摘要：近年来，人们的节水思想发生巨大变化，针对灌溉这一技术的要求也越来越高。为了找寻一种智能化、易控制和不造成水资源浪费的更高效的灌溉技术，新的智能灌溉系统的设计与实现迫在眉睫。本文所计划的智能灌溉系统是基于STC89C52单片机，操纵DHT11温湿度传感器收集温度、湿度和关于植物的相关数据，将数据进行收集和处置后，按照数据对农作物进行相应的智能灌溉，以便充分发挥智能灌溉系统的作用。
关键词：智能灌溉系统； 单片机； 传感器；
作者简介： 张娣（2000–），女，在校本科生，主要研究方向：电子信息工程。； *董莉霞（1981–），女，副教授，主要研究方向：农业信息化。；
基金： 2019年甘肃农业大学科研训练（SRTP）项目《智能灌溉系统的设计与实现》（项目编号201916010）；
Design and Implementation of Intelligent Irrigation System
Abstract:In recent years, great changes have taken place in people's thinking of water saving, and the requirements for irrigation technology are getting higher and higher. In order to find a more efficient irrigation technology with intelligence, easy control and no waste of water resources, the design and implementation of new intelligent irrigation system is urgent. The intelligent irrigation system planned in this paper is based on STC89 C52 single-chip microcomputer, which manipulates the DHT11 temperature and humidity sensor to collect temperature, humidity and related data about plants. After collecting and disposing the data, the crops are irrigated according to the data, so as to give full play to the role of the intelligent irrigation system.
Keyword:Intelligent irrigation system; Single chip microcomputer; The sensor;
引言
水作为人们的生产生活基础，起着特别重要的作用。中国自古以来就是一个农业大国和人口大国，水资源严重缺少是我国的基本国情，我国每个人拥有的水资源大约只有世界每个人的1/4,但是我国的用水量最多，而且农业用水占我国用水量的一半以上，因此，提高水资源的利用率，对解决我国的农业浇灌用水和缓解水资源短缺有着非常重要的作用[1].
针对这一情况，基于单片机的智能灌溉系统的设计是我国施行可持续发展的基础，也是发展节水农业，提高农作物产量的必要措施。智能灌溉系统的广泛应用，可以大幅度提高农作物的生长效率，有效的节约水资源，使灌溉更加科学、合理。
1、智能灌溉系统的组成部分
智能灌溉系统的硬件部分首要由单片机核心控制模块、数据采集模块、数据显示模块、阀门控制模块、供电模块、报警模块等构成，此中硬件计划的电路图如图1.单片机核心控制模块首要由STC89C52单片机完成；数据采集模块通过DHT11温湿度传感器来完成，其中A/D转换器也起到很大部分作用：数据显示模块将数据表现到LCD1602液晶显示屏上；报警模块由LED灯和蜂鸣器构成。
基于单片机的智能灌溉系统的硬件设计如图2.
图1 硬件设计电路图
图2 硬件设计模块
1.1 数据采集
本体系使用DHT11温湿度传感器，其中包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高指标8位单片机连接[2].供电电压为3-5.5 V,温湿度数据的收集经由过程系统的数据采集功能来实现。
1.2 电路控制
为了克服STC89C52单片机在实际操作过程中因容易受到外来因素的干扰而出现的一系列问题，需要为单片机系统配置一个较为稳定的电源模块。此体系是操纵两个电源接口来接通外部电源。
1.3 数据显示
体系将收集到的信息通过STC89C52单片机处理后，经由A/D数据转换器将数据表现到LCD1602液晶显示屏上，也可以表现出环境的温湿度。
1.4 系统报警
当外界温湿度条件超出或低于用户设置的上下限值时，系统的LED灯亮，蜂鸣器报警，实现自动灌溉。当外界条件满足用户设置的上下限值时，系统不发生报警。
2、智能灌溉系统的元器件选择
2.1 STC89C52单片机
STC89C52单片机是STC公司制造的一种低耗能、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字节系统可编程Flash存储器[3].其典范参数以下所示：512字节RAM,4个8位I/O口线，看门狗定时器，内置MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部间断，全双工串行口，适用电压电压3–5.5 V,工作频率0–40 MHz[4].
