节水灌溉自动控制系统设计
基于plc的自动灌溉控制系统设计 学位论文
摘要水是我们维持生命活动必不可少的物质。
当今社会水资源利用不合理，造成了极大的浪费。
如我国的甘肃、陕西等地水资源匮乏，人们日常生活用水得不到保证，所以人们要更加合理利用水资源。
水资源绝大部分浪费在农田灌溉，主要是因为人们采用大水漫灌，不仅浪费了水资源，更增加了劳动量。
因此，本文设计了一种自动灌溉装置的PLC控制系统。
首先分析了自动灌溉装置的结构及工作原理，从而确定了控制要求，然后进行了硬件设计和软件设计。
其中硬件设计主要包括PLC选型、I/O分配表和I/O外部接线图，软件设计包括了控制流程图设计和梯形图程序设计。
该系统采用PLC技术为控制核心，使其体积更小、功能更强、编程更简单、可靠性更高、控制更灵活。
关键词：自动灌溉装置;PLC控制系统;硬件设计;软件设计AbstractWater is essential for us to maintain life activities. In today's society is not reasonable in the utilization of water resources, caused great waste. Such as gansu, shanxi and other places in China water resources shortage area, water not assured that people lives daily, so we need to more rational use of water. Waste most of the waste of water resources in irrigation, because people using flood irrigation, waste water not only, make more people to increased labor. Therefore, this article designed a kind of PLC control system of an equipment of automatic irrigation. First analyzed the structure and working principle of automatic irrigation device, thus determined the work requirements. Then the hardware designed and software designed. Hardware designed including the designed of the hardware principle, type selection of PLC, I/O allocation table and external I/O wiring diagram. Software designed including the designed principle and ladder diagram programming. The system uses PLC as the designed core, small volume, strong function, simple programming, high reliability and flexible assembly.Keywords：Automatic irrigation device; PLC control system; Hardware design; Software design目录1 绪论 (1)1.1 课题背景及意义 (1)1.2 国内外研究发展现状 (2)1.2.1 国外研究发展现状 (2)1.2.2 国内研究发展现状 (3)2 自动灌溉装置的控制要求 (3)2.1 结构介绍 (3)2.2 工作过程 (4)2.3 控制要求 (5)3 自动灌溉PLC控制系统的硬件设计 (5)3.1 系统硬件的设计原则 (5)3.2 PLC选型 (6)3.3 I/O分配表 (7)3.4 I/O外部接线图 (8)4 自动灌溉PLC控制系统的软件设计 (9)4.1 系统软件的设计原则 (9)4.2 控制流程图设计 (9)4.3 梯形图程序设计 (10)4.3.1 A类水生植物梯形图程序设计 (10)4.3.2 B类植物梯形图程序设计 (11)4.3.3 C类水生植物梯形图程序设计 (12)5 PLC控制系统的调试与程序的仿真 (15)5.1 PLC控制系统的安装与布线 (15)5.2 程序的仿真 (15)6 结论 (18)参考文献 (19)附录 A (20)致谢 (24)1 绪论1.1 课题背景及意义我国淡水资源短缺，利用率低，水浪费严重，供需矛盾突出。
自动化灌溉设计方案
自动化灌溉设计方案一、引言自动化灌溉系统是一种利用先进的电子设备和控制技术，实现农田和园林的自动浇水的系统。
相比传统的人工浇水方式，自动化灌溉系统具有效率高、节水、省力等优势。
本文将提出一种基于传感器和控制器的自动化灌溉设计方案。
二、系统组成（1）传感器：系统需要使用各种传感器来感知环境参数，如土壤湿度传感器、温度传感器、光照传感器等。
（2）控制器：控制器是系统的核心部件，用于接收传感器数据、进行判断和控制操作。
可以选择微控制器或PLC作为控制器。
（3）执行器：执行器是将控制信号转化为实际操作的装置，如电磁阀、水泵等。
执行器的选型应根据实际需求和灌溉方式进行选择。
（4）通信模块：为了方便监控和远程控制，可以添加无线通信模块，如Wi-Fi、GPRS、LoRa等。
三、系统工作流程（1）感知环境参数：通过土壤湿度传感器、温度传感器、光照传感器等感知环境参数，并将数据传输给控制器。
（2）判断灌溉需求：控制器根据接收到的环境参数数据，进行判断，确定是否需要进行灌溉。
（3）控制操作：如果判断需要进行灌溉，控制器通过输出控制信号，控制执行器进行相应的操作，如开启水泵、控制电磁阀等。
（4）监测和反馈：控制器可以监测灌溉效果和系统状态，并将实时数据反馈给用户，以方便实时掌握系统运行情况。
