【电子信息工程毕业设计 文献综述 开题报告】盆花自动浇水系统设计与实现（可编辑）

【电子信息工程毕业设计+文献综述+开题报告】盆花自动浇水系统设计与实现（20_ _届）本科毕业设计盆花自动浇水系统设计与实现摘 要对于不同的层测量的土壤湿气，根据标准波形比率 SWR 理论的管通入土壤湿气被设计了。本文介绍了工作原理和土壤湿气传感器探针结构。 由对领域的实验性研究， SWR-4 管通入土壤 miosture传感器测量的土壤湿气与那比较取决于标准烘干的方法。 实验结果表示，管通入土壤湿气传感器有好反复性，与测定重量的价值的好交互作用和高精确度。 通过在领域的实时监视，它表示，测量结果与液体运动法律达成协议.精量灌溉是在节水农业中的重要实践种植制度，允许生产者最大限度地发挥生产力，同时节省水。主要问题，正是确定作物需水量和灌溉正确的策略，并达到实时和适量的水，并在需要的地方自动灌溉。考虑到，一个精确的灌溉系统，在这个文件无线传感器网络和模糊控制技术为基础设计了这些问题。在ZigBee 的无线传感器网络是用于传输控制信号的灌溉，土壤水势信号和微气象资料，包括气温，相对湿度，太阳辐射，风速等。土壤水势和作物蒸散量计算的 FAO56 彭曼公- Monteith 公式值作为模糊控制器的输入变量，多因素控制规则库是为模糊控制灌溉系统建立。试验结果表明，该系统具有许多优点，如经济，实用，高可靠性的通讯和控制精度。特别是，这个系统是相当中型和小型精量灌溉面积合适。土壤水分驻波接入管灌溉无线传感器网络，模糊控制ZigBee） 。Potted Plant Design and Implementation of automatic watering systemsAbstractFor measuring soil moisture of different layersa tube access soil moisture based on standing wave ratio SWR theory has been designedTlliS Paper introduced the working principle and the probe structure of soil moisture seusoL By experimental research in field，the soil moisture measured by SWR-4 tube access soil moisture sensor Was compared with that determined by standard oven drying methodThe experiment result shows that the tube aCCeSS soil moisture sensor has good repeatability,good correlation with gravimetric value and high accuracyugh real time monitoring in the fieldIt shows that the measurement results accord with liquid movement lawIn 8051 as the core of the automatic fuzzy intelligent irrigation controller, according to the soil moisture sensor detects moisture, fuzzy control rules by implementing effective control of the solenoid valve, while the controller can set the cycle time irrigation. High stability of the controller to adapt to a variety of crops irrigation.Precision irrigation is an important practice in water-saving agriculture croppingsystem which allows producers to imize their productivity while saving water. And the major concerns are precisely determining the crop water requirement and the proper strategy of irrigation, and reach real-time and