鄒聲平 初光勇

摘 要：針對(duì)農(nóng)村傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉方式存在的灌溉技術(shù)落后、浪費(fèi)資源等問(wèn)題，提出以SCT89C52單片機(jī)為核心控制器，利用傳感器進(jìn)行溫濕度采集、光照強(qiáng)度等多參數(shù)實(shí)時(shí)采集，同時(shí)單片機(jī)可以根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行聲光報(bào)警。經(jīng)驗(yàn)證，設(shè)計(jì)的智能灌溉系統(tǒng)誤差在5%以內(nèi)且具有運(yùn)行穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)易等特點(diǎn)，能滿足農(nóng)村農(nóng)業(yè)灌溉控制要求。

關(guān)鍵詞：傳感器;LCD1602;灌溉系統(tǒng);溫濕度采集;STC89C52;光照強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2020）09-00-02

0 引 言

近年來(lái)，國(guó)家大力發(fā)展高效特色農(nóng)業(yè)，“節(jié)水農(nóng)業(yè)”已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最佳的效益和持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的增長(zhǎng)點(diǎn)[1-2]。傳統(tǒng)的山地農(nóng)作物灌溉僅僅依靠自然降雨或者漫灌等方式灌溉，這樣就造成了灌溉不精確、水資源浪費(fèi)，農(nóng)作物根系也不能根據(jù)需求保持一定的水分，針對(duì)這些問(wèn)題，設(shè)計(jì)研發(fā)了一種基于STC89C52結(jié)合作物生長(zhǎng)參數(shù)[3-4]分析的精確灌溉系統(tǒng)解決方案，隨時(shí)管理和控制農(nóng)作物的生長(zhǎng)數(shù)據(jù)，更好地實(shí)現(xiàn)智能化、精確化灌溉。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

智能灌溉系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案如圖1所示，系統(tǒng)由主控電路單片機(jī)、數(shù)據(jù)采集電路傳感器、液晶顯示及聲光報(bào)警電路、灌溉電機(jī)控制電路組成。其中，土壤濕度檢測(cè)傳感器通過(guò)ADC0832模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片[5]進(jìn)行信號(hào)調(diào)理、溫濕度傳感器DHT11和GY-30光照傳感器[4]將數(shù)據(jù)傳送至主控單片機(jī)，LCD1602顯示當(dāng)前實(shí)時(shí)信息，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)STC89C52處理后控制報(bào)警電路。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 空氣溫濕度采集電路

數(shù)字溫濕度傳感器DHT11[6]是一款溫濕度同時(shí)采集的數(shù)字型復(fù)合傳感器。測(cè)溫元件與感濕元件通過(guò)DATA端口與STC89C52相連。電路圖如圖2所示。

2.2 土壤濕度采集電路

土壤濕度傳感器采用FC-28[7]，由不銹鋼探針和防水探頭構(gòu)成，可長(zhǎng)期對(duì)土壤進(jìn)行測(cè)量。利用ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊[8]將土壤濕度傳感器模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，當(dāng)土壤濕度少時(shí)，探針間電阻會(huì)變大，AC值接近VCC值，當(dāng)土壤濕度變大時(shí)，探針間電阻會(huì)迅速減少，此時(shí)AC的電壓也會(huì)變小，電路圖如圖3所示。

2.3 光照強(qiáng)度采集電路

通過(guò)GY-30光照傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)農(nóng)作物光照強(qiáng)度，芯片采用BH1750FVI，這是一款用于I2C總線接口[9]的數(shù)字型光傳感器芯片，檢測(cè)范圍1～65 535 Lux，引腳原理如圖4所示。

2.4 報(bào)警電路

當(dāng)采集的土壤濕度數(shù)值低于管理員設(shè)定的范圍時(shí)，LED燈D1和D2會(huì)亮，同時(shí)蜂鳴器報(bào)警電路開啟，當(dāng)采集數(shù)據(jù)在設(shè)定范圍之間時(shí)，LED燈D3會(huì)亮，D1和D2熄滅，同時(shí)蜂鳴器關(guān)閉報(bào)警。報(bào)警電路設(shè)圖5所示。

2.5 滴灌控制電路

當(dāng)采集的土壤濕度低于設(shè)定值時(shí)，主控電路控制繼電器閉合，直流電機(jī)開始抽水灌溉，當(dāng)采集的土壤濕度高于設(shè)定的區(qū)間或在管理員設(shè)定的區(qū)間之內(nèi)時(shí)，繼電器斷開，直流電機(jī)停止灌溉，如圖6所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)程序流程如圖7所示。

4 系統(tǒng)軟硬件測(cè)試

智能灌溉系統(tǒng)實(shí)物樣機(jī)如圖8所示。圖中：R表示空氣濕度;T表示大氣溫度;W表示土壤濕度;L為光照強(qiáng)度;S是土壤上限設(shè)定值;X是土壤濕度下限設(shè)定值。為驗(yàn)證該系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)與運(yùn)行的精準(zhǔn)度，將檢測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)值做了對(duì)比，見表1所列。

從表1數(shù)據(jù)可以看出最大的誤差為4.6%，系統(tǒng)的相對(duì)誤差在±5%以內(nèi)。證實(shí)了該系統(tǒng)具有很好的穩(wěn)定性和可靠性和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的基于STC89C52的智能灌溉系統(tǒng)測(cè)量誤差小、功能運(yùn)行穩(wěn)定、造價(jià)低、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，能滿足農(nóng)業(yè)農(nóng)村作物生長(zhǎng)灌溉控制要求。

注：本文通訊作者為初光勇。

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