摘 要

我国是农业大国，水资源短缺和土地资源匮乏是限制我国农业发展的两条重要因素，其中水资源短缺问题相对于土地资源更加严重。发展节水灌溉技术，在各地普及一套因地制宜的节水型灌溉农业方式有利于我国农业的发展。

本文主要研究与设计基于单片机的节水灌溉系统。整个系统选取89C52单片机为核心部分，选取FC-28传感器作为土壤湿度传感器，选取PCF8591作为模数转换模块，选取LCD1602作为液晶显示模块，选取JQC-3FF继电器作为水泵控制模块。整个系统实现了对土壤多路测量、水泵多路控制的功能，能够实时测量并显示出土壤的湿度，根据农作物的种类和季节气候的不同设定不同的灌溉参数，可以完成基于测得参数和设定参数对农作物进行及时适量灌溉的目的。

该系统实现了智能灌溉，节水节能，系统成本较低，安装步骤简便，可靠性较强，在实际应用中具有很好的效果。

关键词：89C52单片机；节水灌溉 ；模数转换 ；实时显示

Abstract

China is a big agricultural country. The shortage of water resources and the scarcity of land resources are two important factors that restrict the development of agriculture in China. Among them, the shortage of water resources is more serious than that of land resources. Developing water-saving irrigation technology and popularizing a set of water-saving irrigation agriculture mode according to local conditions are beneficial to the development of agriculture in China.

This paper mainly researches and designs water-saving irrigation system based on single chip microcomputer. The system selects the 89C52 microcontroller as the core part and selects the FC-28 sensor as the soil moisture sensor. The PCF8591 is chosen as the ADC module.The LCD1602 is chosen as the liquid crystal display module。The system selects JQC-3FF as pump. The whole system realizes the function of soil multi-channel measurement and pump multi-channel control. It can measure and display the humidity of the soil in real time. According to the different types of crops and seasonal climate, different irrigation parameters can be set up. The system can complete the purpose of irrigate crops timely and appropriately based on the measured parameters and setting parameters.

The system has realized intelligent irrigation, saving water and energy, low system cost, simple installation steps and strong reliability. It has good effect in practical application.

Key Words：89C52 SCM; water saving irrigation; AD conversion; real-time display

目 录

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2研究目的与意义 1

1.3节水灌溉系统在国内外的研究现状 2

1.4研究内容 2

第二章 节水灌溉系统总体方案设计 3

2.1农作物灌溉量控制与分析 3

2.2土壤湿度传感器的选取 3

2.2.1 HF-1型热流传感器 4

2.2.2 TDR-3型土壤水分传感器 4

2.2.3 TDR-4型土壤电导率传感器 5

2.2.4 FC-28土壤湿度传感器 6

2.3灌溉方式的选择 7

2.3.1漫灌 7

2.3.2滴灌 8

2.3.3喷灌 9

2.3.4微喷 9

2.3.5渗灌 10

2.4系统的总体方案设计 11

2.5方案的成本核算和经济学分析 12

第三章 节水灌溉系统的硬件设计 14

3.1 STC89C52单片机最小系统模块 14

3.2 LCD1602液晶显示屏 15

3.3 PCF8591模块 16

3.4 FC-28土壤湿度传感器模块 17

3.5 继电器和水泵模块 18

第四章 节水灌溉系统的软件设计 19

4.1灌溉主程序设计 19

4.2 LCD1602液晶显示屏模块的设计 21

4.3湿度传感器和继电器控制模块的设计 22

第五章 系统的调试、运行与分析 23

5.1系统的调试与运行 23

5.2系统分析 25

第六章 总结与展望 27

参考文献 28

附录A 程序代码 29

附录B 硬件电路图 34

致 谢 35

第一章 绪论

1.1引言

我国的用水近况是水资源有限而且分布比较不合理，旱涝灾害比较多。农业浇灌用水的比重占总用水量的绝大比例，但水资源利用率特别低。二十一世纪初期，我国的大部分农业地区采用的灌溉方式是漫灌，这种灌溉方式需水量大，水资源大量浪费，而且灌溉效果不明显，对耕地的土壤结构会造成很大的损失[1]。我们国家的农业迫切需要研究出合理的节水灌溉系统，这种系统能用土壤湿度传感器及时采集目标土壤的湿度值，根据农作物的种类和生产周期，以及光照风力作为是否灌溉的依据。我们在自动化节水灌溉方面的研究事业与世界农业先进国家相差甚远，光是起步就晚了几十年。当我们还在用大水漫灌的时候，别人已经能够利用定位系统和传感网络进行农田土壤和农作物的物理化学参数的采集和分析。

综上所述，搭建一套因地制宜的智能节水灌溉系统是现代农业发展不可缺少的重要技术手段，这将有利于广大农业工作者解决我国在农林业发展过程中的大多数问题，提高农作物粮食产量，节约水资源，保护耕地结构，利国利民，是一项治在当下、功在千秋的伟大工程。