automatic irrigation with proper quantities of water and in place of need. Taking these concerns into consideration, a precision irrigation system based on wireless sensor networks WSN and fuzzycontrol technology was designed in this paper. The ZigBee-WSN was used to transmit the irrigation control signal, the soil water potential signal and micrometeorological information including air temperature, relative humidity, solar radiation, wind velocity and so on. The soil water potential and crop evapotranspiration calculated using the FAO56 Penman-Monteith equation were taken as input variables of fuzzy controller, and the multiple-factor control rule database was established for the fuzzy irrigation control system. The test results show that the system has many advantages, such as economic, practical, with high communication reliability and control accuracy.Especially, this system is quite appropriate for medium and small-sized precision irrigation area.Keywords: Soil moisture; standing, access control, irrigation, fuzzy control, SCM, humidity sensors, wireless sensor networks, fuzzy control, short-range, low-power wireless communication system目录摘 要.III Abstract.IV目 录.VI 1 绪 论 11.1 引言 11.2 课题的主要任务 12 土壤湿度的检测 22.1 土壤湿度的检测方法 22.2 土壤湿度检测的国内外发展现状 22.3 温湿传感器测量土壤湿度 32.3.1 SHT71 温湿传感器的性能特点 32.3.2 SHT71 温湿传感器的工作原理 42.3.2 测量数据的处理 53 模糊控制技术 63.1 模糊控制技术的概念和优点 63.2 模糊控制技术的现状与发展趋势 73.3 基本模糊控制器设计概述 84 单片机控制系统 84.1 AT89S51 单片机最小系统介绍 84.2 动态四位 LED 数码管显示 95 微灌技术 105.1 微灌技术的概念和优点 105.2 微灌技术的国内外发展现状 106 水箱水位报警系统106.1 水箱水位报警系统的原理和电路 10结 论 11参考文献 12致 谢 13附 录 电路原理图141 绪 论1.1 引言如今人们的生活水平越来越高，盆栽植物1被越来越多的城市居民开始种植，也越来越受到人们的喜爱。喜爱盆景的人都知道，季节干旱、热天，使有些喜潮湿的花缺水，同时，有些盆花一天不只要浇一次水。再者，除了专业的养花户以外，一般的养花只是作为业余爱好，但是由于现在城市的生活节奏比较紧张，由于工作、出差等原因，人们经常会无暇顾及自己的盆花，经常忘记给盆花浇水或使植物枯死，或者由于一次浇水过多而使一些喜干的花卉涝死，使养花者遭受不必要的损失。当今世界水资源的缺乏已经是一个不争的事实，水资源已经变成一种宝贵的稀缺资源，考虑到水资源的短缺和重要性，高效的自动化控制节水灌溉技术不但能够有效的节约用水，同时也是现代化的体现，因此这篇文章在给盆花浇水时采用的方式是目前国际上受到广泛认可和应用的微灌方法。要做到浇水适量这就要求我们对盆中土壤的湿度有一个大致的了解，采用单片机模糊智能控制是一种比较可行的方法。这个系统的工作原理是利用土壤水分传感器测定土壤的含水量情况，并且把信号送到单片机，然后单片机根据其内置的模糊控制规则，把输入的信号进行模糊判决，根据判决结果作出是否进行灌溉以及灌溉多长时间。