论文总字数：23181字

摘 要

随着社会的进步，经济的飞速发展，人类生活的方方面面都离不开自动化设备，人工智能代替人们做一些琐碎的事情已然成了一种趋势。我国自古以来都是农业大国，倘若能在农业上实现自动化，这对国家的经济和社会地位来说，都将是一个很大的飞越。我国国土辽阔，气候环境差异悬殊，这意味着部分区域水资源短缺，因此农务劳作中的水资源不得不物尽其用。这时，自动化设备的运用不仅仅能够精确计算农作物所需水的用量，还能代替人工进行灌溉，缩短劳动时间，提高灌溉的效率。当然，人们生活水平的提高，越来越多的人们会在闲暇之余栽种一些盆栽。但是由于一些不可抗拒的外在因素，时常忘记浇水，此时智能灌溉的自动化设备就有了用武之地。自动灌溉设备可以及时为盆栽补充水分，同时人们也能体会到栽种的乐趣。

本设计考虑到外在因素，如成本，效率，功率和可操作性，决定选用51单片机为核心，通过温度传感器DS18B20和湿度传感器分别检测土壤的温度和湿度、蓄水池水位。通过液晶显示器LCD1602显示温度、湿度和水位，并且通过蓝牙SPP-31将所测量到的信息传送到手机端。若送水管堵塞的话，蜂鸣器会给予警告。该系统操作简单，可实现性强，成本合理，是一种有效可行的智能灌溉系统的设计方案。

关键词：自动灌溉；51单片机；温湿度检测；无线传输

Design of intelligent irrigation control system based on Single-chip computer

Abstract

With the rapid development of society and economy, all aspects of human life are inseparable from automation equipment, artificial intelligence instead of people to do some simple things has become a trend. China has been a big agricultural country since ancient times. If we can realize automation in agriculture, it will be a great leap for the country"s economic and national status. China is a vast country, so climate and environment are very different from region to region. It means that part of the regional water is shortage, so the water resources in agricultural work had to make full use of. At this time, the use of automatic equipment can not only accurately calculate the amount of water needed for crops, but also replace artificial irrigation. It can also shorten the Labor time, improve irrigation efficiency. Of course, the improvement of people"s living standard, more and more people will plant some potted plants in their spare time. But because of some irresistible external factors, often forget to water, at this time automatic irrigation automation equipment has a place. Automatic irrigation equipment can be timely to add water for the pot, but also people can experience the joy of planting.

The design consider of objective factors, such as cost, efficiency, power and Operability, decided to choose 51 single-chip microcomputer as the core, through the temperature sensor DS18B20 and humidity sensor to detect soil temperature, humidity and reservoir level. Temperature, humidity and reservoir level display through the Liquid Crystal Display Lcd1602 and transmits the measured information to the phone via Bluetooth SPP-31. The BUZZER will warn if the water supply is blocked. The system is simple in operation, high in realizability and reasonable in cost. It is an effective and feasible design scheme of automatic irrigation system.

Keywords: Automatic Irrigation; 51 single-chip microcomputer; temperature and humidity detection; wireless transmission

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1课题的研究背景和意义 1

1.2自动灌溉系统的国内外现状 2

1.3课题研究的主要内容及目标 2

1.4课题研究的主要步骤 2

1.5本章小结 2

第二章 智能灌溉系统的方案研究及设计 3

2.1 系统的目标功能分析 3

2.2 系统的总体方案设计 3

2.2.1 系统所涉及到的理论 3

2.2.2 系统涉及的软件平台介绍 4

2.2.3系统的总体方案设计 4

2.3本章小结 5

第三章 智能灌溉系统的硬件设计 6

3.1 系统的硬件电路的总体方案设计 6

3.2 系统所包含的子模块的电路设计 6

3.2.1 温度采集模块的硬件设计 6

3.2.2 湿度采集模块的硬件设计 6

3.2.3 液晶显示器的硬件设计 7

3.2.4 按键电路模块的硬件设计 7

3.2.5 水泵模块的硬件设计 8

3.2.6 蓝牙模块的硬件设计 8

3.2.7 单片机最小系统的硬件设计 8

3.2.8 蜂鸣器的硬件设计 9

3.3 本章小结 10

第四章 智能灌溉系统的软件设计 11

4.1智能灌溉系统的总体软件程序设计 11

4.2所涉及子系统软件程序设计 11

4.2.1温度采集模块的软件设计 11

4.2.2湿度采集模块的软件设计 12

4.2.3液晶显示器模块的程序设计 13

4.2.4模数转换模块的程序设计 13

4.2.5蜂鸣器模块的程序设计 13

4.3本章小结 14

第五章 系统调试与设计运行结果分析 15

5.1 系统的硬件调试及其结果分析 15

5.2 系统的软件调试及其结果分析 15

5.3 系统的软硬件调试及其结果分析 15

5.4本章小结 17

第六章 总结与展望 18

致 谢 19

参考文献 20

附 录 21

1. 绪 论

1.1课题的研究背景和意义

节约用水是中华民族的优良传统美德，与此同时，水也是生命之源，是人生活中必不可少的部分，是维护社会的进步，生态环境和谐和人类文明的进步的重要因素之一。作为二十一世纪的新青年，祖国未来发展的重要主力军，人们必须遵循和发扬这一美德。

新型冠状病毒的出现给全球人们都带来了一定程度的伤害，同时也给人们敲响了警钟。工业革命以后，人类过多的将注意力放在发展上，往往会忽略大自然，自认为自己足以强大到可以和地球去抗衡。疫情的出现，人们越来越多的意识到和自然和谐相处的重要性。都知道大自然是一个环环相扣的系统，每一个部分都是相互作用、相互影响的，人类只是其中非常渺小的一部分。因此，人类依赖于周围的环境，同时也要尊重它。近百年来，人们为了发展，不断向大自然索取，以为它是取之不尽用之不竭的，肆无忌惮的开采沉淀了几百年乃至上千年的矿石，对别的生物无尽的猎杀，妄想成为世界的王者。当然，科技的进步也使人们的生活更加便利，习惯了这种舒适的生活的人类，水和电成了人们生活中最必不可缺的一部分，电的发现和利用让水资源对人们来说更加触手可得，这也导致了人们越来越不珍惜水资源。即便是从有意识起就被教导要节约水资源，但是依旧无数次的看到公共洗手池的水在无人使用时哗哗地留着，刷牙的时候不关水龙头，解冻食物时候用“自来水流动法”。每次看到水资源不被珍惜，就会发自内心的觉得气愤又无奈。生活在富足地区的人们体会不到水资源匮乏地区的人们没有水是怎么生活的，可能为了在口渴时喝上一杯水，就要走上几公里挑水，为了能得到水洗个澡就要排上很久的队，甚至为了在水资源富足地区的人们看来触手可得的水大打出手。因此，节约水资源不仅仅是喊喊口号，交给国家去做的事情，而是每一个公民都要积极参与，积极配合的，需要引起每个人的重视。

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