四、系统设计需考虑的因素（1）环境要素：不同的农作物对环境要素的要求不同，例如水稻需要较高湿度，番茄则需要较高温度。
因此，在设计系统时要考虑特定农作物的生长要求。
（2）节水性能：自动化灌溉系统应具备节水性能，可以根据土壤湿度、环境温度等因素进行智能调节，避免浪费水资源。
（3）精准性：传感器的准确性和精度要求高，以便准确感知环境参数。
（4）可靠性：系统应具备稳定可靠的性能，避免故障和停机时间，保证长期运行。
（5）安全性：系统应具备安全性，防止因意外事故造成浇水量过多或过少，导致农作物损失。
五、实施步骤（1）系统设计：根据具体的应用场景，设计系统的硬件组成和工作流程。
基于MSP430的节水灌溉自动控制系统设计
基于MSP430的节水灌溉自动控制系统设计摘要:针对传统的自动灌溉系统存在的效率低、稳定性差等问题,本文提出了一种新的自动灌溉控制方案。
本方案以MSP430为主控芯片,结合CC1101作为无线通讯模块简化布线,上位机辅助判断减轻MCU运算负担。
简约的硬件设计配合功能完善的上位机完成自动控制灌溉、历史环境参数记录、环境异常短信警告等功能。
该系统稳定、可靠,具有较好的实用性及可延展性。
关键词:MSP430 自动控制上位机轮询方式当前我国农业灌溉水平低,但是节水潜力巨大,节水灌溉技术的应用和推广,是缓解我国水资源紧缺的战略选择,是建立节水型社会的需要[1]。
现有的智能灌溉系统控制器通常采用MCS51等其它微控制器作为控制芯片,并配以较多的模拟电路和逻辑门电路,其设计复杂,功耗、稳定性和可靠性难以得到保证[2]。
如今,随着计算机技术的飞速发展,一些复杂的数据处理完全可以交给计算机通过上位机软件完成。
本文将分别从硬件编程和软件上位机两个方面,结合外围电路,介绍一种以MSP430为主控制器的、稳定的农田自动灌溉系统。
1 系统整体构架及工作原理概述这种农田自动灌溉系统的整体执行思路,本系统采用的是离散型控制系统,其具有三级结构。
系统从下到上依次为:传感器检测与灌溉执行部分,MCU自动检测控制部分,田间监控中心。
底层的传感器有多种,分别对土壤的温度、湿度等进行检测。
本系统能根据采集到的土壤湿度情况进行自动控制灌溉,其余采集到的环境参数供人员参考,做出合适的施肥灌溉决定。
这些传感器或设备受到MCU控制,将信息呈递到单片机,通过其内部集成的12位ADC 对数据进行处理,从而判断是否需要灌溉,并将数据通过无线通讯模块发送到田间监控中心。
田间监控中心可以修改田间各节点判断灌溉的标准值,能够按时接收并储存各节点的环境参数,记录灌溉情况,通过折线图或列表形式显示。
当田间发生火灾或其他异常情况时,软件通过网络自动发出短信提示人员前去查看。
节水灌溉智能控制系统设计
LANZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY毕业设计题目节水灌溉智能控制系统设计学生姓名赵胜学号08220301专业班级自动化（3）班指导教师成娟娟学院电信工程学院答辩日期摘要节水灌溉智能控制技术的高低代表着农业现代化的发展状况，灌溉系统智能化水平较低是制约我国高效农业发展的主要原因。
本文就此问题研究了单片机控制的节水灌溉系统，该系统对土壤的湿度进行监控，并按照作物对土壤湿度的要求进行适时、适量灌水，其核心是单片机通过采用PID算法对土壤湿度的控制部分，主要对灌溉控制技术及系统的硬件、软件编程各个部分进行了深入的研究。
单片机控制部分采用AT89C51单片机为核心，主要由土壤湿度传感器，AD转换器，显示电路，输出控制电路，故障报警电路等组成；软件选用C语言编程。
系统主要具有以下功能：单片机可根据土壤湿度传感器检测到的土壤湿度，自动控制灌溉系统，并且同时显示出当前土壤的湿度值。
该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。
关键词：节水灌溉；湿度传感器；单片机；自动控制AbstractThe level of auto-control water-saving irrigation technology reflects the development condition of agriculture modernization．The low automatic level of irrigation system is the main reason that prevented our agriculture’s development．As to this condition，this paper mainly studies the drip water-saving irrigation system that controlled by MCU(Micro—controller Unit)．This system call supervise and control moisture of different soil．It can irrigate to different farm corps with the right amount of water at the well time．The control part that consists of MCU and PC (personal computer) is its core．Research work hand been carried Oil to the relationship between soil moisture and water, irrigate control technology, hardware and software program and so on.It adopts the top and bottom form to realize the control function of drip irrigation system．