论文总字数：22489字

摘 要

水资源对于全球人类的种族延续与发展非常重要，同时，我国发展的农业与水资源联系密切，然而水资源却很稀缺。因此，当务之急是要减少对于水资源不合理的浪费行为，改善对于水资源的利用方法。这种情况就要求我们设计一个可以对土壤的湿度进行检测，并且可以及时的对水分不足的土壤进行水分补给的系统。

本文重点阐述了基于TMS320F2812 DSP微控制器CanBus通信协议，实现多点数据定时采集及向上位机传输，使控制中心能动态监视植物的湿度，以便及时对植物进行水分补充的硬件电路组成及软件程序设计。

本文使用C语言编程实现了土壤湿度的检测和控制液体电磁阀进行水分补给的功能，实验结果表明，该方法可以提高水资源的利用率，达到按需补水的作用，在实际生活中可以缓解我国水资源紧张的状况。

关键词：土壤湿度检测 水分补给 CanBus通信协议 多点数据采集

Soil moisture detection and the realization of water supply system design

Abstract

Human survival and sustainable development is inseparable from the water, at present our country's per capita water resources is only 1/4 of the world per capita water resources, for such an agricultural country in our country, the serious shortage of water resources.Therefore, the priority is to improve the utilization rate of water resources.This situation requires that we design a can to test the soil moisture, and can be timely carried out on the water deficiency of soil water supply system.

This paper mainly expounds the micro controller based on TMS320F2812 DSP CanBus communication protocols, multicast data timing acquisition and upward machine transmission, the control center can dynamically monitor the plant humidity, so that timely supplement to water the plants of hardware circuit and software program design.

In this paper, using c language programming to realize the inspection and control of soil moisture liquid solenoid valve for water supply function, achieve on-demand hydrating effect, in real life can ease the tension of water resource in China.

Keywords: Soil moisture detection; Water supply; CanBus communications protocol; Multi-point data acquisition

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究意义 1

1.2 国内外的研究现状 1

1.2.1 国外研究现状 1

1.2.2 国内研究现状 2

1.3 本课题所研究的主要内容 3

第二章 系统的组成及设计原理 4

2.1 系统概述 4

2.1.1 系统的设计要求 4

2.1.2 系统的组成结构 4

2.2 基于CAN总线的数据发送与接收方式 5

2.2.1 CAN总线的概述 4

2.2.2 CAN总线的工作原理 6

2.2.3 CAN总线的报文格式 6

2.3 基于CAN总线的控制系统的设计 7

2.3.1 控制系统的设计要求 7

2.3.2 控制系统的工作原理 8

2.3.3 软件与硬件的功能分配 8

第三章 系统的硬件设计 9

3.1 土壤湿度传感器模块的硬件设计 9

3.1.1 湿度传感器的选用 9

3.1.2 湿度传感器的工作原理 9

3.2 AD模块的初始化 10

3.3 液体电磁阀模块硬件设计 10

第四章 系统的软件设计 12

4.1 CAN通信模块软件设计 12

4.1.1 波特率的配置 12

4.1.2 邮箱初始化配置 13

4.1.3 消息的发送操作 17

4.1.4 消息的接收操作 18

4.2 湿度传感器模块的软件设计 错误!未定义书签。

4.3 液体电磁阀模块的软件设计 20

4.4 实验的结果与分析 21

4.4.1 湿度传感器模块的测试 21

4.4.2 CAN总线数据传输模块的测试 21

4.4.3 液体电磁阀模块的测试 22

4.4.4 系统的综合测试 22

第五章 总结和展望 23

5.1 总结评价 错误!未定义书签。

5.2 展望 23

参考文献 25

致 谢 27

第一章 绪论

1.1 研究意义

全球人类种族的延续与发展都离不来水资源。当前，我国水资源拥有量大约为2.9万亿立方米，在全球水资源总量中占约6%，这些水资源的所有量只少于于英国、新西兰、德国等国家，在世界水资源总量排行榜上排第6位，但是中国的平均水资源所有量上，只有1/4的全世界平均水资源所有量，水资源相当稀少。其次，我国水资源在空间和时间的分配上有不协调的现状，大体呈现出春天雨水多，夏天雨水少；总量上多，人均上少的趋势。我国是一个干旱缺水的国家，由于可以直接利用的淡水资源不多，加上自然灾害，人为破坏等因素，使水资源短缺的问题变得更加难以解决^[14]。

农作物浇水需要大量的可用水资源，因此我国农业的进展与可用水资源密切相关。今天，我国的大部分的农业浇水方式都是使用传统的大水浇灌的形式，导致淡水资源的利用率低于40%，而在西方一些发达国家中，他们对于农业用水的利用率达到了70%以上，所以合理的利用水资源是我国可持续发展所面对的重大问题。为了解决农业上可用水资源使用率低的问题，我们必须从农业用水浇溉的方式上入手，从根本上找到解决问题的方法。今天，在海外发达国家中，中国采用的农业用水浇溉方式有两种：滴灌和喷灌，特别是滴灌的方式，在科学技术上的要求比较高^[20]。它是一种新式的局部农业用水灌溉技术，能大大改关对于可用水资源的使用。所开发出来的滴灌系统，能够通过事实的监控农田中的用水状况，并且可以对农田中土地湿度情况进行检测并以数据的形式进行预报，滴灌系统就可以根据这些土地湿度传感器所测量的数据进行分析，做出对应的决策，达到真正的“按需补水”。不但能够减少水资源的浪费，而且还降低了劳动的成本，从而可以从根基上缓解中国缺少可用水的现实情况。

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