基于单片机自动节水灌溉设计

2026/1/15 17:45:18

公司等。他们相继推出了各种类型的单片机,其中INTEL公司撰出的一种离性能8位单片机MCS--51系列单片机以优越的性能,成熟的技术和高性价比迅速占领了工业测控和自动化工程领域的主要市场,成为单片机领域中的主流产品。除了INTEL公司外,PHILIP,ATMEL,ADM,SIEMES等公司纷纷推出了与MCS--51系列兼容的单片机,其中ATMEL公司的89系列单片机也称Flash单片机是以8031为核心构成的,它和INTEL公司的MCS--51系列单片机完全兼容,它不但继承了MCS一51系列原有的功能,而且又扩展了它的功能。对于一般用户来说,89系列单片机存在下列很显著的优点:

①内部含Flash存储器; ②和AT80CSl插座兼容; ③静态时钟方式: ④错误编程亦无废品产生; ⑤可反复进行系统试验。

使用方便是ATMEL公司89系列单片机被广泛应用的一个主要因素。一般的OTP产品,一旦错误编程就成了废品,而89系列单片枫内部采用了Flash存储器,所以,错误编程后仍可以重新编程,直到正确为止。其次是它可反复进行系统试验。用89系列单片枕设计的系统,可以反复进行系统试验,每次试验可以编入不同的程序,这样可以保证用户的系统设计达到最优,而且还可以随用户的需要和发展进行修改,使系统能不断追髓用户的最新要求。89系列单片机可分为标准型号,低档型号和高档型号。鉴于以上的优点,经过分析比较,根据本课题的特点,选用ATMEL公司89系列懿标准型单片机STC89C52RC。

时Fla降E电钟频 R看双PIIA型号 sh 低 EPR压 率AM 门狗 倍速 4口 SP AP /D 存储器 EMI OM HZ STC89C50-8528K √ √ √ √ √√无52RC V 0M 12 K

3.2土壤湿度传感器的选取

目前国内外测定土壤水分的方法有多种,最常用的方法是使用土钻法(SA亦

称烘干法),即钻取一定量的土,用烘箱烘干后再称其纯千±重量,即可计算出土壤含水量。间接测量土壤含水量可以用石膏电阻块法、负压法和中子仪法等。20越纪80年代初期,为了准确测定土壤含水量,一些研究者开始对时域反射仪(简称TDR)技术产生了兴趣。因为它具有许多优点,如无核辐射,测量快速,并与土壤类型基本没有关系。TDR技术正逐渐成为土壤水分测定的一项重要的新工具。土壤水分的盈缺对作物生长有着最宣接的影响,在适宜的湿度环境下,作物长势良好,所以土壤湿度传感器的选用就要满足可以使湿度控制在一定的范围内,并能够快速、准确地测定农田±壤水分,以便适时作出灌溉、施肥决策和捧水措施等。本系统的输入信号是传感器所测土壤水分信息,因此传感器的选择很重要,如选用的土壤湿度传感器精度太高,则增加了成本,糖度太低,则难以保证把土壤湿度控制在需要的范围内,综合考虑选用SS2802M 土壤水分传感器。

SS2802M 土壤水分传感器为可远距离传输的土壤水分传感器,可长期埋设于土壤和堤坝内使用,对表层和深层土壤进行墒情的定点监测和在线测量,也叫农田墒情检测仪。采用4-20mA工业通用接口,可直接接入各种显示仪表,实现土壤水分监测。与数据采集器配合使用,可作为水分定点监测或移动测量的仪器。

土壤的各种理化性状、地形的差异作用、气候变化和人为的土壤管理措施对土壤水分状况有不同的影响,地表特征与土壤水分状况也存在着依次的相关性。SS2802M是一种高精度、高可靠性、受土壤质地影响不明显的快速土壤水分测量传感器。传感器采用世界先进的最新FDR原理制作,其性能和精度可与TDR型和FD型土壤水分传感器相媲美,并在可靠性与测量速度上具有更大的优势。本产品可应用在、农场自动化灌溉系统、温室大棚种植土壤水分控制系统、食用菌水分控制系统、沙漠地区农业自动化滴灌系统。其它需要监测土壤水分的各种场合等。

SS2802M为新一代土壤水分测量传感器,采用工业级精密核心元件,使其具有优越的准确性与长期稳定性。小巧化的体积设计,方便携带和安装。结构设计合理密封,不锈钢探针保证适用性和广泛性。以环氧树脂密封胶灌封,可以直接埋入土壤中使用且不受腐蚀,保证较长的使用寿命。很高的测量灵敏度和精度,采用高抗干扰设计,性能可靠稳定。4-20mA工业通用接口,使现场测量更加灵活多变,可适应多种场合。技术参数:

接口说明:设备输出三线接口,红黑线是传感器电源接口,绿线是电流输出接口。

接口会引出三个接线座方便用户接线。本设备绿线和黑线为4-2mA电流输出,供电电压为红线和黑线,电压为12-24V之间。具体颜色与引脚定义如下表所示:

本设备采集工业通用的电流4-20mA信号输出的方式,下图为典型的应用接线示意图。其中V-为电源的负极。V+与V-之间通常在本地接入电源。而A+与A-之间为水分信号电流输出。因输出为是电流信号,故可以远距离信号传输。理论上最大可以在1000米距离范围内可靠传输。

使用说明:土壤含水率:规定条件下测得的土壤中水的量,以土壤的烘前质量与烘干质量的差数对烘干质量的百分率表示。简单地说就是:(湿重-干重)/干重×100%,含水率为土壤中自由水的质量在土壤总质量中占的百分比。实际使用时,当土壤中的含水量超过24%时土壤已达到饱和且呈溢出水状态,因此检测含水量超过24%的值没有实际意义。农作物正常生长所需的适宜含水率土壤为12%-20%范围之内。因此仅需要检测低于饱和含水量24%的含水量就满足灌溉和各种生产实际需要了。因此该传感器的动态定为0-24%检测范围表示为0-100%的土壤含水率输出。因输出为模拟量,4-20mA分别对应设定的满量程。 3.3 A/D转换器的选用

A/D转换是把模拟量信号转化成与其大小成正比的数字置信号,A/D转换电 路是数据采集系统的核心电路。目前A/D转换电路的种类繁多,但大量投放市场的单片集成或模块A/D按其转换原理主要分为逐次逼近式、双积分式、量化反馈式和并行式A/D转换器。双积分式A/D转换器转换精度高,抗干扰能力强、价格低,但转换速度较慢;并行式转换器速度快,但价格高:逐次逼近式A/D转换器,转换精度较高、速度快,大约在几微妙到几百微妙之间,但抗干扰能力弱。总的来讲逐次逼近式A/D转换器的性价比最高,应用最广泛,国内使用较多的芯片有ADC0808/0809,ADC0801--ADC0805及ADC0816/0817和ADS74等.本系统选用中速、低廉的逐次逼近式ADC0809模数转换芯片。A/D转换爨的主要技术指标为:

①分辨率表示输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量,习惯上

以输出的二进制位数或BCD码位数表示。

②量化误差由A/D转换器的有限分辨率面引起的误差。


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