浅析单片机的自动节水灌溉原理

时间:2022-10-17 06:40:37

浅析单片机的自动节水灌溉原理

摘要:目前我国的自动化灌溉设备以单片机类型的控制节水灌溉是使用率最高的自动化灌溉系统,这种灌溉设备可以根据不同土壤的湿度进行合理的控制,通过这种土壤湿度的控制来调节灌溉当中的用水量,在很大程度上缓解了原来漫灌和喷灌的水资源浪费,解决了部分农业用水紧张的问题。本文就单片机的自动化节水灌溉的工作原理展开了讨论,希望能够在日后的农业用水中提供更多的帮助。

关键词:自动化设备,单片机,灌溉设施

前言

我国目前使用率最广的是AT89C5类型的单片机灌溉设备,设备主要是由湿度传感器、数据电路处理系统、动态显示设备以及预警电路组成的。单片机灌溉设备在进行灌溉的工作过程中通过湿度检测设备将土壤的湿度转化为模拟信号同时以数字的形式显示在显示器上,以此进行灌溉水量的调节达到节约用水的目的。这种工作系统比较容易操作且具有非常强的灵活性,使用性能十分可靠,具有非常广的市场前景。

1.节水灌溉系统概述

随着我国社会经济的不断发展,水资源的严重缺乏在很大程度上制约了社会经济和农业的发展,这种严重的制约会随着社会和农业的发展逐渐恶化。水资源的使用危机已经成为了威胁全球农业和经济发展的严重问题,使用各种科学技术提高水资源的利用率是缓解水资源危机的重要途径。农业是人类社会的非常重要的组成部分,也是整个社会发展的基础,农业从发展角度来看主要是由两个部分组成的,一部分是水资源的使用,另一部分是科学技术的合理运用。因此农业用水问题的根本解决措施应该在科学技术的应用方面。我国的农业正由传统的粗放式农业向现代化的集约式精细农业转变,这是农业发展中的一个重大变革。

我国的现代化职能灌溉用水控制在我国农业中的使用并不多,和其他国家的机械化农业相比仍然具有较大的差距,基本停留在人工灌溉的基本水平上,虽然在一些地方进行了自动化的灌溉控制,但是没有实现根据实际情况进行自动化灌溉,只是通过传统的经验将灌溉两进行量化,这种灌溉可能会导致灌溉次数和灌溉量不合理而导致影响农作物的正常生长或者水土流失,同时这种灌溉方式还需要相关的农业专家进行全过程的指导和观察,劳动生产率较低,无法真正实现农业的智能化和集约化发展。

2.单片机自动节水灌溉系统主要硬件电路设计

2.1.单片机控制系统原理

我国目前的单片机节水灌溉控制系统工作原理如下图所示,首先通过传感器将土壤的湿度传送到系统中,通过转换器将土壤湿度转换为可以显示的数值,通过单片机同时通过电磁阀和放大器做灌溉驱动,如果土壤湿度低于或者高于警戒值会及时发出警报,其具体的工作原理如下图所示:

2.2.单片机主机系统电路

单片机灌溉排水系统的时钟信号控制将单片内部进行微操作来实现时间上的对时和精准度控制,这种电路形式一般由内部振荡和外部振荡来实现的,新型的单片机内部会设置一个高频的反向放大器来实现对震动的扩大以便进行传输,引脚为放大电器的暑促端口和输入端口,这种内部控制的方式电路比较简单,得到的这种控制信号相对比较稳定,所以在进行日常节水灌溉时通常使用这这种方式。而外部震荡通过外接晶体振荡器或者陶瓷谐振器对震动进行传输,再通过石英晶体形成一个新的自激振荡器产生外部时钟震荡脉冲。

ADC0809是一种8位逐次逼近式A/D转换器,这种转换器的内部系统有可以进行8路模拟的工作开关,这种模拟系统的输入端可以同时对8个电路输入的模拟电压信号进行分流和集体转换,而本系统只讨论关于INO和INL两路的电路模拟信号的输入。ADC0809转换器的分辨率为8位,最大不可调误差小于士1LSB,采用单一+5V供电,功耗为15mW,这种转换器在进行工作过程中不必进行零点和满度调整。因为ADC0809转换器的输出数据寄存器具有可控的多态输出功能,输出具有多种形态的锁存缓冲系统,所以8位数据在进行输出时直接和数据总线项链。转换器需要外部控制启动转换信号才能进行电路信号的转换,这种转换信号是根据CPU控制的,根据不同型号的转换器确定不同的信号转换要求,基本分为脉冲启动和电平启动两种方式,本工作系统一般采用脉冲型启动转换只需要在数据输入引脚的过程中输入正脉冲信号就可以进行转换器转换,当转换器开始工作后输出端的信号开始逐渐降低,转换工作结束之后EOC会实现高电平复位,同时将转换结果的数值传输到工作主机。

3.结束语

在世界范围内共有百分之四十的国家和地区的农业发展处于长期的缺水状态,有二十六个国家和地区处于严重缺水的情况。我国虽然拥有较大的储水总量,但是人均对水资源的占有量在世界百名之外,是世界上人均水资源最缺乏的国家之一,我国的农业用水缺乏的问题尤为突出,我国农业用水占我国的总用水量的百分之七十以上,其中灌溉的用水量占农业用水总量的百分之九十左右。所以提高农业用水水平和节水水平是缓解我国用水紧张的主要途径。所以只有通过不断提高单片机灌溉系统的工作效率和节水水平才能从根本上提高我国农业用水的综合水平,缓解我国的用水紧张,协调我国农业的地域发展平衡。

参考文献:

[1] 李学礼. 基于Proteus 的8051单片机的实例教程. 北京:电子工业出版社,2011

[2] 王勇. 叶敦范. 基于AT89C51的便捷式实时温度检测仪[J].仪表技术与传感器,2011(1)

[3] 沈德金. 陈粤初. 单片机接口电路与应用程序实例. 北京:航空航天大学出版社,2012

[4] 赵俊生. 单片机技术项目化原理与实训. 北京:电子工业出版社,2011

作者简介:

作者:李永强 曲阜师范大学10级学生 专业: 电气信息与自动化学院 测控技术与仪器

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