(智能灌溉系统的研究与设计.docxVIP

物联网技术及应用综合训练题目：智能灌溉系统的研究与设计专业：电子信息与技术学院：信息工程学院学生姓名：邢晨学号： 2014520438指导教师：张军朝2015年6月5日目录：一、系统需求分析11.1 滴灌施肥技术简介11.2 课题研究的背景及目的意义11.3 国外发展概况21.4 国内发展概况3二、系统架构4二、硬件62.1 机械部分62.2电路部分设计8A湿度传感器方案8B.运算放大器方案8C.电机方案9D．显示部分设计：12E 、舵机控制方案13F.电源部分设计14G、对单片机的改进设计15三、程序清单17A、程序流程17B、部分模块驱动程序：18C、主程序：32一、系统需求分析1.1 滴灌施肥技术简介滴灌施肥是一种先进的灌溉施肥方式，它将两个原本相互独立的技术—灌溉和施肥，采用旁路式的结构结合在一起。滴灌施肥技术把肥料液、酸液和水通过一定比例混合在一起并将其准确地施加在作物根系附近，使得作物的根系能够充分直接吸收利用，满足作物不同阶段对养分的需求和土壤中的养分供给平衡。采用滴灌施肥技术可以方便地调节灌溉水中营养物质的浓度，满足作物生长的营养需求规律，大幅度提高肥料和水的利用效率、提高作物的产量和质量，同时还减少了田间管理作业的时间；滴灌施肥技术能够准确地控制满足植物生长最优的混合肥剂量以及渗入土壤的深度，而且施肥均匀、定位准确，使得灌溉施肥参数得到精确有效地控制，减轻了土壤、地下水和环境的污染。1.2 课题研究的背景及目的意义我国水资源严重短缺，再加上农业灌溉用水方面普遍存在浪费严重和灌溉水利用效率低的问题，如何降低农业灌溉的用水量、提高灌溉用水的利用效率就成为急需解决的问题。从化肥的使用情况来看，我国的使用量居世界首位，但是肥料的利用效率却很低，渠灌和沟灌等传统的灌溉方式仍被广泛采用，它们的灌溉水利用效率只有 40%左右，结果使得大部分却被利用的水带走了施用的肥料，造成肥料的浪费。滴灌施肥智能控制系统将灌溉和施肥结合起来，通过计算机对施肥量、灌溉时间、灌溉频率等参数的控制实现自动灌溉施肥的目的，一方面肥液直接到达作物的根系，肥料的利用效率提高，肥料深层流失的现象也能够得到遏制，同时还保护地下水免受肥料及化学药剂的污染；另一方面系统利用灌水器将水以滴灌渗透的形式直接作用到作物的根系中，不仅降低了作物与作物之间水分的蒸发量而且还减少土壤深层水的渗漏量，最大限度减少了水分的损失，灌溉水的利用效率大大提高。经过多年的发展，节水灌溉技术和计算机控制技术相结合形成的新型灌溉技术日趋成熟，逐渐得到人们的重视，它不仅能够及时准确地控制施肥和灌溉而且还能对作物的生长规律、生长情况以及生长环境等有良好的适应性，大大提高了灌溉水和肥料的利用率，节省田间管理作业的时间，提高了劳动生产率，对提高农业投入的经济效益具有重要的意义。1.3 国外发展概况现代高效农业成为农业生产领域中的一个大趋势，而滴灌施肥又是高效农业的重点，它的核心是以传感器技术和控制技术为基础的智能控制系统以及操作装置的研发，西方发达国家在这方面的优势比较明显。目前，设施农业比较先进的国家主要是美国、荷兰、以色列、日本以及澳大利亚等发达国家。农业生产由机械灌溉转变为自动灌溉，水肥利用效率和作物产量得到大幅度提高，田间管理也越来越人性化，并且还能够对灌溉施肥区域实施动态的监测管理，其控制性能也越来越高。伴随着技术的不断发展以及对现实农业生产的需要，与因特网、ZigBee 以及远程控制等数据传输技术相结合的先进的控制器不断被开发出来，由以色列的Eldar Shany 公司开发的带有可编程控制器和 EC/PH 检测单元的计算机专家控制系统，能够实时检测灌溉水的 EC 和 PH 值并且能高效准确地对作物的营养和水分实施供给，实现了水肥一体化。美国的营养液供给控制系统中，不同的营养罐里装有不一样的化合物，按照满足植物生长需要的比例将不同的化合物混合溶解在水中，利用计算机对营养罐的阀门进行统一控制，最后再把营养液通过管道输送到作物培养槽中。荷兰的温室无土栽培也是采用类似的控制方式。法国、日本、澳大利亚等也都是滴灌施肥技术比较先进的国家，研发了各种先进的设施农业控制器，广泛应用于温室控制、幼苗育种以及温室花卉种植等。其中法国研发的 DOSTRON 混肥器和澳大利亚生产的 MICRO--MASTER 系列产品处于国际领先地位。近年来，随着信息技术的发展，越来越多的数据传输和互联网技术应用于滴灌施肥领域。美国、以色列等国已通过互联网将生产者和农技服务部门有效地连接起来，通过网络，农技部门能够为生产者提供施肥建议，解答生产者遇到的问题，最大限度地满足实际生产的需要。1.4国内发展概况从 20 世纪 70 年代起，我国开始引进国外先进的滴灌技术，并且对先进灌溉技术和施肥装置