基于单片机的自动灌溉系统【开题报告】

毕业设计开题报告

电子信息工程

基于单片机的自动灌溉系统

一、选题的背景、意义

单片机是一种集成在电路芯片，采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。

单片机功能的实现是靠程序驱动的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，随着现在单片机的外围设备越来越多，功能越来越多样化，基于单片机的低端智能化产品设计有着广泛的前途。尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！因此对于培养电子方面研发设计的人才，单片机的学习设计非常重要通过此次的毕业设计：

（1）巩固、加深和扩大51系列单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力，并为学习ARM、DSP等更高性能的

芯片打下基础

（2）学会查阅书籍，并且要能够熟练编写程序仿真、绘图流程图、原理图及PCB图

（3）对课程设计方案分析、比较、选择、熟悉用51单片机做系统开发、研制的过程，软硬件的方法、内容及步骤

水是生命的基础，植物正常的生命活动就是建立在不断地吸水、传导与运输、利用和散失的过程之上。在我国水资源却严重不足，使我国成为世界上13个淡水资源最贫乏的国家之一。人均占有淡水资源仅为世界人均占有量的四分之一。水资源的匮乏给我国农业发展带来了极大的障碍和困难。农作物生长的土壤需要保持一定的湿

度，人们通常根据种植的经验对农作物进行灌溉，不能及时或不能精确地控制浇水的多少，在很大程度上白白地浪费掉一大部分水资源。如何利用有限的水资源，走“节水农业”已经成为农业生产获得最佳的效益和持续稳定发展的增长点。因此使用自来水发电的智能灌溉系统，控制喷灌和微灌系统，能有效地减少田间灌水过程中的渗漏和蒸发损失。

基于单片机的自动灌溉系统，以数字化控制和传感技术为基础。

主要原理：湿度传感器实时监测土壤湿度由土壤的不同湿度，湿度传感器的阻值也不同，所以湿敏传感器的输出电压也就不同，因此就将湿度参数转换成电压参数，得到一个模拟的电压值，通过的A/D转换，我们可以得到电压值的数字信号，然后我们可以把该数字信号输入单片机，在单片机中进行相关的数字处理，得到一系列的控制信号输出，来控制外围设备的运行，如报警声、数码管的数值显示、阀门的开关从而得到对灌溉的控制。另外可以通过修改软件的方法，来修改灌溉的水量和时间。

使用单片机来控制灌溉有一下优点：

（1）可显著改善控制的可靠性。集成电路和大规模集成电路的平均无故障时（MTBF）大大长于分立元件电子电路。

（2）采用微处理机的数字控制，使信息的双向传递能力大大增强，容易和上位系统机联接，可随时改变控制参数。

（3）可以设计适合于众多电力电子系统的统一硬件电路，其中软件可以模块化设计，拼装构成适用于各种应用对象的控制算法；以满足不同的用途。软件模块可以方便地增加、更改、删减，或者当实际系统变化时彻底更新。

（4）提高了信息存贮、监控、诊断以及分级控制的能力,使伺服系统更趋于智能化。

（5）系统稳定性好。电路主要由模拟电路构成，要求精度不高，稳定性好，监控范围和延时时间都可调节。

（6）成本低。该装置无需外接电源，无噪音、造价低、体积小、适用范围广泛，很容易推广使用。

（7）可与园林开发商合作，可为种植业节省大量的人力、物力，该节能设备将成为种植业的受益点。

（8）可用于偏远山村，电力不发达的地方，使当地的经济作物生长的更好。[1-8]二、相关研究的最新成果及动态

目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。

单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：

2.1在智能仪器仪表上的应用

单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。

2.2在工业控制中的应用

用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。

2.3在家用电器中的应用

可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。

2.4在计算机网络和通信领域中的应用

现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。