摘 要

近几年来，社会在有条不紊的向前发展，而水资源作为社会发展的关键因素之一，是不可忽视的一部分。我国是一个严重缺水的国家，所以节约用水就是一条十分必要的措施。农业用水量在全国总用水量中占据了三分之二左右，所以发展节水灌溉也十分重要。

本文从节水灌溉的角度出发，结合通信技术，设计了一个能监控农作物区域温湿度、具有一定自动化且可以无线通信的农业灌溉远程控制系统。根据功能要求，系统可分为温湿度数据采集模块、数据收集与控制模块、显示模块和无线通信模块等几部分。数据收集与控制模块又分为收集数据和发布指令两部分。

本文通过仿真的方式完成系统设计。在设计过程中，先后完成了系统的总体方案设计、硬件元器件的选取以及相应硬件的软件流程编写等工作。在仿真调试中，系统可在显示屏上显示出温湿度数据、开关状态和灌溉时间，然后根据温湿度数据决定是否开启灌溉开关；数据收集与控制模块中的两部分能够进行无线通信，传输数据和指令，通过按键可人工设置灌溉时间和控制灌溉的开启关闭。本系统具备一定的自动化，且能够在一定距离内无线控制农业灌溉。

关键词：智能灌溉 监控 无线通信

ABSTRACT

In recent years, the society is moving forward methodically, and water resources, as one of the key factors of social development, can not be ignored. China is a country with severe water shortage, so saving water is a very necessary measure. Agricultural water consumption accounts for about two-thirds of the country's total water consumption, so it is also very important to develop water-saving irrigation.

From the point of view of water-saving irrigation, a remote control system of agricultural irrigation which can monitor the temperature and humidity of crop area, has certain automation and can communicate wirelessly. According to the functional requirements, the system can be divided into temperature and humidity data acquisition module, data collection and control module, Display module and wireless communication module and so on. Data collection and control module is divided into two parts: collecting data and issuing instructions.

This paper completes the system design by means of simulation. In the process of design, the overall scheme design of the system, the selection of hardware components and the software flow of the corresponding hardware have been completed successively. In the simulation and debugging, the system can display the temperature and humidity data, switch state and irrigation time on the display screen, and then decide whether to turn on the irrigation switch according to the temperature and humidity data; the two parts of the data collection and control module can communicate wirelessly, transmit data and instructions, and manually set the irrigation time and control the opening and closing of the irrigation by pressing the key. The system has a certain degree of automation and can control agriculture wirelessly within a certain distance.

Key words: intelligent irrigation monitoring wireless communication

目录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 国外现状 2

1.2.2 国内现状 2

1.3 主要研究内容 3

第2章 农业灌溉远程控制方案设计 4

2.1 总体方案设计 4

2.2 数据收集与控制 6

2.3 显示模块 6

2.4 温湿度数据采集 6

2.5 无线传输 6

2.6 其他 7

2.6.1 按键控制 7

2.6.2 灌溉开关与预警提醒 7

第3章 系统硬件电路设计 8

3.1 数据收集与控制模块的硬件选择 8

3.1.1 单片机的选择 8

3.1.2 AT89C52的特性与结构 8

3.1.3 单片机AT89C52的晶振电路与复位电路 11

3.2 温湿度采集模块的器件选择 12

3.2.1 传感器的选择 12

3.2.2 SHT11的结构及特点 12

3.2.3 SHT11的命令和接口序列 13

3.3 显示模块的硬件选择 14

3.3.1 液晶显示器的选择 14

3.3.2 LCD1602的结构及特点 14

3.4 无线传输模块 15

3.4.1 无线传输的方式 15

3.4.2 红外通信的发送与接收 15

3.5 其他硬件电路设计 17

3.5.1 按键控制模块的电路设计 17

3.5.2 灌溉开关模块与预警提醒模块的电路设计 17

第4章 系统软件设计 19

4.1主程序 19

4.2 温湿度采集子程序 20

4.3 液晶显示子程序 21

4.4 红外通信子程序 23

第5章 仿真调试 25

总结 27

参考文献 28

致谢 29

第1章 绪论

1.1 课题研究目的及意义

我国虽然国土面积广阔、资源丰富，但人口基数也很大，因此人均资源占有量很低。尤其是在水资源方面，我国水资源总量排世界第六位，但人均水资源占有量还不到世界平均水平的三分之一^[1]。我国从上个世纪七十年代起就把节约用水作为一项基本政策执行，一直到现在节约用水仍是社会发展中的一个重点。我国用水领域主要分为三块：生活用水、工业用水和农业用水。这三个领域内耗水总额占据了全国耗水的95%以上，而农业用水更是占据了三分之二左右。国内的水资源分布也不均衡，其中多数湖泊河流位于南方区域，北方区域水资源占有量不到全国的五分之一，人均水资源占有量也不到全国人均水平的一半^[2]。北方地区的农业灌溉多以大水漫灌方式为主，这种灌溉方式对水资源的利用效率低下，还通常会造成土地盐渍化和水资源污染浪费等情况。

近些年来，随着人口增长、社会城镇化和经济的快速发展，北方地区的生活用水、工业用水和农业用水急剧增长，本就短缺的水资源更是成为限制地域可持续发展的重要因素之一。用水矛盾日益尖锐，缺水问题更加突出，自然环境也受到了相应的影响：黄河缺水断流、华北地区地下水位下降以及生态环境变得恶劣等^[3]。解决水资源短缺状况刻不容缓，其中有多种解决办法，如南水北调、废水净化等，但立足点还应放在节约用水上，建设节约用水型社会，大力发展节水型产业，努力提高对水资源的利用率。