基于單片機的智能灌溉系統的設計

葉敏萍

摘要：本文就此問題研究了單片機控制的智能灌溉系統，該系統對接近土壤環境的濕度進行監控，并按照作物對土壤濕度要求的設定進行適量灌水，其核心是單片機控制部分。單片機控制部分采用選用AT89C51單片機為核心，主要由土壤溫濕度傳感器，顯示電路，控制電路等組成;軟件選用C語言編程。系統主要具有以下功能：單片機可根據土壤濕度傳感器檢測到的土壤濕度，自動啟動灌溉系統。

關鍵詞：濕度傳感器;AT89C51;DHT11

1研究的背景和意義

國內自20世紀70年代以來就非常重視灌溉設備的研制，但引進較多，自主開發且有影響的成果較少。灌區灌水自動控制技術在“九五”期間才真正開始研制，進行示范。目前我國在灌溉控制系統方面還處于研制、試用階段，能實際投入應用，且應用廣泛的灌溉控制器還不多見。

2系統的預期功能

該智能灌溉系統用溫濕度傳感器DHT11對環境因子信息數據進行實時采集、傳送，用單片機對采集到的數據進行處理，而后輸出控制執行機構，以實現環境濕度的測控，達到節水節能，省時省工的效果。具體功能如下：

1、實現按需灌溉功能。按照當前環境土壤的濕度開啟和關閉灌溉系統，實現一般的控制。具有結構簡單，成本低，操作方便的優點。

2、通過土壤濕度傳感器檢測作物生長的環境濕度，依據設定的植物要求的濕度預先設定預設值，由單片機來控制灌溉開關，從而調節濕度。當土壤濕度高于預設值時，自動關閉灌溉開關。

特別說明：本設計的灌溉開關的開和關的現象用一盞燈的亮滅來表示，LED燈的亮表示開關的開狀態，燈的滅表示開關滅的狀態。

3系統硬件電路設計

3.1單片機控制原理

3.2顯示部分組成電路

在我們的日常生活中，液晶顯示器無處不在。比如說家里的電視機、手機、計算機等很多家電中我們都可以看到液晶顯示器的身影，顯示的內容除了數字還有很多專用符號和圖形。本設計的顯示模塊采用的是1602字符型液晶模塊。由于它顯示的質量高，此液晶模塊是目前在工控系統中使用最為廣泛的液晶屏之一，1602字符型液晶模塊驅動方便，是點陣型液晶，編程后可顯示多樣化的內容。

4系統軟件設計

4.1軟件系統流程概述

從軟件的功能來說軟件系統可分為兩類：一是主程序，它是整個控制系統的核心，專門負責協調各執行子程序之間的關系;二是子程序，負責完成各項功能。在這個系統中，子程序也包括了以下幾個子程序：1、數據采集子程序;2、LCD顯示子程序;3、按鍵控制子程序。以AT89C51為核心，處理外傳感器采集傳進來的信號，實現濕度數據的讀取，保存，顯示其及鍵盤操作。本設計的軟件部分是運用在keil開發軟件下的匯編語言來進行編程， 在設計中軟件的模塊起著重要的作用，也是比較困難的部分。經過比較，采用了AT89C51作為控制的單片機芯片。

本系統主要程序模塊包括AT89C51主控程序模塊、DHT11濕度檢測模塊、LCD1602液晶顯示模塊、按鍵模塊幾大部分。每個功能模塊對于整體設計都是非常重要，單片機AT89C51通過軟件程序才能很好的對外部的信息進行采集、分析和決策。

系統通電后，首先利用軟件進行初始化，然后通過DHT11溫濕度傳感器對土壤中的濕度進行實時采集并轉換成數字信號，再運用單片機AT89C51進行數據的分析和處理，將采集到的土壤濕度實時數據送給1602液晶顯示屏顯示當前土壤環境的濕度，運用單片機AT89C51進行數據的分析和處理時，根據預先利用按鍵模塊設定的濕度值進行進行判斷。

（1）當環境土壤濕度低于預設值時候，智能噴霧系統打開并工作（LED燈亮）;

（2）當環境土壤濕度預設值高于時候，智能噴霧系統關閉停止（LED燈滅）;

4.2顯示程序流程設計

液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，在執行每條指令之前要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，則此指令失效，要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，告訴模塊在哪里現實了字符。1602液晶顯示模塊可與STC89C52直接接口的。本設計中LCD1602液晶顯示模塊，用于顯示當前DHT11檢測到環境土壤的濕度。第一行顯示預設的濕度值; 第二行顯示當前環境的濕度值。

LCD顯示程序的編寫流程圖如下圖：

參考文獻：

[1] 孫宏宇.牛舍環境及供料自動控制系統的研究[D].吉林農業大學，2008.

東莞市技師學院