Based onAT89C5lMCU,the bottom hardware system mainly consists of soil moisture sensor, Signal transfer circuit，monitor display circuit，out port control circuit，malfunction display circuit and the procedure programmed with C language Part of SCM AT89C51 miscrocontroller as the core, mainly by the soil moisture sensors,AD converter, display circuit,the output confrol circuit,the fault alam circuit and other components;software selection of the C programming language.The system has the following functions:MCU can be detected in soil moisture soil moisture sensor and automatic control of irrigation systems,and also shows the current soil moisture.The system is flexible,easy operation,high reliability,there will be more broad prospects of development.Keywords: Water-saving irrigation;Humidity sensors;MCU(Micro-controller Unit);Automatic control目录Abstract ................................................................................................................................ - 2 -目录 ..................................................................................................................................... - 3 -第一章绪论 ....................................................................................................................... - 4 -1.1 研究的背景 .................................................................................................................. - 5 -1.1.1 节水灌溉智能系统的研究背景 ....................................................................... - 5 -1.1.2 农业高效节水的必要性 ................................................................................... - 5 -1.2 国内外灌溉智能控制技术研究现状 .......................................................................... - 6 -1.2.1 国外研究现状 ................................................................................................... - 6 -1.2.2 国内研究现状 ................................................................................................... - 6 -1.3 滴灌技术 ...................................................................................................................... - 7 -1.3.1 滴灌系统的分类 ............................................................................................... - 7 -1.3.2 滴灌系统的组成 ............................................................................................... - 7 -1.3.3 微喷与滴灌的使用 ........................................................................................... - 8 -1.3.4 滴灌技术的特点 ............................................................................................... - 8 -1.4 课题研究的目的和意义 .............................................................................................. - 9 -1.5 课题研究内容 ............................................................................................................ - 10 -第二章系统方案设计 ..................................................................................................... - 11 -2.1 研究方案的选择 ........................................................................................................ - 11 -2.1.1 专家系统 ......................................................................................................... - 11 -2.1.2 微机测控技术 ................................................................................................. - 13 -2.2 节水灌溉自动控制系统的原理 ................................................................................ - 13 -2.3 系统总体设计 ............................................................................................................ - 14 -第三章硬件设计 ............................................................................................................. - 16 -3.1 系统硬件介绍 ............................................................................................................ - 16 -3.2 硬件选型及介绍 ........................................................................................................ - 16 -3.2.1 土壤湿度传感器 ............................................................................................. - 16 -3.2.2 AT89C51单片机............................................................................................. - 23 -3.2.3 8155芯片 ........................................................................................................ - 32 -3.3 硬件各部分设计 ........................................................................................................ - 34 -3.3.1 单片机主机控制电路 ..................................................................................... - 34 -3.3.2 并行I／O口的扩展....................................................................................... - 36 -3.3.3 数据采集处理电路 ......................................................................................... - 36 -3.3.4 LED显示电路 ................................................................................................ - 36 -3.3.5 控制电路部分 ................................................................................................. - 38 -3.3.6 报警电路 ......................................................................................................... - 38 -第四章系统软件设计 ..................................................................................................... - 39 -4.1 主程序 ........................................................................................................................ - 40 -4.1.1 主程序流程图 ................................................................................................. - 40 -4.1.2 主程序（见附录） ......................................................................................... - 