1、灌水过程中的电磁阀（控制动作）。最终，控制器决定何时开始灌溉以及灌溉时间，以使控制变量达到所需的值（设定值）。智能或智能灌溉技术被认为是实现景观节水和减少非点源污染的一种有希望的工具。目前，有许多智能灌溉系统可以在没有人为干预的情况下运行。智能控制器整合了许多学科，以显著改善作物生产和资源管理。智能灌溉控制器在自动化灌溉系统中的应用已成为草坪工业发展的新趋势。有许多智能灌溉控制制造商，它们已经存在或正在市场上出现。最近在北卡罗来纳州卡里进行了一项研究，以评估两个智能系统的有效性，沙特阿拉伯王国的智能灌溉技术最近成为灌溉用水调度的一个重要和关键。因此，农业产量增加，需要确保粮食满足日益增长的人口
2、需求。提高灌溉效率可以大大降低农作物的生产成本，使农业更具竞争力和可持续性。毫无疑问，智能灌溉的广泛应用将节省大量的过量用水。灌溉实践中面临的大多数问题都是通过采用智能灌溉控制器来解决的。该控制方法采用不同的数学模型，测量稳态感测值与期望值之间的误差。如果误差超过某些给定的公差，则控制器使用修改模型和控制参数的自适应算法。大多数系统采用计算机作为中央控制单元，能够自动、远程或通过电话实时传输准确的数据。由于我国独特的地理环境及气候，降雨时空分布不均，农业生产对水的依赖性很强，有水才能做到稳定高产。但是从长远的角度来看，随着工业、城市、生态用水的不断增加，如何通过各种措施来有效的提高灌溉水资源的
3、使用效率是如今最首要的任务。因此，本文旨在研究什么是智能灌溉系统、智能灌溉系统的优势、国内外发展现状以及该如何更好的发展我们的智能灌溉系统。以便使整个农田系统能实现合理的循环，减少不必要的水资源浪费，从而达到节约水资源的目的。2智能灌溉系统的优势2.1智能灌溉系统的分类有灌溉规划，景观设计就不完整。如果你从第一天起就没有一个有效的系统来保持花园和草坪的活力和繁荣昌盛，那么种植花园和草坪是一个代价高昂的错误。如果你明智地选择你的植物，灌溉系统应该不难管理，特别是如果你认为植物有类似的水需求。灌溉可能是你规划过程中一个耗时的部分，但它对你的景观的成功至关重要。一系列的管道，每个管道的中心都永久性地
4、附着一个直径约1.5米的轮子，以及沿着其长度的洒水器，被连接在一起。一端用一根大软管供水。在对一条农田进行充分灌溉后，移除软管，排出系统中的水，并用手或专用机械装置滚动总成，以便将喷洒器移到田间的不同位置。重新连接软管。这个过程是以一种模式重复的，直到整个田地都被灌溉了。该系统的安装成本比中心支点要低，但操作起来要耗费更多的人力它不会自动穿过田地：它在固定带中加水，必须排干水，然后卷成新的带。大多数系统使用100或130毫米（4或5英寸）直径的铝管。这根管子既是水的运输工具，又是转动所有轮子的轴。驱动系统（通常位于轮线中心附近）将夹紧在一起的管段作为单轴旋转，从而滚动整个轮线。如果系统错位，可
5、能需要手动调整各个车轮位置。有很多的系统是我们现在在用的，轮系系统在可携带的水量和可灌溉作物的高度方面受到限制。横向移动系统的一个有用特征是，它由容易断开的部分组成，在移动直线时适应场的形状。他们最常用于小，直线，或形状奇怪的领域，丘陵或山区，或在劳动力价格低廉的地区。 2.1.1滴灌 滴灌系统是植物和花坛、蔬菜园、树木和观赏植物的理想选择。滴灌机把少量的水放在需要的地方根部缓慢而稳定地滴入土壤深处。应根据每个工厂的需要放置发射器。抗旱耐旱植物应将发射器放在远离根系的地方，以避免受到冲击。滴灌在我们的农业方面发挥着非常大的作用，为我们节约了很多的水分，这些在某一程度上来说都是非常的重要的。比较