本篇文章提供了一种基于土壤湿度自动控制盆栽植物生长过程土壤水分测控系统，使土壤湿度控制在有利于植物生长的湿度范围内，有效避免了因过涝或过干而给植物造成的影响，确保植物能够正常生长、开花、结果。1.2 课题的主要任务实现湿度与温度的显示；水份检测器和土壤湿度检测器相匹配的接口和功能；你如果配合使雨水检测器，即使你设定的浇水时间天突然下雨了，浇水控制器就会自动关阀停止浇水；每天可设定八次定时浇水选择，每次为 1 分钟至 9 小时 59 分，也可以根据需要的时间设计；采用电机阀技术,浇水自动控制器不受水压影响, ,而且不易受水质影响和堵塞。2 土壤湿度的检测2.1 土壤湿度检测的方法土壤既是一种非均质的、多相的、分散的、颗粒化的多孔系统，又是个由惰性固体、活性固体、溶质、气体以及水组成的多元复合系统，其物理特性非常复杂，并且空间变异性非常大，这就造成了土壤水分测量的难度。其含水量测量方法的研究涉及到应用数学、土壤物理、介质物理、电磁场理论和微波技术等多种学科的并行交义。而要实现土壤水分的快速测量又要考虑到实时性要求，这更增加了其技术难度。土壤的特性决定了在测量土壤含水量时，必须充分考虑到土壤容重、土壤质地、土壤结构、土壤化学组成、土壤含盐量等基本物理化学特性及变化规律。主要分为直接法和间接法两种。直接法有烘干法和瓶筒法两种；间接法有电阻法、电容法、电热法、介电法、中子法、多孔器法、张力计法、Y-射线法、X-射线法、基于植物信息的方法、近红外线法等 11 种.2.2 土壤湿度检测的国内外发展现状近几年来，我国在土壤水分快速测量技术方面的研究也有了一定的进展，从用传统的烘干方法测量土壤含水量逐步发展为用快速、无损伤技术来测量土壤含水量。国家对此研究投入了大量的人力物力，无论是在国家自然科学基金、国家“九五”攻关课题还是在国家， “863”项目等重大科研项目中都有立项，力图寻找一种适合中国国情的、价廉物美的、便携式土壤水分快速测量技术，这对我国土壤水分快速测量技术的发展起到了很大的推动作用。早在二十世纪七十年代末期，西安电子科技大学就开发了 svj 一 3 型微波水分测定仪同时，兰州大学、南京人学也对此进行了探索性研究；1960 年前后，我国开始进行实验室条件下利用 Y 一射线透视法测量土壤含水量；巫新民 1982 、王伟 1982 等人开始进行利用阻抗方法测量土壤含水量的研究：到了二十世纪末期，中国农业大学电气信息学院王一鸣教授等人研制成功了基于驻波率原理的快速土壤水分测量仪，在土壤水分快速测量技术方面取得了重大突破，缩短了我国土壤水分快速测量技术与国际先进水平的差距。土壤水分快速测量是个应用广泛和潜力巨大的学科，涉及到国民经济的许多领域，与工农业生产密切相关。对于土壤水分快速测量技术的发展，许多学者做了大量的研究工作，特别是国外学者在这方面的起步比较早，得到的成果也比较多。Gardner 1922 就开始从事张力计快速测定非饱和土壤水张力的研究；Shaw-Bauer 1939 年利用埋入土壤的热电线电阻变化进行土壤水分快速测量的研究；Belender 1950 和 GardnerKirknam 1952 提出了利用中子衰减法来快速测量土壤含水量：在二十世纪四十年代，Anderson 探讨了采用音频电桥来快速测量土壤含水量：Topp 和 Davis 1976 首次将时域反射法引入土壤水分快速测量的研究，并逐步形成为一种比较完善的土壤水分快速测量系统：Hasnsworth 1983 等人开始探讨利用 X一射线来快速测量土壤湿度的可行性：同年，Wheeler 等人则探讨利用通过两点布设 Y 一射线来监测数小时灌溉的水分运动状况：Whalley 1991 在实验室内用近红外的方法来快速测量土壤含水量，并取得了一定的研究成果，后来，日本学者在这方面进行了大量的研究，并研制成功了近红外土壤水分传感器。2.3 SHT71 温湿传感器测量土壤的湿度2.3.1 SHT71 温湿传感器的性能特点温湿度的测量在仓储管理、工业生产制造、智能化建筑、科学研究及日常生活中被广泛应用，传统的模拟式湿度传感器需设计信号调理电路并需要经过复杂的校准、标定过程，测量精度难以得到保证，且在线性度、重复性、互换性、一致性等方面往往不尽人意。SHT71 是瑞士 Sensirion 公司推出的基于 CMOSens 技术的新型温湿度传感器。该传感器将 CMOS 芯片技术与传感器技术结合起来，发挥出强大的优势互补作用。温湿度传感器、信号放大调理、A/D 转换、I2C 总线接口全部集成于一个芯片上（CMOSens 技术） ；全校准相对湿度及温度值输出；工业标准 I2C 总线数字输出接口；具有露点值计算输出功能；免外围元件；卓越的长期稳定性； 湿度值输出分辨率为 14 位，温度值输出分辨率为 12 位，可编程降至 12 位和 8 位；可靠的 CRC 数据传输校验功能；片内装载的校准系数，保证 100%的互换性。