40 -4.2 PID算法..................................................................................................................... - 40 -4.2.1 积分分离法................................................................................................... - 40 -4.2.2 流程图 ............................................................................................................. - 42 -4.2.3 程序（见附录） ............................................................................................. - 42 -4.3 显示部分 .................................................................................................................... - 42 -4.3.1 数码管显示方法 ............................................................................................. - 42 -4.3.2 流程图 ............................................................................................................. - 43 -4.3.3显示子程序（见附录） ................................................................................ - 43 -4.4键盘 ............................................................................................................................. - 44 -4.4.1 键盘的按键功能 ............................................................................................. - 44 -4.4.2 键盘子程序流程图 ......................................................................................... - 44 -4.4.3 键盘子程序（见附录） ................................................................................. - 44 -4.5 湿度采集 .................................................................................................................... - 45 -4.5.1 湿度采集程序（见附录） ............................................................................. - 45 -4.6 控制程序 .................................................................................................................... - 45 -4.6.1 子程序（见附录） ......................................................................................... - 45 -设计总结 ............................................................................................................................. - 46 -参考文献 ............................................................................................................................. - 47 -外文文献翻译 ..................................................................................................................... - 48 -致谢 ..................................................................................................................................... - 64 -附录 ..................................................................................................................................... - 65 -第一章绪论1.1 研究的背景1.1.1 节水灌溉智能系统的研究背景水资源是人类赖以生存的基础性资源，我国一方面水资源十分紧缺。
