智能微量灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能微量灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)背景當(dāng)前，隨著城市化進(jìn)程的加快，城市綠化越來越受到人們的關(guān)注，越來越多的人在家中或者辦公場所中安裝了花卉或綠植，使得綠化已經(jīng)成為了城市生活中不可或缺的一部分。但是，造成綠植死亡的原因不外乎兩點(diǎn)，一是得不到足夠的養(yǎng)分，二是缺少足夠的水分。解決養(yǎng)分不足的問題相對比較簡單，可以通過施肥等方法來進(jìn)行緩解。而對于缺水的問題，如果我們不能及時(shí)為植物灌溉，那就無法解決了。對于灌溉問題，常常會(huì)存在這樣的情況：由于植物的需水量是不穩(wěn)定的，因此給植物澆水需要根據(jù)植物的需水量來進(jìn)行，并且在不同的時(shí)期，植物的需水量也是不同的。但是，現(xiàn)在很多人由于工作繁忙，無法時(shí)時(shí)刻刻為植物的需求調(diào)整澆水頻率，所以很多綠化植物長得不好、甚至死亡。因此，開發(fā)一種可以自動(dòng)調(diào)節(jié)植物澆水量的智能微量灌溉系統(tǒng)就顯得尤為重要。二、設(shè)計(jì)說明該設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)了一種基于單片機(jī)控制的智能微量灌溉系統(tǒng)。系統(tǒng)通過感應(yīng)土壤水分的狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)整澆水的用水量，從而保證植物生長的需水量，讓植物得到充足的水分。此系統(tǒng)還配備了小型液晶顯示屏，使得用戶可以方便地查看當(dāng)前土壤水分的狀態(tài)、系統(tǒng)時(shí)間、以及澆水記錄等信息。此外還安裝有報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)水量過少或灌溉中發(fā)生異常情況時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，為植物的健康提供更加完善的保障。三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)主要采用了基于單片機(jī)的智能微量灌溉控制方式。系統(tǒng)分為三個(gè)部分，即傳感器采集模塊、單片機(jī)控制模塊和執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)模塊。具體設(shè)計(jì)如下：1、傳感器采集模塊傳感器采集模塊主要通過傳感器對土壤水分的狀態(tài)進(jìn)行采集，傳感器將采集到的數(shù)據(jù)送回到單片機(jī)控制模塊中進(jìn)行處理。本系統(tǒng)采用的是土壤水分傳感器，該傳感器可以對土壤中的水分進(jìn)行檢測，并且具有良好的穩(wěn)定性和重復(fù)性。具體電路如下圖所示：傳感器采集模塊包括兩個(gè)部分，即傳感器電路和信號調(diào)理電路。傳感器部分采用的是土壤水分傳感器S1-48，該傳感器具有高靈敏度和高線性度等特點(diǎn)。信號調(diào)理部分通過嵌入式運(yùn)算放大器和阻容積分電路將傳感器的輸出信號進(jìn)行處理，得到對應(yīng)的電壓值并送回到單片機(jī)控制模塊中。2、單片機(jī)控制模塊單片機(jī)控制模塊主要負(fù)責(zé)對土壤水分狀態(tài)進(jìn)行判斷和控制噴淋系統(tǒng)工作。設(shè)計(jì)采用了AT89C52單片機(jī)，該單片機(jī)有8位CPU、8KB閃存、512Byte的RAM、32個(gè)I/O口等，可滿足本系統(tǒng)所需的全部控制要求。具體電路如下圖所示：單片機(jī)控制模塊包括兩個(gè)部分，即單片機(jī)控制電路和LCD顯示電路。單片機(jī)控制電路通過連接傳感器采集模塊、執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)模塊和其他電路元件實(shí)現(xiàn)對整個(gè)系統(tǒng)的控制和調(diào)節(jié)。LCD顯示電路使用標(biāo)準(zhǔn)LCD接口，將單片機(jī)的輸出通過LCD顯示出來，方便用戶查看和操作。3、執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)模塊執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)模塊主要通過驅(qū)動(dòng)電路來控制澆水的泵和噴頭等執(zhí)行器進(jìn)行工作。具體電路如下圖所示：執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)模塊包括兩個(gè)部分，即電磁閥驅(qū)動(dòng)電路和泵驅(qū)動(dòng)電路。電磁閥實(shí)現(xiàn)對噴頭的控制，泵則負(fù)責(zé)將水送到噴頭處。執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)模塊通過與單片機(jī)控制模塊直接相連實(shí)現(xiàn)了對灌溉周期的控制與運(yùn)作。四、系統(tǒng)測試在該設(shè)計(jì)完成后，我們進(jìn)行了現(xiàn)場測試。我們將模塊所采集到的數(shù)據(jù)與人工觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比，并且記錄了澆水的時(shí)間、用水量和土壤水分狀態(tài)等信息。測試結(jié)果表明，本系統(tǒng)澆水準(zhǔn)確、用水量節(jié)約，且可以按照不同的植物需水量進(jìn)行調(diào)整，比較適合一些矮生而且茂密的植物。同時(shí)，該系統(tǒng)操作簡單，安裝便捷，是家庭和公共場所綠化的首選。五、總結(jié)本文主要介紹了設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)控制的智能微量灌溉系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用傳感器對土壤水分狀態(tài)進(jìn)行采集，自動(dòng)調(diào)節(jié)澆水的用水量，同時(shí)