2.2 A/D数据转换器
模数转换包括量化和编码两个过程，量化是将模拟信号量程分成许多离散量化级别，再确定输入信号所属的量化级别，编码是给量化级别分配唯一的数字码，并确定与输入信号相对应的代码[5].最一般的码制是二进制，它有2的n次方个量级（n为位数），可以按照顺序一个一个编号，模数转换的方法比较多，从转换原理来分可分为直接法和间接法[6].
2.3 DHT11温湿度传感器
本系统通过DHT11温湿度传感器对温湿度数据进行收集。该种传感用具具有价格低、稳定性强等长处。它的的工作电压为3–5.5 V,平均工作电流为0.2 mA,其较宽的温湿度检测规模和适合的精度值可以达到体系检测的要求。过程中的各个参数通过改变和控制，可以调整其采样的效率和采样精度，而且将采集到的错误数据进行控制处理，就会达到比较精确的测量目标将采集到的错误数据进行控制处理[7].其电路连接图如图3.
图3 温湿度传感器
2.4 LCD1602液晶
该液晶屏首要是用于表现温度和湿度的数值，从而在性价比上斟酌，选择了LCD1602字符式显示器，该显示器的表现容量是16×2个字符，带I2C模块LCD1602眦连到焦点芯片STC89C52单片机，它具备多种长处。液晶显示屏的电路设计如图4.
图4 LCD液晶显示
2.5 LED灯和蜂鸣器
通过设置温湿度的上下限报警范畴，可以通过温湿度的转变控制阀门的闭合。当湿度低于下限值时，打开阀门自动进行抽水浇灌，同时LED灯亮，蜂鸣器报警；当湿度高于上限值时，主动关闭阀门再不进行浇灌。当温度高于上限值时，打开阀门举行抽水主动浇灌，同时LED灯亮，蜂鸣器报警；当温度低于下限值时，阀门会主动关闭并且体系会中断浇灌。
3、智能灌溉系统的软件设计
起先根据体系所要实现的功效和计划体系功效的道理，写出一个程序流程图，并且编写程序代码。从接通电源后开始，相应的利用代码对外界温湿度数据的进行采集，通过传感器编写的代码将数据显示到液晶显示屏上。然后将收集到的数据与管理员设定的数据进行相比，判断是不是有必要举行浇溉。不满足外界前提时，会实现体系报警功效，实现适应外界条件的灌溉。程序流程图如5所示。
图5 程序流程图
4、结语
联系我国的基本国情，针对水资源欠缺这一基本问题，根据单片机设计的智能灌溉系统，利用温湿度传感器进行数据的采集，使用阀门控制水量，以及液晶显示屏进行数据的显示，最后通过LED灯和蜂鸣器实现相应的报警功能，最终实现系统的节水灌溉功能，并在其他灌溉方面起到重要作用。
参考文献
[1] 王友贞。节水灌溉与农业可持续发展[M].中国机械出版社， 2005.
[2]刘彦宾，李丽琼。温湿度控制器的设计。无线互联科技， 2016.
[3]韩竺秦，牛王元，李玉华，耿靖宇。基于STC89C52的太阳能追踪系统设计。电子质量， 2016.
[4]谢彤。基于单片机的温室智能灌溉系统设计与实现。安徽农业科学， 2013, 41（18）， 8048-8049+8068.
[5] 代友军。某型燃油部件测试台CAT系统的开发研究[C].软件工程， 2011.
[6] 胡婷婷。分布式放射性探测成像设备数据采集系统研究[C].粒子物理与原子核物理， 2013.
[7]陈曦，董玉华，杨姚，等，王宇航。基于STM32的智能植物照料系统设计。智能计算机与应用， 2018, 8（4）， 153-156.