水利灌溉工程中自动化控制系统设计
水利灌溉工程中自动化控制系统设计摘要：在人类生存和国家发展过程中,水资源有着举足轻重的作用,当前世界部分国家水资源稀缺,制约着国家社会的战略发展问题。
而我国是人口和农业大国,水资源严重匮乏,水资源人均占有率仅为世界水平的1/4,我国农业用水量占全国总用水量的60%以上；此外,我国水资源存在分布不均的特点,不仅地域存在差异,而且与人口、土地不匹配。
随着节约用水意识以及灌溉水平提高,我国农业用水量也出现逐年下降趋势。
本文主要分析水利灌溉工程中自动化控制系统设计。
关键词：水利灌溉工程；自动化控制；高效节水；水利信息化引言水利灌溉过程中自动化控制技术具有极其重要的地位,合理利用自动化控制系统,才能对农业发展起到良好的促进作用,能够减少水资源浪费,缓解我国用水紧张的现状。
新建首部工程、布置田间管网,并配套灌区灌溉自动化、信息化系统设备,实现了高效节水灌溉工程智能化、自动化,以信息化技术为载体,构建了灌区内水务管理一张图。
1、节水自动灌溉的工作特征农业节水自动灌溉系统应该有以下几方面的特点：首先，要有操作简单的特点。
在技术应用过程中，只是针对农业灌溉进行使用，虽然在应用过程中存在一定的自动化技术实践内容，但是其结果依然处于不理想的状态。
同时，农业灌溉工作人员在进行作业的过程中，存在专业水平有限的问题，这也会导致农业节水自动灌溉系统的实际工作效果受到影响。
因此，要求农业节水自动灌溉系统操作简单，以此保障自动化技术的实际效果。
其次，要有抗腐蚀性的特点。
在农业灌溉工作开展过程中，不单单是要对农作物进行基础灌溉，保障农作物所需水分，还会使用诸多带有化学性质的农药，以此保障农作物的生长需求得到满足。
因此，要求节水自动灌输设备具备优质的防腐蚀性，以此保障设备可以正常使用，进而发挥自动化技术的作用。
最后，要有自动化调节的特点。
在实际的灌溉工作过程中，节水灌溉自动化技术要对农作物生长所需的水分和肥力按照最佳比例进行调配，并且以农作物生长规律为依据，进行合理化和自动化的调节，以此保障农作物的正常生长。
基于PLC的自动灌溉控制系统设计
基于PLC的自动灌溉控制系统设计摘要：本文以西门子S7-200 PLC为核心，对其进行了开发，并对其进行了详细的分析。
整个体系分为三个区域：区域A，区域B，区域C各分区进行灌溉。
这个系统在各个地区开始和停止灌水，并与实际的钟点相对比，从而在各个地区实现了自动灌水。
同时，该系统检测实际温度和湿度，以检测降雨情况作为控制的依据。
低温、无灌溉、高湿度、无灌溉和无雨。
该系统具有手动和自动两种运行方式，运行可靠，操作简单，能有效地进行灌溉。
经过全面考虑，在总体设计、硬件选择、主电路与控制电路、PLC输入输出接线图、控制程序流程图以及梯形图与指令表程序调试等方面进行了精心设计，从而实现了目的。
1.引言中国的水资源短缺，使得其利用效率非常低，导致了大量的浪费。
常规灌水装备单一。
由于灌溉技术的复杂性和耗时的工作量，我国的社会经济发展受到了严重的影响。
因此，为了更好地利用水资源，必须加强对自动灌溉系统的研究，以实现可持续发展。
实施自动化灌溉技术可以有效地缓解水资源短缺问题，并且可以节省人力。
2.总体方案设计通常，可以使用三种不同的控制技术：单片机、继电器-接触器和PLC。
单片机方式稳定性差,易受到干扰,编程维护都比较难。
采用继电器作为接触器，以实现安全操作；由于整体的设计和安装复杂度极高，以至于很难实现。
PLC是一种先进的、高精度的自动化控制技术，它拥有出色的耐震、耐磨、耐用、操纵简单、使用寿命长等特点，使得它成为一种非常适合用于农业灌溉的先进的智能控制方式，相对于传统的机械触点，plc的操纵更加灵活、精准，并且抵御振荡、环境变化等多种挑战，大大增强了系统的可靠性。
3.硬件选型3.1 PLC的选型经测试，西门子S7—200系列PL采用了15个数字信号源，9个数字信号源，能较好地适应较小规模的自动控制要求。
S7-200小型PLC具有24路数字量输入和16路数字量输出，其功能可以充分地满足日常使用的需要。
因此，我们最终选择了CPU226作为配置。
《2024年基于LoRa的智能节水灌溉系统》范文
《基于LoRa的智能节水灌溉系统》篇一一、引言随着全球水资源日益紧张，节水灌溉系统逐渐成为农业领域的重要研究方向。
LoRa（Long Range）作为一种低功耗广域网络技术，以其长距离、低功耗、低成本等优势，在智能节水灌溉系统中得到了广泛应用。
本文将详细介绍基于LoRa的智能节水灌溉系统的设计原理、实现方法及优势。
二、系统设计1. 系统架构基于LoRa的智能节水灌溉系统主要由感知层、网络层和应用层三部分组成。
感知层负责采集土壤湿度、气象数据等信息；网络层通过LoRa网络将感知层的数据传输至应用层；应用层则负责处理数据，并根据预设的灌溉策略控制灌溉设备的开关。
2. 关键技术（1）土壤湿度传感器：用于实时监测土壤湿度，为灌溉决策提供依据。
（2）LoRa通信技术：用于实现远程数据传输，降低系统能耗。
（3）智能控制技术：根据土壤湿度、气象数据等信息，自动控制灌溉设备的开关，实现节水灌溉。
三、系统实现1. 硬件设备系统硬件设备主要包括土壤湿度传感器、LoRa通信模块、控制器、灌溉设备等。
其中，土壤湿度传感器和LoRa通信模块负责数据采集和传输，控制器负责处理数据并控制灌溉设备的开关。
2. 软件设计软件设计主要包括数据采集、数据处理、灌溉决策和设备控制四个部分。
数据采集通过土壤湿度传感器和LoRa通信模块实现；数据处理则通过控制器对采集的数据进行分析和处理；灌溉决策根据处理后的数据和预设的灌溉策略进行；设备控制则根据灌溉决策控制灌溉设备的开关。
四、系统优势1. 节水效果显著：通过实时监测土壤湿度和气象数据，实现精准灌溉，有效降低水资源浪费。
2. 远程监控与管理：通过LoRa网络，可以实现远程监控和管理，方便用户随时了解灌溉情况。
3. 低成本：采用低功耗广域网络技术，降低系统能耗和成本。
4. 智能化：通过智能控制技术，实现自动化、智能化的灌溉管理，提高农业生产效率。
五、应用前景基于LoRa的智能节水灌溉系统具有广泛的应用前景。
农业智能化灌溉系统的设计与应用精准供水与节水灌溉