6、草坪和花园的顶部智能喷水系统。减少用水，使用无线网或以太网连接从Android或苹果手机远程监控和控制区域。智能喷头和灌溉控制器可以简化家庭草坪和花园护理，并减少水的消耗。这些系统不是固定的计时器，而是利用传感器、天气预报和植物护理数据库中的数据来确定浇水需求，并在适当的时间提供足够的水分。降低水费，使用移动和网络应用从世界任何地方检查你的工厂。地面灌溉是最古老的灌溉方式，已经使用了数千年。在地面（洪水或水平流域）灌溉系统中，水穿过农田表面，以湿润农田并渗入土壤。地表灌溉可分为沟灌、边带灌溉和盆灌。通常被称为洪水灌溉，当灌溉导致耕地被洪水淹没或接近洪水时。历史上，这是最常见的灌溉农业土地的方法
7、，在世界大部分地区仍然使用。如果灌溉水源的水位允许，水位由堤防控制，通常由土壤堵塞。这种情况经常出现在梯田（稻田）中，在梯田中，该方法用于洪水或控制每个不同田地的水位。在某些情况下，水是由人或动物的力量泵送或提升到土地的水平。地表灌溉的水分利用效率一般低于其他灌溉方式。 2.1.2自动喷水灭火系统 洒水器将水抛向空中，将植被处理成雨。洒水系统只应在清晨启动。大量的水分通过蒸发而流失，特别是当太阳在午后达到顶峰时，系统正在输送水分。滴灌系统最适合深根植物，而草坪需要洒水器。大多数船厂都得益于两者的结合。这种智能的灌溉系统为我们的生活提供了更多的便利。有许多类型的软管末端洒水器。它们中的许多是大型
8、农业和景观洒水器的较小版本，其尺寸适合与典型的花园软管一起使用。有些有一个加了钉子的底座，允许它们暂时卡在地面上，而另一些则有一个雪橇底座，设计成当连接到软管时可以拖动。 2.1.3浸渍软管 浸润软管是滴灌的一种形式，没有自动化。你把它们连接到水源上，它们就会沿着水龙带的长度从小孔中“流出”水，通常宽度为2到3英寸。你可以把它们放在地上或埋在地膜下。几根软管可以互相连接以进行广泛的灌溉。浸水软管也可以通过切割到花园的尺寸，并在需要的地方，在掩埋前放置端盖或软管配件，使其更持久。草坪洒水系统是永久性安装，而不是软管端洒水，这是便携式。洒水系统安装在住宅草坪、商业景观、教堂和学校、公共公园和公墓以
9、及高尔夫球场上。这些灌溉系统的大部分部件都隐藏在地下，因为美学在景观中很重要。典型的草坪洒水系统将由一个或多个区域组成，其大小受水源容量的限制。每个区域将覆盖景观的指定部分。景观部分通常按小气候、植物材料类型和灌溉设备类型划分。景观灌溉系统还可以包括包含滴灌、起泡器或除洒水器以外的其他类型设备的区域。尽管仍使用手动系统，但大多数草坪洒水系统可以使用灌溉控制器（有时称为时钟或计时器）自动运行。很多人都知道的是，大多数自动系统都采用电磁阀。每个区域都有一个或多个连接到控制器的阀门。当控制器向阀门送电时，阀门打开，允许水流到该区域的喷水装置。有两种主要类型的喷灌器用于草坪灌溉、弹出式喷头和转子。喷头
10、具有固定的喷射模式，而转子具有旋转的一个或多个流。喷头用于覆盖较小的区域，而转子则用于较大的区域。高尔夫球场的转子有时太大，以至于一个喷水器和一个阀门结合在一起，称为“阀在头”。当用于草皮区域时，喷头安装时，喷头顶部与地面齐平。当系统加压时，阀头将从地面弹出并给所需区域浇水，直到阀门关闭并关闭该区域。因此，我们不能过分的去追求这些外在的东西，这些都是很没有必要的，我们必须知道的。一旦侧线不再有压力，喷头就会缩回地面。在花坛或灌木区，洒水器可以安装在地面上的立管上，甚至可以使用更高的弹出式洒水器，并与草坪区一样平齐安装。2.1.4雨水收集 我们国家有着特殊的气候条件，没有什么事情是特别完美的，我
11、们都无法做一个完美的人，就像我们的国家来说，我们的人口，土地都是非常多的，我们一定要仔细的把这些东西全都做好。所有水井和城市供水系统的替代方案是雨水收集。你把雨水收集在桶或大型地下蓄水池里，然后用它来浇灌庭院。雨水收集的技巧是通过保持一个封闭的系统来防止蒸发。几个世纪以来，大型地上装饰性水池一直用于花园灌溉和饮用水供应。收集雨水是可行的，因为水是昂贵的，不可能为需要浇水的地区供电。软管可连接在套管或输出装置上，并在需要时导向。2.2 智能灌溉系统的优势2.2.1可以更好的为我们保存水分如今我们的生活水平在不断的提高，我们对于水资源的利用更是非常的娴熟，我们希望越来越多的植物能够享有被浇灌的权力
