基于单片机的农田节水灌溉系统的设计
基于PLC的全自动灌溉控制系统的设计
基于PLC的全自动灌溉控制系统的设计全自动灌溉控制系统是一种基于PLC（可编程逻辑控制器）的灌溉系统，它可以用于农田、花园、果园等各种农业和园艺用地。
系统通过传感器监测土壤湿度、气温、湿度和天气预报等参数，并根据这些参数自动控制灌溉设备的开启和关闭。
下面将详细介绍基于PLC的全自动灌溉控制系统的设计。
首先，系统需要使用传感器进行数据采集。
传感器可以测量土壤湿度、气温、湿度和降雨等参数。
这些传感器将数据传输给PLC的输入模块，PLC读取这些数据并进行处理。
接下来，PLC根据所测得的数据判断是否需要进行灌溉。
首先，PLC需要检查土壤湿度是否低于预定的阈值。
如果低于阈值，即表示土壤干燥，需要进行灌溉。
其次，PLC需要检查天气预报和实际降雨情况。
如果降雨量足够或即将有降雨，灌溉设备将不会启动。
最后，PLC还可以根据气温和湿度调整灌溉设备的工作时间和水量，以适应不同季节和植物的需求。
PLC根据上述判断结果，控制灌溉设备的开启和关闭。
当系统判断需要灌溉时，PLC将输出信号传给灌溉设备的控制模块，启动灌溉设备，如水泵或喷灌系统。
当土壤湿度达到设定的阈值或者天气条件不需要灌溉时，PLC将关闭灌溉设备。
此外，系统还可以配备远程监控和控制功能。
通过PLC与网络通信，用户可以远程监测和控制灌溉系统。
用户可以通过手机应用或网页界面查看实时数据，如土壤湿度、气温和湿度等参数，以及设定灌溉计划。
用户还可以远程控制灌溉设备，手动开关灌溉系统。
在系统设计过程中，需要充分考虑系统的可靠性和安全性。
系统应具备防雷击、过压、过流等保护功能，确保正常工作。
另外，系统还需要具备故障诊断和报警功能，当发生故障时，及时报警并记录故障信息，以便维修和调试。
总结起来，基于PLC的全自动灌溉控制系统可以实现灌溉设备的自动控制，根据不同的环境参数和实际需求进行智能灌溉。
该系统具有操作简单、节约资源、提高工作效率等优点，可以广泛应用于农业和园艺领域，为农田、花园和果园等提供全自动化的灌溉解决方案。
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。
基于物联网的智能农业灌溉控制系统设计与实现
基于物联网的智能农业灌溉控制系统设计与实现智能农业是物联网技术在农业领域的应用之一，通过物联网的连接和数据传输，可以实现精准的农业灌溉控制系统。
本文将通过设计和实现基于物联网的智能农业灌溉控制系统，来探讨其在农业生产中的应用和优势。
一、系统设计1. 硬件设计方案智能农业灌溉控制系统的硬件主要包括传感器、执行器、单片机、通信模块和人机界面。
传感器模块可以包括土壤湿度传感器、光照传感器、温湿度传感器等，用于实时监测农田环境参数。
执行器模块可以包括电磁阀门、水泵等，用于自动控制灌溉设备的运行。
单片机负责数据的采集和控制，通过通信模块与云平台进行数据交互。
人机界面可以是手机应用或者网页端，用于实时监控和控制农田灌溉系统。
2. 软件设计方案软件设计方案包括物联网通信协议的选择、数据处理和分析算法的设计，以及人机界面的开发。
物联网通信协议可以选择MQTT或者CoAP，以保证数据的安全传输和高效交互。
数据处理和分析算法可以包括决策树算法、神经网络算法等，用于根据传感器数据进行智能决策和预测。
人机界面的开发可以使用Java、Python等编程语言，通过图形化界面展示农田环境参数和实时操作控制。
二、系统实现1. 环境参数监测系统实现首先需要进行环境参数的监测，包括土壤湿度、光照强度和温湿度等。
通过布设传感器模块，可以实时采集这些参数，并传输到单片机进行处理。
2. 灌溉控制系统通过对环境参数的实时监测，根据预设的灌溉控制策略，决定是否进行灌溉操作和灌溉的方式。
例如，当土壤湿度低于一定阈值时，系统可自动打开电磁阀门启动灌溉，直到土壤湿度达到预设值，然后关闭阀门停止灌溉。
这样可以实现对农田灌溉的精准控制，避免浪费水资源和节约人力成本。
3. 数据传输和分析系统将采集到的环境参数数据通过通信模块传输到云平台，然后使用数据处理和分析算法对数据进行处理。
通过这些算法，系统可以分析农田的水分需求、光照需求和温湿度需求，为农民提供科学的决策依据。
基于PLC控制技术的农业自动灌溉系统设计
基于PLC控制技术旳农业自动浇灌系统设计摘要：水是一切生命过程中不可替代旳基本要素，水资源是国民经济和社会发展旳重要基础资源。
我国是世界上13个贫水国之一，人均水资源占有量2300立方米，只有世界人均水平旳1/4，居世界第109位。
并且时空分布很不均匀，南多北少，东多西少；夏秋多，冬春少；占国土面积50％以上旳华北、西北、东北地区旳水资源量仅占全国总量旳20％左右。