电源电压：2.4V5.5V;电流消耗:测量 550 A，平均 28 A，睡眠 0.3 A。SHT71 可通过 I2C 总线直接输出数字量温湿度值。SHT71 的封装形式为小体积 4 脚单线封装，其引脚说明如下：SCK：串行时钟输入；VDD：2.45.5V电源端；GND：接地端；DATA：双向串行数据线。SHT71 数字式温湿度传感器的内部结构框图如图 1 所示。SHT71 传感器是一款由多个传感器模块组成的单片全校准数字输出相对湿度和温度传感器，它采用了特有的工业化的 CMOS 技术，保证了极高的可靠性和卓越的长期稳定性，整个芯片包括校准的相对温度和湿度传感器，它们与一个 14 位的 A/D 转换器相连，此外还具有一个 I2C 总线串行接口电路，每一个传感器都是在极为精确的湿度室中进行校准的，校准系数预先存在传感器 OTP 内存中，在测量校准的全过程都要用到这些系数。CMOSens 技术的优势首先在于，利用具有不同保护下的“微型结构“检测电极系统与聚合物覆盖层组成了传感器芯片的电容，除保持电容式湿敏器件的原有特性外还可抵御来自外界的影响而对传感器进行保护，即使将传感器浸入到液体中也不会对传感器造成损害，同时还将温度传感器与湿度传感器结合在一起构成了一个单一的个体，这就可使测量精度提高并且可以精确得出露点值，而不会产生由于温度与湿度传感器之间随温度梯度变化而引起的误差。 其次将传感器元件、信号放大器、模/数转换器、校准数据存储器、I2C 总线等外围调理电路，全部与温湿度传感器集成在了一个只有几平方毫米的芯片上，因此、其优势是显而易见的，由于传感器与信号放大器合为一体，这不仅使信号强度增加、抗干扰性能增强，且长期稳定性也得到了保证，集成在一起的模/数转换器，可降低系统的噪声干扰。尤为重要的是每一只传感器芯片内装载的针对该芯片传感器的校准数据，保证了每一只湿度传感器输出的一致性，使得湿度传感器可以 100%的互换，同时还具有反应迅速（4S at 1/e） 、高精度（090RH 3%） 、低功耗的特点。最后传感器可以直接通过 I2C 总线与任何种类微处理器、微控制器系统接口，从而减少了传感器接口开发时间及降低了硬件成本。为了将 SHT71 输出的数字量转换成实际物理量需进行相应的数据处理。湿度变换 SHT71 的输出特性呈一定的非线性，为了补偿湿度传感器的非线性以获取准确数据，可按如下公式修正湿度值：RHlinear c1c2?SORHc3?SORH2 式中 SORH 为传感器相对湿度测量值，系数取值如下：12 位 SORH ：c1 -4 c2 0.0405 c3 -2.8*10-68 位 SORH： c1 -4 c2 0.648 c3 -7.2*10-4温度补偿上述湿度计算公式是按环境温度为 25进行计算的，而实际的测量温度则在一定范围内变化，所以应考虑湿度传感器的温度系数，按如下公式对环境温度进行补偿。RH true （T-25）?（t1t2?SORH）Rhlinear 当 SORH 为 12 位时 t1 0.01；t2 0.00008，当 SORH 为 8 位时，t2 0.00128温度变换由设计决定的 SHT71 温度传感器的线性非常好，故可用下列公式将温度数字输出转换成实际温度值： 温度 d1d2*SOT 当电源电压为 5V、温度传感器的分辨率为 14 位时，d1 -40,d2 0.01，当温度传感器的分辨率为 12 位时，d1 -40,d2 0.04。露点值计算空气的露点值可根据相对湿度和温度值由下面的公式计算:LogEW （0.660777.5*T/（237.3T）（log10（RH）2） Dp （0.66077-logEW）*237.3）/（logEW8.16077）命令与接口时序 SHT71 传感器共有 5 条用户命令，具体命令格式见表 1。下面介绍一下具体的命令顺序及命令时序。传输开始初始化传输时，应发出“传输开始“命令，命令包括 SCK 为高时，DATA 由高电平变为低电平，并在下一个 SCK 为高时将 DATA 升高。后一个命令顺序包含三个地址位（目前只支持“000“）和 5 个命令位，通过 DATA 脚的 ack位处于低电位表示 SHT71 正确收到命令。连接复位顺序如果与SHT71 传感器的通讯中断，下列信号顺序会使串口复位：当使 DATA线处于高电平时，触发 SCK 9 次以上（含 9 次） ，并随后发一个前述的“传输开始“命令。温湿度测量时序当发出了温（湿）度测量命令后，控制器就要等到测量完成。使用 8/12/14 位的分辨率测量分别需要大约 11/55/210 毫秒。为表明测量完成，SHT71 会使数据线为低，此时控制器必须重新启动 SCK。