12、，这对于我们的农业的发展起着无比重要的作用。为使作物获得适当的营养，需要一定量的水。如果降雨量不足，将无法满足用水需求。灌溉试图消除降雨不足造成的这种不足。因此，在干旱的年份，灌溉才得以拯救。 灌溉提高了农作物的产量，使人们富裕起来。人民生活水平由此提高。 灌溉也从两个方面增加了国家的财富。首先，由于灌溉产生了丰收的作物，它使国家在粮食需求上自给自足。其次，当灌溉水供应给耕耘者时，它是征税的，这增加了收入。 灌溉使种植经济作物成为可能，这些作物比在没有灌溉的情况下种植的普通作物有很好的回报。果园、甘蔗、马铃薯、烟草等都是经济作物。 有时，大型灌溉渠道可以用作沟通手段。 通过灌溉渠道 的瀑布可以
13、用来生产水力发电。国内优势不容忽视。灌溉有利于洗澡、浇牛等，改善淡水循环。 灌溉可以提高地下水的储存量，因为渗漏造成的水分流失会增加地下水的储存量。 我没得国家有很多的大型的灌溉系统，在大型灌溉渠道的沿岸，可以成功地进行人工种植，这不仅有助于引入社会林业，而且有助于改善该地区的环境状况。 在饥荒时期开始新的灌溉工程，为大量人口提供就业机会。这些工程叫做饥荒工程或救济工程。一般来说，由于灌溉、蒸发和过度用水效率低下，传统的灌溉方法可浪费多达50%的用水。智能灌溉系统使用传感器实时或历史数据通知浇水程序，并修改浇水计划以提高效率。智能灌溉有两个重要方面：控制类型灌溉的控制方式和供水类型所使用的供水
14、系统类型。 智能灌溉系统还有两种基本的控制类型：基于天气的和基于土壤的，每一种都在其传感和提供信息的技术方法上有所不同。 基于天气的智能灌溉系统使用光二极管阳极并接，当某个发光二极管的阴极为低电平时，发光二极管点亮。通常的7段LED显示块中有8个发光二极管，故也称做8段显示器。其中7个发光二极管构成7笔字型“8”；一个发光二极管构成小数点“.”。7段发光二极管，再加上一个小数点位，共计8段，因此提供给LED显示器的字据正好一个字节。3.4.1 LED 显示器的显示方式LED显示主要有两种方式，分别是占用I/O口资源较多的静态显示和当前使用最频繁的动态显示。为了节省I/O口资源，在本文中使用的是
15、动态显示模式，下面将详细介绍这两种方式：（1）静态显示的方式，数码管可以分为共阴极数码管和共阳极数码管，所以将数码管的位选接地或者接+5V电源，就可以将当前的数码管选中，如果数码管的段选再选中的话，那么数码管将按段选设置的方式被点亮，在静态显示的情况下，每一位都可以独立的显示，只要在相应的数码管设置相应的段选码，这样数码管就可以显示相应的字符，这种方式因为是相应的发光二极管处于恒定导通和截至的状态，所以这种方式被称为静态显示的方式。（2）动态显示方式，动态显示方式是相对应于静态显示方式来说的，静态显示方式是数码管中的二极管处于恒定的导通和截至的状态，这样就会导致大量的I/O口资源的浪费，而动态
16、显示方式就能很好的解决这一问题，动态显示是出于恒定状态的二极管处于不恒定的状态，也就是说多个数码管不是一直点亮着，而是不停的被点亮后立马去点亮下一个数码管，但是由于人眼有余晖效应，会感觉数码管是一直在亮着，而只是亮度相对于静态显示的方式来说比较弱而已。为了进一步节约I/O口资源，可以利用在电路中加装锁存器，这样就可以是用单独的一组I/O口资源，就可以同时控制数码管的段选和位选，形成段选线的多路复用。而各位的共阴极点或共阳极点分别由相应的I/O口线控制，实现各位的分时选通。3.4.2 显示模块电路设计由于要显示的温度数据精度要求为0.1，测温范围为0-100度，所以采用4位八段数码管显示。采用动
