基于單片機的大棚智能節水灌溉系統設計

摘 要：大棚智能節水灌溉系統設計采用AT89C51單片機為信息處理核心，系統主要由土壤濕度傳感器、空氣溫度傳感器、空氣濕度傳感器、液晶顯示電路和故障報警電路等組成。系統在進行智能灌溉的同時，還能調節大棚內空氣的濕度和溫度。經過測試，該系統可以在無人的情況下實現智能節能，并根據作物的需要進行適時、有效的灌溉，并有效的調節大棚內的濕度和溫度，做到定時噴灑農藥。

關鍵詞：AT89C51單片機；節水灌溉；控制系統

隨著農業現代化的發展，智能節水灌溉的需求越來越大[1]，然而，智能灌溉由于成本等因素發展緩慢[2]。本設計通過對大棚內土壤濕度的控制和大棚內空氣溫度和濕度分析，設計了一個簡單經濟實用的智能灌溉系統。

1 系統總體設計

系統總原理方框圖如圖1所示。硬件電路包括了傳感器電路、單片機數據處理電路、液晶顯示電路，繼電器電磁閥電路，農藥噴灑電路。首先，數據采樣電路將土壤濕度傳感器采集到的數據通過A/D轉換后，將信息傳遞給單片機，然后單片機將測量的數據通過處理后在液晶顯示屏上反應出來，同時控制電路將根據指令完成操作。

2 硬件部分設計

（1）系統主電路布局。該設計包括DH11溫濕度電路，LED顯示電路，晶振電路，繼電器電池閥驅動電路，繼電器風扇驅動電路，DH11溫度濕度電路將土壤濕度通過A/D轉換將數據傳輸給單片機主芯片，然后，單片機主芯片首先對數據做出判斷，然后會分別對各個下屬電路做出指示，LED電路的作用是顯示工作的狀態，農藥噴灑系統的作用是定時定量噴灑農藥。（2）DH11溫度傳感器電路設計。溫度傳感器采用DH11溫濕度傳感器，由于傳感器的電阻較小，通電作用下，很容易被燒壞[3]，故此電路會選擇串聯一個電阻值較大的電阻，該電路中串聯的電阻選擇的是R3=43K的電阻來保護傳感器。（3）DH11濕度傳感器電路設計。土壤濕度傳感器采用DH11，和溫度傳感器一樣，R2的作用是保護傳感器不被燒壞，這里R2取47K，3端口用不到，故此懸空。（4）繼電器風扇驅動電路。當大棚中的空氣濕度比設定好的溫度高時，溫度傳感器將接受到的信號經過A/D轉化后傳輸給單片機，單片機會調用散熱子程序，完成三極管導通，使的繼電器閉合，開啟散熱功能，當溫度降到設定溫度時，風扇就會停止轉動，散熱就會結束[4]。同樣的，當空氣濕度高于設定濕度時，電風扇會轉動降低濕度，當濕度低于設定濕度時，電扇就會停止轉動，散濕結束。

3 系統軟件設計

3.1 系統主程序流程圖

設計主要由四大模塊組成，分別是土壤灌溉模塊，空氣散濕模塊，空氣散熱模塊，農藥噴灑模塊，前三大模塊為設計的重點模塊。總流程圖如圖2所示。

3.2 系統子程序流程圖

該系統主要有三大模塊，圖3是灌溉系統，灌溉系統的主要作用是根據作物對水量的需求反應做出判斷，若土壤濕度達不到作物需要的濕度，灌溉就會啟動，當濕度高于或正好達到作物需求，則灌溉不會進行。第二個功能是空氣散濕功能，如圖4，如果空氣濕度過高，則風扇會自動開啟，將對大棚空氣做出將濕功能。

第三個功能是降溫作用，如圖5，若是空氣溫度高于設定溫度，則風扇會轉動，將大棚內的溫度進行適當減低。如圖6所示，為系統的噴灑農藥流程圖，若需要噴灑農藥，只需打開開關，一段時間后，農藥會自動進行噴灑，若是不需要噴灑農藥只需要關閉開關，農藥噴灑系統就不會打開。

4 結束語

設計主要涉及了大棚土壤智能灌溉，大棚空氣溫度智能控制，大棚空氣濕度智能控制三大模塊，并充分考慮到實際情況，以AT89C51單片機為主導核心，通過液晶顯示屏改變參數，采用經濟實用的器件來降低成本，并通過實驗論證，將理論與實際值的進行對比，得出了設計的誤差范圍完全在可控范圍內，充分證明了設計的實用性。

參考文獻

[1]楊玉白.節水灌溉自動化技術的發展及趨勢[J].科學時代，2013，6（24）：2-9.

[2]戴杉虎.單片機在節水灌溉系統中的應用[J].機電工程技術，2011，11（8）：139-140.

[3]黃同.一種基于CH340T的STC89C52RC編程器設計[J].電子測試，2013，4（12）：16-25.

[4]李瑞芳.短消息在節水灌溉系統中的應用[J].農機化研究，2013，3（8）：196-199.