近年来，伴随人口增长、经济发展和都市化水平旳提高，水资源供需矛盾日益锋利，农业干旱缺水和水资源短缺已成为我国经济和社会发展旳重要制约原因，并且加剧了生态环境旳恶化。
按现实状况用水量记录，全国中等干旱年缺水358亿立方米，其中农业浇灌缺水300亿立方米。
20世纪90年代以来，我国农业年均受旱面积达2023万公顷以上，全国660多种都市中有二分之一以上发生水危机，北方河流断流旳问题日益突出，缺水已从北方蔓延到南方旳许多地区。
由于地表水资源局限性导致地下水超采，全国区域性地下水降落漏斗面积已达8.2万平方公里。
发达国家旳农业用水比重一般为总用水量旳50％左右。
目前，我国农业用水比重已从1980年旳88％下降到目前旳70％左右，此后还会继续下降，农业干旱缺水旳局面不可逆转。
北方地区水资源开发运用程度已经很高，开源旳潜力不大。
南方尚有某些开发潜力，但重要集中在西南地区。
我国农业浇灌用水量大，浇灌效率低下和用水挥霍旳问题普遍存在。
目前全国浇灌水运用率约为43％，单方水粮食生产率只有10公斤左右，大大低于发达国家浇灌水运用率70-80%、单方水粮食生产率2.0公斤以上旳水平。
通过采用现代节水浇灌技术改造老式浇灌农业，实现适时适量旳“精细浇灌”，具有重要旳现实意义和深远旳历史意义。
在浇灌系统合理地推广自动化控制，不仅可以提高资源运用率，缓和水资源日趋紧张旳矛盾，还可以增长农作物旳产量，减少农产品旳成本。
本次设计是采用PLC控制多路不一样旳土壤湿度，浇灌旳启动和停止完全由土壤旳湿度信号控制，能使土壤旳湿度值保持在作物生长所需要旳最佳范围之内。
《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。
基于单片机的模拟智能灌溉控制系统
摘要随着农业生产水平的不断发展以及全球水资源的日趋紧张，世界各国都在积极探索行之有效的节水途径和措施。
智能灌溉控制系统就是为了解决水资源不足、提高灌溉效率而发展起来的。
本文研究的单片机智能灌溉控制系统，是对土壤的温湿度进行实时监控，参考实际温度值设定适宜的湿度下限值，并按照设定的湿度值进行相应的灌溉。
该智能灌溉控制系统以STC89C52单片机为核心，主要由温湿度传感器DHT11模块、按键输入模块、显示模块、水泵模块等组成；软件选用C语言编程。
该系统的功能是：根据土壤湿度传感器检测到的土壤湿度，若检测到的土壤湿度值低于系统所设定的最低湿度值，系统则自动启动系统，进行灌溉。
通过对硬件实物的测试，系统能够比较成功的实现目标功能。
【关键词】单片机；传感器；LED显示；水泵；灌溉Simulator smart irrigation control system based on singlechip microcomputerAbstractAs the level of agricultural production and the continuous development of global shortage of water resources,countries in the world are actively exp loring effective ways and measures for water conservation.Intelligent irrigati on control system in order to solve the problem of water resources,improve t he efficiency of irrigation and developed.This paper studies theintelligen t irrigation control system,temperature and humidity in the soil was monit ored in real time,refer to the actual temperature value setting and humidit y limit appropriate value,according to the set humidity value for the cor responding irrigation.The intelligent irrigation control system based on STC89C52single chi p microcomputer as the core,mainly by the temperature and humidity sensor DHT11module,key input module,display