论文摘要
我国淡水资源十分贫乏,而农业是用水大户,因此发展高效节水灌溉农业是我国农业持续性发展的首要条件。目前绝对多数节水灌溉控制系统不仅功能单一,而且在控制方式上主要以有线控制为主。这样不仅受到控制区域地形的限制,而且架设线路的成本很高。因此科学控制方法且具备无线遥控的节水灌溉控制系统的研制,成为节水灌溉科学实施的核心问题。本文在充分调研了国内外节水灌溉状况的基础上,研究和分析无线节水灌溉控制系统的控制原理,并重点论述了无线节水灌溉控制系统的硬件设计和软件设计。在硬件设计方面,本文根据仪器的精度、实时性和成本要求,选择了合适的元器件,并以模块化的设计思路将仪器硬件分成几个模块进行分别的设计,各个模块调试成功后再合成一个完整的系统:从而保证了硬件的质量和便于维修调试。在软件设计方面,按照仪器预定完成的功能,根据硬件电路的设计,以模块化的设计方法完成单片机的初始化,模拟信号采样,信号处理,实时显示驱动、无线发射接收,以及PC机端的界面设计,串口通信设计等。另外本系统通过太阳能电池供电,这样阴雨天气系统就不需工作,大大节省了能源和劳力,从而提高了系统的效率。无线节水灌溉控制系统的工作方式采用命令应答方式,主站下达采集数据指令,子站对主站发出的地址信息进行处理,若与本机地址相符则执行命令。采集端将TDR-3土壤水分传感器、CHT-WO2温湿度传感器等采集的作物生长的环境参数（土壤水分、空气湿度和温度等）经A/D转换模块转换成数字信号送到子站单片机,子站单片机对采集过来的信号进行编码、并对编码信号加起始位和校验码,构成传输的数据桢,桢信号通过无线射频收发芯片PTR8000按照一定的协议进行打包,加入字头和CRC（循环冗余校验）,将作物生长的环境参数（土壤水分、空气湿度和温度等）发送到主站,主站的接收天线接收载波信号经滤波电路消噪后,通过无线射频收发芯片PTR8000解调,再由主站单片机解码,解码后的信号经PC机存入数据库,同时根据软件设计的灌溉预报模块和灌溉控制模块决策出作物需水量情况,并经过驱动电路控制电磁阀的开闭和电磁阀打开的时间。