摘 要

到目前为止，国际淡水资源情况不容乐观，世界各国在保护淡水资源方面做出了一系列举措来缓解压力。灌溉用水在水资源利用中占据了很大一部分，如何在灌溉环节达到节水灌溉的效果，这一问题对于水资源的保护具有重大意义。

本次设计基于节水灌溉为目的进行了智能灌溉系统设计。该设计系统能够对灌溉目标的土壤湿度进行监测，当目标湿度不符合预期时启动灌溉系统进行灌溉。整个系统基于ZigBee系统设计完成，采用无线传输的方式进行数据的传输。该ZigBee系统由终端设备及协调器设备构建形成无线传输网络，目标的土壤湿度信息由DHT11温湿度传感器进行采集，传感器采集的信息经终端设备无线传输至协调器最后串口传输至上位机，由此实现信息的采集。上位机对数据处理之后借助协调器反馈控制终端设备，从而实现控制灌溉设备的开关进行灌溉。整个系统能够实现基础的智能灌溉功能，具备两种工作模式，能较好的达到节水灌溉的目的。

关键词：节水；智能灌溉；ZigBee系统

Abstract

The situation of international freshwater resources is not optimistic up to now. Countries around the world have made a series of measures to protect freshwater resources to ease the pressure. Irrigation water occupies a large part of the use of water resources. How to achieve the effect of water-saving irrigation in irrigation links is of great significance to the protection of water resources.

This design was based on the purpose of water-saving irrigation for intelligent irrigation system design. The design system can monitor the soil moisture of the irrigation target and start the irrigation system for irrigation when the target humidity does not meet expectations. The entire system is designed based on the ZigBee system and uses wireless transmission for data transmission. The ZigBee system is constructed by a terminal device and a coordinator device to form a wireless transmission network, and the target soil moisture information is collected by a DHT11 temperature and humidity sensor. The information collected by the sensor is wirelessly transmitted by the terminal device to the coordinator and finally transmitted to the upper computer through the serial port. Realize the collection of information. After the upper computer processes the data, the terminal device is feedback controlled by means of a coordinator, so as to control the opening and closing of the irrigation device for irrigation. The whole system can realize the basic intelligent irrigation function and has two working modes, which can better achieve the purpose of water-saving irrigation.

Key words: Water Saving; Intelligent irrigation; ZigBee System

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第1章 绪论 1

1.1 设计的背景、目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 国外研究现状 1

1.2.2 国内研究现状 2

1.3 设计内容 2

第2章 设计方案的选择 4

2.1 总体设计方案选择 4

2.2 设计方案说明 4

2.3 Zigbee技术概况 5

2.3.1 ZigBee技术的概念及其特点 5

2.3.2 ZigBee网络拓扑结构 6

2.3.3 ZigBee设备简介 6

2.4 传感器选择 7

第3章 硬件电路设计 9

3.1 单片机最小系统 9

3.2 串口通信电路 11

3.3 传感器采集电路 12

第4章 软件设计 13

4.1 下位机程序设计 13

4.1.1 协调器设备程序设计 14

4.1.2 终端设备程序设计 16

4.1.3 传感器信息采集程序 19

4.2 上位机程序设计 20

4.2.1 串口通讯 21

4.2.2 数据处理及显示 22

第5章 系统联调 24

5.1下位机调试 24

5.2系统组网测试 24

5.3功能测试 26

第6章 总结与展望 30

参考文献 31

附录 32

附录A：硬件电路原理图 32

附录B：下位机程序 32

致谢 33

第1章 绪论

1.1 设计的背景、目的及意义

一直以来，我国的淡水资源形势不容乐观，人均淡水占有量远远低于全球平均水平，是世界上最主要的水资源匮乏的地区之一。在如此背景下，我国的农业灌溉用水方式还停留在大水漫灌、沟灌等传统灌溉方式，这种传统灌溉方式对水资源的利用率低下，无法缓解我国水资源压力。在传统农业的灌溉方式下存在大量的水资源浪费，如何提高灌溉用水的使用效率，节约用水，缓解淡水资源压力，这一问题成为了现今农业技术发展的一个难点。智能灌溉技术的兴起与应用正是顺应这一要求出现的。

智能灌溉技术根据作物的实际需水量，辅以信息技术，制定合理的灌溉方案，达到灌溉精准度提高，水资源利用率上升的目的^[1]。智能灌溉技术能够提高灌溉用水的管理水平，改变人为操作的随意性，改善当前广泛存在的粗放式灌水状况，同时缩小灌溉用时，降低人工管理成本，提高作物收益，是目前有效处理灌溉节水问题的重要举措之一。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

西方世界的工业革命和科技革命为他们带来了社会生产力极大的解放与发展，但这也使得农业生产部门用水与其它生产部门用水之间的矛盾日益尖锐。加上一些国家由于受到其有效土地面积、自然资源、气候特征、人口数量等诸多因素影响，决定了其必须采用高效低耗的农业发展模式，这些因素造就了西方世界智能灌溉系统的发展较我国相比更为成熟^[2]。例如美国和以色列等地。