module,pump module;soft wareused C language programming.The function of this system is: accordin g to thesoil moisture,soil moisture sensor to detect soil humidity,if the detected valueis lower than the lowest humidity system setting,automati c starting system,irrigation.By physical testing,system can realize the function of relatively successful.【Key words】Single-chip Microcomputer；Sensor；LED Display；Water Pump；Lrrigation目录1 绪论 ............................................ 错误!未定义书签。
基于单片机的智能浇水系统设计与实现
基于单片机的智能浇水系统设计与实现第一章：绪论1.1 研究背景在生活中，植物是人们生活中不可缺少的物品。
但是，对于植物的养护需要花费大量的人力物力，而传统的浇水方式也存在时间不均匀、量不足或过多等问题，给植物的健康造成不良影响。
因此，为了满足人们对于智能、高效且健康的植物浇水技术的需求，提高植物养护的质量和效率，研究和开发基于单片机的智能浇水系统显得尤为重要。
1.2 研究意义利用单片机技术实现智能浇水系统，能够减轻人们的工作负担，同时提高浇水的准确性，保证植物健康生长。
此外，该系统还具备自动化、可视化、智能化等特点，可以在节约能源和资源的同时，提高养护效果，为人们生活带来便利。
1.3 现有研究进展目前，国内外对于单片机智能浇水系统的研究较多，研究方法常采用传感器技术、控制技术、通讯技术等，其中以控制技术为主。
对于温室、花园、家庭种植等不同场合，智能浇水系统的设计方式会有所不同。
第二章：智能浇水系统的设计2.1 系统框架设计针对电气控制系统的设计需求，可以将整个电气控制系统分为三个方面：传感、处理、操作。
其中，需要使用各种传感器检测植物的健康状况和环境温度、湿度等参数，然后通过单片机对数据进行处理和分析，根据处理结果控制系统执行相应的操作，满足对植物和环境的合理控制和管理。
2.2 系统硬件设计本系统主要硬件包括四个部分：传感器模块、单片机控制模块、液体泵模块和电源模块。
其中，传感器模块主要用于探测植物和环境的温度、湿度等物理参数，单片机模块则将传感器获得的信号数据进行处理，液体泵模块主要负责控制浇水和排水系统，电源模块则为整个控制系统提供电源支撑。
2.3 系统软件设计本系统的软件主要包括以下几个方面：传感器数据的采集、传感器数据的处理、及时报警、数据显示与记录等。
对于采集到的各项参数，需要对其进行分析和处理，在设定的参数范围内对数据进行控制，以达到智能化的要求。
同时，由于该系统设计具备即时交互的功能，因此需要提供一些人机交互界面，以方便用户随时进行操作和管理。
毕业设计《大棚智能浇灌系统设计》
武汉轻工大学毕业设计（论文）设计(论文)题目：大棚智能浇灌系统设计*****学号：*********学院：电气与电子工程学院专业：电气工程及其自动化********年月日摘要随着我国现代化进程的不断发展，各地正在面临着水资源的枯竭，很多行业都在努力的寻找节约用水的方法。
大棚种植是现代化农业的典范，特别是在中国大棚种植更是比比皆是，大棚种植就面临一个节水浇灌问题，而节水浇灌依赖智能浇灌系统的节水能力的水平。
我国的节水浇灌系统做的并不是很好，智能浇灌技术作为现代社会的一项必不可少的技术，各项各业的节水能力都取决于智能浇灌技术的高低，智能节水浇灌系统是为解决水资源的匮乏，提高用水效率而发展起来的一项现代化的技术。
本设计了采用的是一个智能浇灌系统，以8051系列的单片机为核心，用模块化的设计方案完成的。
由以下模块组成：（1）温度湿度采集模块，（2）时钟模块，（3）步进电机控制模块，（4）键盘借口模块和显示模块。
（5）PH检测模块。
第一个模块围绕DHT11温湿度传感器完成的，第二个模块主要是由DS1302和32.768KHZ的晶振组成，第三个模块模块主要是采用达灵顿驱动芯片ULN2003完成的，第四个模块是以LCD12864为核心的。
第五个模块主要是PH传感器和A/D0809。
在智能控制下，该系统实时对土壤的温湿度进行采集与对比，当实际温湿度低于设定值时单片机自动启动步进电机进行浇灌，当实际温湿度高于设定值时单片机自动控制步进电机停止浇灌。