农业智能化灌溉系统的设计与应用精准供水与节水灌溉随着农业产业的发展和水资源的日益稀缺，农业智能化灌溉系统成为了提升农业生产效益的重要手段。
该系统通过科学精准的供水与节水灌溉，既能满足作物的需水要求，又能最大限度地节约用水资源。
本文将介绍农业智能化灌溉系统的设计原理和应用实例，探讨其在精准供水与节水灌溉方面的优势。
一、农业智能化灌溉系统的设计原理农业智能化灌溉系统的设计原理主要包括传感器监测、智能控制和远程管理三个方面。
1. 传感器监测农业智能化灌溉系统通过安装传感器来监测农田土壤的湿度、气温和光照等指标，以获取作物生长环境的参数信息。
传感器采集的数据能够实时传输到控制中心，为智能控制提供依据。
2. 智能控制基于传感器监测到的数据，农业智能化灌溉系统可以进行智能控制。
智能控制主要包括供水控制和灌溉控制两个方面。
供水控制主要根据土壤湿度和作物需水量来决定供水量的大小，确保作物能够得到合适的水分。
灌溉控制则是根据作物的生长状况和环境需求，结合天气预报等数据，智能调节灌溉的频率和时长，以确保作物能够得到适宜的灌溉。
3. 远程管理农业智能化灌溉系统还可以通过远程管理实现对整个系统的监控和控制。
通过互联网技术，农民可以通过手机或电脑等终端设备实时了解农田的情况并进行远程操作，调整系统的参数和工作模式，提高农业生产的效率和灵活性。
二、农业智能化灌溉系统的应用实例农业智能化灌溉系统在实际应用中取得了显著的效果，为农业生产带来了许多优势。
1. 精准供水传统的灌溉方法通常采用定时定量的方式，无法根据作物的生长情况和实际需水量进行调整，容易造成水分浪费或供水不足。
而农业智能化灌溉系统可以根据作物的需水量和周围环境的湿度等参数，实现精准供水，既避免了水资源的浪费，又保证了作物的生长需求。
2. 节水灌溉农业智能化灌溉系统采用了先进的技术手段，通过传感器监测土壤湿度和气象数据等信息，实现灌溉水量的合理分配。
相比于传统的灌溉方式，节水效果显著。
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摘要水是生命的源泉，水是维系社会进步、生态环境和人类文明的基础因素，而我国水资源严重匮乏，农业节约水灌溉技术仍未得到很好的普及利用。
我们必须进一步提高认识，抓紧完善节水灌溉的规划设计，大力推进节水灌溉技术的研究、生产和应用，以更好地服务“三农”推进社会的现代化进程。
本文就此问题研究了单片机控制的节水灌溉系统，该系统可对不同土壤的湿度进行监控，并按照作物对土壤湿度的要求进行适时、适量的节水灌溉。
本文在设计中采用了微灌的节水灌溉工作模式。
系统可以根据土壤湿度要求自动控制电磁阀开关，进行灌溉，还可以根据上位机指令进行灌溉。
系统设计上选用AT89S52单片机为控制器，选用FDS-100湿度传感器检测土壤水分湿度。
土壤湿度传感器检测出的土壤湿度信号经信号调理电路转换为电流信号传送到AT89S52，单片机将土壤湿度信号转换成数字量，根据用户设定的土壤湿度要求驱动电磁阀进行灌溉。
本系统可以检测10路土壤湿度信息，可以控制10路水阀的开关。
土壤湿度信息由8位LED显示器就地显示。
系统设有CAN 总线接口电路可以与上位机通信。
本系统功能较为全面，使用方便，能够满足农业生产的基本要求，对于提高农作物产量、节约劳动力成本有重要的作用，对我国农业生产自动化有积极地意义。
关键字：节水灌溉；湿度传感器；土壤湿度；电磁阀AbstractWater is the source of life, and it is the basic factors to maintain the social progress, the ecological environment and human civilization, but shortage of water resource of china and agricultural wa ter saving irrigation technology hasn’t been widely used well. We must promote the understanding further, and hurry to improve the planning and design of water saving irrigation, work hard on promoting the study of water saving irrigation technology and its production and application to better serve the three rural advancing the process of modernization of society. This article studies the problem of water saving irrigation system controlled by single chip microcomputer, the system can be of different soil moisture monitoring, and in accordance with the requirements of the crops on soil moisture of water saving irrigation timely, appropriate.This article adopts the water saving irrigation sprinkler irrigation in design mode. The system can automatically control the electromagnetic valve switch, according to the soil moisture requirements for irrigation, also can be used in irrigation according to computer instruction. The design of system using AT89S52 MCU as controller and using FDS-100 humidity sensor to