17、态显示方法，将四个数码管的段选线并联在一起使用，实现多路复用。采用共阴极八段LED数码管显示，各个二极管阳极分别通过锁存器74LS373接到单片机P2口的八个引脚上。考虑到要实现分时选通，同时要驱动数码管显示，采用MC1413反向驱动器。显示电路硬件实现如下图所示：如图所示，采用了共阴极八段数码管公共阴极和MC1413反向驱动器的输出端相连，当把MC1413的某一输入端置为高电平时，其相应输出端输出低电平，使某一位数码管的公共阴极为低电位，从而使该位显示。3.5 PCB 的设计3.5.1 Protel简介Protel是目前国内最流行的通用EDA软件，它是将电路原理图设计、PCB板图设计、电路仿
18、真和PLD设计等多个实用工具软件组合后构成的EDA工作平台，是第一个将EDA软件设计成基于Windows的普及型产品。本项目主要用到Protel的两大实用工具：电路原理图设计(SCH)：Schematic提供电路图编辑、零件库编辑、试算表编辑、统计图编辑以及文书编辑等服务。支持单张式及多张式结构电路设计，实时零件修改，绘图更加自动化，更加的简便和快捷。制板(PCB)：在 Schematic 的基础之上，PCB 能够设计出美观实用而且符合工业标准的印刷板图，快捷的网络表自动装载，器件自动摆放和完全的自动布线使 PCB 制板的速度是非常快的，因为很容易做到。3.5.2 电路设计流程了解模块的整体框
19、架，选好元件。如本设计微处理器芯片选取STC89C51RC等。查资料了解所用元件相关的引脚号和对应的信号、功能。查看Protel元件库里是否有相关的元件图，若有，则可直接从库里放置到原理图上；否则，需要编辑库里的元件或往库里添元件。在本次设计中，有些芯片是在Protel元件库中找不到的，如ADS7816，这时候需要自己新建原理图库文件，然后添加新元件，画出ADS7816元件图。建Schematic原理图。根据要实现的具体功能进行硬件原理图的设计。进行原理图设计规则检查。主要依靠Protel软件自带的电气规则检查(ERC)来检查原理图电气连接的合理性，如元件标注是否重复、元件的输入输出是否合理、
20、输入输出间是否直接短路、电源和地之间短路等连线错误等。从原理图生成PCB图的步骤：(1)检查元件的封装形式。元件封装是指实际元件焊接到电路板时所指示的外观和焊点位置，它是实际元件引脚和印制电路板上的焊点一致的保证。封装形式的定义是生成PCB制板图最重要的地方，遇到PCB封装库中没有的封装形式，要自己进行手工的添加，添加时应注意被封装对象在实际电路板中的大小。(2)生成SPICE netlist，检查元件的连接。当设计一个简单的原理图时有时候可以不用生成网表文件，但是当原理图较为复杂时，生成网表文件后，在装载网表文件后会将原理图中元件、封装形式一一列出，极大的便于找到错误，进行修改。在本次设计中
21、，生成的网表文件帮我修改了很多错误。(3)规划电路板。在绘制PCB图前，应有一个初步的规划，如采用板材尺寸、安装位置、采用几层电路板等，目的是确定电路板设计的框架。(4)设置参数。包括设置元件的布置参数、板层参数和布线参数等。如一般地线和电源线要比普通电线的尺寸大。(5)装入SPICE netlist及元件封装。SPICE netlist是原理图设计系统和印制电路板设计系统的接口。只有装入SPICE netlist之后才能完成电路板的自动布线。在装入SPICEnetlist之前，要保证所有元件的封装形式都已从库中调入到内存，否则在装入SPICEnetlist时会报错。(6)布局元件。可以采用自
22、动布局元件，但效率低，效果不理想。这时候只能采取手工布局，尽量使电路板设计的布局合理、美观。(7)自动布线。利用Protel进行自动布线，只要参数设置与元件布局合理，成功率几乎是100%，而且效率非常高。(8)手工调整。到目前为止，还没有一种自动布线软件能够完美到不需手工调整的地步。如果对自动布线感到不满意，也可通过手工来调整。(9)PCB验证。PCB板图设计完成之后，要进行验证和“后分析”，包括：DRC检查、热分析、噪声分析及干扰分析、电磁兼容性分析、可靠性分析。第四章系统的软件设计4.1 系统的软件设计4.1.1 系统软件设计流程在应用系统研制的过程中，软件设计是工作量比较大也是最重要的一
