的选取
第三章 模糊控制灌溉决策分析
3．1 模糊理论概述
3．1．1 模糊理论的创立
3．1．2 模糊控制的技术特点
3．2 模糊控制算法概论
3．2．1 输入量的模糊化
3．2．2 模糊规则形成和推理
3．2．3 精确输出量的反模糊化
3．3 采用单片机对土壤湿度进行模糊控制的方法
3．3．1 模糊控制算法的实现形式
3．3．2 定义输入量、输出量模糊子集和语言论域等级
3．3．3 输入量和输出量的模糊化过程
3．3．4 模糊控制响应表的生成
3．3．5 模糊控制过程
第四章 系统主要硬件电路设计
4．1 单片机主机系统电路
4．1．1 时钟电路
4．1．2 复位电路
4．1．3 数据存储器的扩展电路
4．2 数据采集处理电路
4．3 LED显示系统电路
4．4 超限报警电路
4．5 AT89C51单片机与PC机串口通信接口电路
第五章 系统软件设计
5．1 系统主程序设计
5．2 采样子程序设计
5．3 数据处理
5．3．1 数字滤波技术
5．3．2 标度变换
5．3．3 BCD转换
5．4 LED动态显示程序
5．5 双机通信
5．5．1 编制PC机串行通信程序
5．5．2 编制AT89C51单片机串行通信中断服务程序
第六章 抗干扰技术
6．1 硬件抗干扰措施
6．1．1 输入、输出通道抗干扰
6．1．2 电源干扰的抑制
6．1．3 印刷电路板的抗干扰措施
6．2 软件抗干扰措施
第七章 总结与建议
参考文献
致谢
附录
发布时间: 2005-12-05
参考文献
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