detect soil moisture and humidity. Soil moisture soil moisture sensor signal detected by signal conditioning circuit converts the current signal is transmitted to the AT89S52, the soil humidity signal is converted into digital quantity, irrigation based on soil moisture set by the user requirement driving solenoid valve. This system can detect 10 of soil moisture information, switch can control 10 road water valve. The soil moisture information from 8 LED display display. System with CAN bus interface circuit can communicate with the PC.The function of system is more comprehensive, easy to use and it can meets the basic requirements of agricultural production, to increase the yield of crops, saving labor costs have an important role and it has positive significance for agricultural production automation in china.Key words:Water-saving irrigation; Humidity sensor; Soil moisture; electromagnetic valve目录第1章绪论 01.1研究背景 01.1.1 节水农业概述 01.1.2 农业高效节水的必要性 01.2 节水灌溉技术发展概况 (1)1.2.1 国外节水灌溉自动化发展状况 (2)1.2.2 国内节水灌溉自动化发展状况 (3)1.3 课题研究目的和意义 (4)1.4 课题研究内容 (5)第2章系统总体设计方案 (7)2.1 灌溉系统概述 (7)2.2 微灌技术 (7)2.3 系统总体方案 (8)2.4 数字PID算法 (9)2.4.1 数字PID控制器及其算法 (9)2.4.2 PID调节器在湿度控制系统中的应用 (10)2.5 主要器件选取 (10)2.5.1 控制器选取 (10)2.5.2 土壤湿度传感器选取 (11)2.5.3 模数转换芯片选取 (12)2.5.4 显示方案 (13)2.5.5 定时时钟芯片选取 (13)第3章硬件电路设计 (15)3.1 单片机最小系统设计 (15)3.2 数据存储电路设计 (16)3.3 实时时钟电路 (17)3.4 A/D转换电路 (18)3.5 CH451驱动键盘显示电路 (20)3.6 I/O扩展电路 (22)3.7 信号调理电路 (23)3.8 输出控制电路 (24)3.10 电源电路 (25)3.11 通信电路设计 (26)第4章软件设计 (29)4.1 程序语言 (29)4.2 主程序流程图 (29)4.3 数据滤波程序设计 (31)4.4 显示模块软件设计 (33)4.5 数据处理模块 (34)4.6 矩阵键盘扫描流程图 (35)4.7 DS1302 工作流程图 (36)第5章结论 (38)参考文献 (39)致谢 (40)附录Ⅰ (41)附录Ⅱ (49)附录Ⅲ (51)第1章绪论1.1研究背景到2030年，我国人口将达到16亿，需要粮食7亿吨左右，为保证粮食与其他农产品的供给，灌溉面积必须达到6000万吨左右，否则指标难从实现。
然而，我国是缺水国家，尤其北方广大地区水资源供给已严重不足，在未来30年内，随着人口的增加，农业供水只能维持在目前的4000亿m³水平上，唯一的出路只能是节水灌溉，提高水的利用率，把灌溉水利用率从目前的0.45左右提高到0.65。
1.1.1节水农业概述节水农业是提高用水有效性的农业，也就是充分利用降水和可利用的地表、地下水资源，采用水利和农业措施，提高水分利用率和水的利用效率的农业。
农业节水措施主要包括以下几方面的内容：（1）运用分子生物技术进行节水。
利用基因转化、基因重组、植物再生技术和细胞工程技术进行农作物品种的定向改良，提高其耐旱和抗旱能力。
（2）精细农业节水技术。
喷、微灌技术是当今世界上节水效果最明显的技术，利用智能型的田问检测设备及田间喷、微灌设备，根据作物生长环境和收获产量实际分布的空间差异机理和环境胁迫作用与产量形成的定量关系，对作物灌区进行精确灌溉，达到节水的目的。
（3）信息节水技术。
“3s”技术与信息高速公路相结合，在灌溉中采用智能决策系统，采用适时适量的灌溉预报技术，加强作物灌溉的管理技术，增强宏观节水。
（4）化学节水技术。
研制土壤保水剂、制蒸腾剂和土壤改良利等。
（5）高分子材料在大型管道及大型渠道上的应用。
研制新型防渗抗老化材料及相应的施工工艺及技术，减少水分在传输途中的渗透损失。
1.1.2农业高效节水的必要性在我国，由于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，有水才能做到稳产高产。
目前，我国灌溉用水量的比例在经历明显的下降过程后，呈稳定态势，但从长远看，随着工业，城市，生活，生态用水的不断增加，由于新增加水资源的开发潜力越来越小，开发代价越来越大，因此乃将有一部分灌溉用水转为其他行业用水。
目前，农业用水占全国总有用水量的70％，由于受工程配套状况和管理水平所限，灌溉用水效率仅有水资源短缺的主要对策之一。
如何通过各种节水措施，有效地提高灌溉水资源的使用效率是发展农业节水的根本任务。
近年来，随着人口增加，经济发展和城市化水平的提高，水资源供需矛盾日益尖锐，农业干旱缺水与水资源短缺已成为我国经济和社会发展的重要制约因素，而且加剧了生态环境的恶化。