23、个环节，所以在进行系统的设计的时候需要着重考虑硬件和软件等方面的因素。基于单片机的数控系统的主要设计步骤如下：（1）单个模块独自设计，将整个数字温度计系统划分成为若干个能够独立运行的部分：主程序、读出温度子程序、温度转换命令子程序、计算温度子程序等。主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理 DS18B20 的处理温度值。温度测量每秒进行一次，等。这些模块可以单独的进行设计、编程和调试。最后通过主程序将各个模块有机的联系在一起，成为有条不紊的一个整体。（2）在编写各个模块程序前，先画好程序流程图，一个合理的流程图能为编程时提供清晰的思路，节省大量的时间。流程图画好之后，根据流程图编写各模
24、块程序，并将其调试通过。（3）合理分配系统资源，最重要的是合理的分配和利用单片机的寄存器和其他RAM存储。（4）编写系统初始化程序和系统主程序。编写系统主程序前要画好系统的流程图，使整个系统清晰、简捷、高效。系统的主程序应最大限度的利用系统资源。调用模块化的子程序，注意子程序的入口，出口，有机而统一的将各个模块化程序联系在一起成为一个系统程序。（5）对整个系统进行调试，修改。4.1.2 系统软件主程序流程图4.2 软件功能模块的设计对于软件模块主要包括对应于各硬件功能模块的程序，在硬件的基础上实现相应的功能，如：键盘扫描程序、数据显示程序、报警程序以及模数转化程序等。在设计各个模块程序时要注意
25、设计模块程序的入口、出口，以便于在将来主程序调用时方便、简单，容易结合成为一个整体。4.2.1模数转换程序设计当打开ADS7816后，有1.5-2个周期时间，芯片采样温度信号，此时Dout呈三态，然后Dout输出一个时钟周期且无效的低电平信号，检测这个信号可以作为ADS7816开始输出转换后的数字信号的标志位，当检测到其为零时，单片机开始从ADS7816接收高四位和低八位的数据，并分别进行存储。接收完12位的数字信号后要关闭ADS7816，否则它将重复输出先前的12位数据。4.2.2 数据显示程序设计此处的显示程序我们采用LED的动态显示，其中一个输出口输出数位的控制码，控制共阳极LED显示器
26、的公用极，某一位为低电平时，与此位对应的LED显示器便显示数字，我们将此输出口称为位控制通道。另一个通道输出LED显示器的段码值，通过一个8位驱动器 后将段码值同时送到显示器各段，我们将此输出口称为段控制通道。段控制通道输出的段码值由8个二极管单独控制的，所以在单片机送出一个8位的段码的时候，这时只有一个数码管是能够正常显示的，因为这时候的位选只有一位能够显示，也就是说只有在位选和段选同时选中的时候，数码管才能正确的显示，而如果只有段选或者只有位选的时候，数码管都不能正确的显示，所以如果想同时显示这几个数码管，需要的基本步骤如下，利用位选单独选中某位数码管的时候，同时送上当前数码管需要显示所用
27、的段码，当需要显示下一位数码管的时候，就将当前数码管的位选取消，这时此数码管将熄灭，但是由于人眼的余晖效应，数码管虽然已经熄灭，但是给人们的感觉是仍然在显示着所需要显示帵壸錀(撂匀讀缁H缀窪琡砄圀椀儂范伃伄伄輄礄奎恔顎履葖虶豓圀漀爀搀邉搀漀挀昀搀愀昀愀戀搀攀搀戀昀攀愀最椀昀奎恔顎履葖虶豓坥漀爀搀邉搀漀挀尀尀挀攀愀昀攀搀愀攀搀攀搀戀最漀洀琀砀夀瘀漀吀眀砀猀爀搀栀砀一圀琀唀匀圀儀昀夀欀夀挀儀渀砀稀氀眀奎恔顎奎恔顎履葖虶豓圀漀爀搀邉奎怀顎尀蘀昀挀戀搀挀戀昀搀挀搀戀挀挀攀挀*瘀谀緞瀀漀瀀氀甀爀焀馍氀氀愀堀爀唀倀昀挀最眀瀀爀儀唀欀娀焀唀刀瀀漀氀一攀琀堀洀挀砀挀洀椀攀渀琀焀攀漀渀一履谀葖虶豓唰祓顢愀戰挰搰桒葖罶地渰呖帀頀蹏莏葘懿戰懿挰拿挰拿搰邉湨葎懿虖著v罧獞龚蹏呎晥拿