然后传送两字节测量数据与1 字节 CRC 校验和。控制器必须通过使 DATA 为低来确认每一字节，所有的量中从右算 MSB 列于第一位。通讯在确认 CRC 数据位后停止。如果没有用 CRC-8 校验和，则控制器就会在测量数据 LSB 后，保持ACK 为高来停止通讯，SHT71 在测量和通讯完成之后会自动返回睡眠模式。需要注意的是，为使 SHT71 温升低于 0.1,则此时工作频率不能大于 15%（如：12 位精确度时，每秒最多进行 3 次测量） 。 1 使用语言方法，可不需要掌握过程的精确数学模型。因为对复杂的生产过程很难获取过程的精确数学模型，而语言方法却是一种很方便的近似。 2 对于具有一定操作经验、而非控制专业的工作者，模糊控制方法易于掌握。 3 操作人员易于通过人的自然语言进行人机界面联系，这些模糊条件语句很容易加入到过程的控制环节上。 4 采用模糊控制，过程的动态响应品质优于常规 PID 控制，并对过程参数的变化具有较强的适应性。3.2 模糊控制技术的现状和发展趋势模糊控制技术自诞生之日起便有了很强的生命力，模糊技术的由来应追溯到 1965 年,美国控制论专家 L?A 扎德提出了模糊集合理论,它为模糊技术的产生奠定了理论基础.1974 年英国学者 E.H 马达尼首先在试验室里实现了对蒸汽发动机的模糊控制,从而出现了一种崭新的控制技术模糊控制,简称模糊技术.经过 30 多年的发展,冠有“模糊“字样的产品如雨后春笋般遍及世界各地.,越来越受到全世界人们的关注,专家们认为它有可能成为 21 世纪科学发展的一项基础技术.为了确保 21 世纪的科技竞争力,各国争先恐后地发展模糊技术.在模糊控制理论方面的研究,美国处于世界领先的水平.从 1995 年到 1997 年,美国的电力部门拨款 120 万美元资助美国电网的模糊神经元网络控制系统的开发.另外,智能汽车高速公路运行系统,金融管理系统研究计划也在实施之中.,确定了 6 个重要发展课题:1,基础研究:研究基本概念,模糊数学理论和方法,以确保应用开发的连续性.2,模糊电脑:实现模糊信息的电脑处理,包括电脑的构造,逻辑记忆和存贮等.3,机器智能:实现模糊信息处理,使机器能高速地识别和判断模糊信息,包括智能控制,机器人,通信处理和模式识别等.4,人机系统:实现人机系统,包括模糊数据库,模糊专家系统和自然语言处理技术.5,人与社会系统:主要进行复杂的人类行为分析,包括决策支持系统,医疗诊断系统,行为心理透视系统及社会经济模型.6,自然:研究模拟和理解自然现象,包括辨别物理变化和化学变化,判断大气污染状况,进行地震预测和经济系统分析.,我国在模糊控制技术的理论和实践两方面都有了长足的发展.国家经贸于 1994 年所立的国家重大技术项目“模糊控制技术的开发与应用“中特别包含了一个子项目模糊控制技术标准化.这个项目,由国家技术监督局标准化司直接承担并负责组织实施.迄今已有两年时间,取得了重大进展.这个子项目的实施必将对我国模糊控制技术的发展产生深远的影响.,模糊控制无所不在,且与人们的生活息息相关.专家认为模糊控制技术高深莫测,它还有很大潜力可挖.未来的某一天,它将会以更使人出乎意料的面目出现在世人的面前 或过程 的控制作用。这反映人们在对被控过程进行控制中，不断将观察到的过程输出精确量转化为模糊量，经过人脑的思维与逻辑推理取得模糊判决后，再将判决的模糊量转化为精确量，去实现手动控制的整个过程。可见，模糊控制器体现了模糊集合理论、语言变量及模糊推理在不具有数学模型，而控制策略只有以语言形式定性描述的复杂被控过程中的有效应用。4 单片机控制系统4.1 AT89S51 单片机最小系统AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器，俗称单片机。AT89C2051 是一种带 2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 1000 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一AT89C2051 是它的一种精简版本。AT89C 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图所示 8个显示笔划“a,b,c,d,e,f,g,dp “的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极 COM 增加位选通控制电路，位选通由各自独立的 I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位元选通COM 端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。