关键词：8051系列，DHT11温湿度传感器，步进电机，LCD12864，DS1302时钟芯片。
With the development of modernization, the world is facing resource depletion, all walks of life to find ways to save water in an effort to.Greenhouse cultivation is the model of modern agriculture, especially in the China greenhouse planting is meet the eye everywhere, greenhouse planting on the face of a water-saving irrigation problems. Water saving ability of water-saving irrigation on intelligent irrigation system.China's water-saving irrigation system is not very good, intelligence technology is an essential technology in modern society, water conservation ability of various industries depend on intelligence technology level, intelligent water-saving irrigation system is scarce of water resources, improve waterand developed a technique for efficiency..This design uses an intelligent irrigation system, with 8051 series microcomputer as the core, to complete the design using posed of a module:(1) the temperature and humidity data acquisition module, (2)clock module , (3) stepper motor control module, (4) keyboard interface module and display module.(5) PH detection module . The first module on DHT11 temperature and humidity sensors to complete, second module mainly is composed by DS1302, and the 32.768KHZ crystal，third module is used mainly in Darlington chip ULN2003 driver, the fourth module LCD12864 is the core of the.The fifth module is the PH sensor and A/D0809.In the intelligent control, acquisition and comparison of temperature and humidity on the soil of the real-time system, when the actual temperature and humidity is below the set value of MCU automatic start stepping motor for irrigation, when the actual temperature and humidity is higher than the set value single-chip microcomputer automatic control stepper motor to stop.Keywords: 8051; DHT11 temperature and humidity sensor; step motor;LCD12864; DS1302.1 绪论 (4)1.1 引言 (4)1.2 课题来源 (4)1.3 国内外的现状 (5)2 方案设计与论证 (5)2.1总体方案与论证 (5)2.2 键盘电路 (7)2.3选择温湿度传感器 (8)2.3.1湿度传感器简述 (8)2.3.2 数字温湿度传感器DHT11 (9)3系统硬件电路设计 (10)3.1AT89C51单片机硬件结构 (10)3.1.2 A T89C51最小系统 (13)3.2直流稳压电源的设计 (14)3.3湿度采集模块 (15)3.3.1温湿度传感器原理 (15)3.4 时钟模块 (17)3.4.1时钟模块接线电路 (17)3.5液晶显示模块 (19)3.5.1液晶LCD12864介绍 (19)3.5.2模块主要硬件构成说明 (20)3.6 步进电机驱动模块 (21)3.6.1步进电机简介和原理 (21)3.6.2ULN2003驱动模块 (21)3.6.3步进电机驱动模块电路图 (22)3.7 PH检测模块 (22)4 系统程序设计 (24)4.1 主程序设计 (24)4.2 12864 LCD显示子程序设计 (25)5 结论 (25)参考文献 (27)1 绪论1.1 引言水是所有生命体必不可少的重要元素，是维持人类生产生活最重要物质之一。
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摘 要： 农田湿度是农业中考量自然环境的重要因素，为了保证农田湿度适合农作物良好生
长，设计了一套基于at89c51/smt32单片机的农田精准灌溉智能监测及控制系统。系统主要
功能：结点湿度传感器检测土壤湿度并发送到单片机，结点单片机将土壤湿度传感器检测到
的土壤湿度模拟量传给主机单片机转换成数字量显示到led显示器；若需灌水，则开启电磁
阀进行倒计时定时灌水。
关键词： 节水灌溉；单片机；智能监测
一、 系统总体方案设计
本次设计的湿度检测系统如图1所示，是由电源、stm32单片机、at89c51单片机、湿度
传感器、串行接口通信模块等几个部分。用户通过上位机对现场数据进行检测并且进行实时
有效的远程控制，可以实现对农田的采集，并且通过485将数据传输至stm32单片机，进行
数据的处理及存储。处理后的数据经gprs无线通信发送到远程监控中心，并对接收到的数据
结合气象信息进行分析，与专家决策系统信息按照一定算法得出决策信息，来控制电磁阀的
开关，以完成监控。
二、系统硬件电路设计
本次设计的湿度检测系统实物如图2所示。核心部分硬件包括以下几个部分：时钟电路、
复位电路、数据采集（模数转换）电路。时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基
准，时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡和外部振荡。引脚xtall和xtal2分别是
此放大电器的输入端和输出端，由于采用内部方式时，电路简单，所得的时钟信号比较稳定。
复位是靠外电路来实现的，在正常运行情况下，只要rst引脚上出现两个机器周期时间以上
的高电平，即可引起系统复位。但如果rst引脚上持续为商电平，单片机就处于循环复位状
态。复位后系统将输入/输出（i/o）端口寄存器置为ffh，堆栈指针sp置为07h，sbuf内置
为不定值，其余的寄存器全部清0，内部ram的状态不受复位的影响，在系统上电时ram的
内容是不定的。复位操作有两种情况，即上电复位和手动（开关）复位。本系统采用上电复
位方式。
三、系统软件设计
节水灌溉系统下位机在μvision4环境下开发，使用c语言编程。程序流程图如图3所
示。
（1）节点通过uart2获取传感器数据，经过crc校验，如果数据有效，则将数据交给
mudbus协议栈。stm32主机向节点分时获取数据时，stc51节点uart1将通信协议栈的数据
上传到485总线上。
（2）主机stm32的usart1通过485总线发送指令给节点、接收节点数据（包括按键状
态）。usart2发送数据给液晶屏并显示，同时接收液晶屏数据。usart3发送数据给gprs，并
接收来自gprs的指令，这些数据和指令来自远程监控中心（linux服务器通过tcp/ip协议
发来的数据，即android/pc用户上位机发来的数据指令）。stm32的io管脚部分按键的状态，
以此来确定是自动还是手动控制。整个过程要对数据进行crc校验，状态保存，数据比对。
（3）面板按键在本套系统中被当作节点控制，stc51检测io管脚链接的按键状态，处
理后上传给stm32主机。
小结
本文研究设计了一种基于stm32/at89c51单片机的智能检测控制系统，其融合了电子信
息技术、计算机技术、物联网技术等，现已投入使用。这套系统实现了实时监控功能，随时
掌握土壤湿度并控制滴管，但只进行六个测试点在15cm/25cm/40cm深度测试湿度，如果进行
多点测试精度会更高；湿度传感器使用寿命较短需找到解决问题的方法。