STC89C51单片机为核心来控制水塔的水位，并实现了报警和手动、自动切换功能。本设计包含四路水位输入，通过两个工作泵，一个备用泵来实现水位的自动调节。其中，水箱水位的测量是通过自制的开关式传感器将水位信号传送给 STC89C51 的 P1 口，并对其进行分析处理，然后根据控制要求输出控制信号，控制给水泵工作，进而保持水塔有正常的水位。同时也详尽的介绍了此次设计中最重要的组成部件。该设计介绍了 STC89 系列单片机基本结构与相关的硬件资源，水位传感器的设计1 J ，20，3 北京：， 3 4J土壤学进展，1989， 5 ：47：495 SU-8 粘合技术的微型压力、温度和湿度集成传感器C 北京：， 6 D ：， 7 马云霞温室，大棚节水微喷灌溉智能控制的研制与应用J农业机械化与电气化，2006 2 ：45468 P ：，zl） 9 J ScientiaHorticulturae 110 2006 292 29710.基于 AT89S51 单片机的微型土壤湿度检测仪设计 J ：， 1300 例 上册 M北京：北京航空航天大学出版社，200612 N ， 3 陈本华，张家宝，赵春生土壤湿度测量两种常用方法的对比及中子探测过程的标定J核农学通报，1995， 1 ：434514 马云霞温室，大棚节水微喷灌溉智能控制的研制与应用J农业机械化与电气化，2006 2 ：454615Gardneriand DKirkham1951Determination of soil moisture by neutron scattering；Soil Set，1-401附录电路原理图文献综述盆花的自动浇水系统的设计与实现一、前言如今人们的生活水平越来越高，盆栽植物1被越来越多的城市居民开始种植，也越来越受到人们的喜爱。喜爱盆景的人都知道，季节干旱、热天，使有些喜潮湿的花缺水，同时，有些盆花一天不只要浇一次水。再者，除了专业的养花户以外，一般的养花只是作为业余爱好，但是由于现在城市的生活节奏比较紧张，由于工作、出差等原因，人们经常会无暇顾及自己的盆花，经常忘记给盆花浇水或使植物枯死，或者由于一次浇水过多而使一些喜干的花卉涝死，使养花者遭受不必要的损失。当今世界水资源的缺乏已经是一个不争的事实，水资源已经变成一种宝贵的稀缺资源，地球上的总水量约为 13860 亿立方米，其中大部分是人类不能直接使用的海洋水，约为 13380 亿立方米，约占全球总水量的 96.5%。在余下的水量中还有 1.78%的地表水， 1.69%的地下水。人类主要能利用的淡水约 350 亿立方米，只占全球总水量的 2.53%。 ，其中大部分还是以冰川、永久积雪和多年冻土的形式储存，不能直接利用，少部分分布在湖泊、河流、土壤和地表以下浅层地下水中。我国的水资源也相当缺乏，虽然总量位居世界第六，但我国人口众多，人均量却只有世界人均量的四分之一，且分布也是很不均匀，因此水资源问题已不仅仅是单纯的资源问题，更是关系到国家经济、社会可持续发展和长治久安。所以，节约用水已经刻不容缓了。考虑到水资源的短缺和重要性，高效的自动化控制节水灌溉技术不但能够有效的节约用水，同时也是现代化的体现，因此这篇文章在给盆花浇水时采用的方式是目前国际上受到广泛认可和应用的微灌方法。微灌，是按照作物的要求，通过管道系统与安装在末级管道上的灌水器，将水和作物生长所需的养分以较小的流量，均匀、准确地直接输送到作物根部附近土壤的一种灌水方法。与传统的全面积湿润的地面灌和喷灌相比，微灌只以较小的流量湿润作物根区附近的部分土壤，因此，又称为局部灌溉技术。要做到浇水适量这就要求我们对盆中土壤的湿度有一个大致的了解，采用单片机模糊智能控制是一种比较可行的方法。这个系统的工作原理是利用土壤水分传感器测定土壤的含水量情况，并且把信号送到单片机，然后单片机根据其内置的模糊控制规则，把输入的信号进行模糊判决，根据判决结果作出是否进行灌溉以及灌溉多长时间。本篇文章提供了一种基于土壤湿度自动控制盆栽植物生长过程土壤水分测控系统，使土壤湿度控制在有利于植物生长的湿度范围内，有效避免了因过涝或过干而给植物造成的影响，确保植物能够正常生长、开花、结果。二、主题土壤湿度2，作为进行土壤浇灌的基本参考量，土壤湿度的定义有两种：一种是质量百分比；另一种是体积百分比，用 PCT表示。测定土壤湿度的方法有重量法、电阻法、负压计法、中子法、遥感法。目前国内外有很多种检测土壤湿度的仪器和系统，有应用SU-8 粘合技术的湿度传感器4，该传感器是由 SU-8 真空粘合技术制作的铂压阻压力传感器，铂电阻温度传感器和电容式湿度传感器组成；有基于 3G 和 WSN 的湿度采集系统5，该系统通过设置若干个无线传感器网络，构成无线传感器网络群，每个传感器网络由若干传感器节点和 1 个簇头节点组成，传感器节点采集的湿度数据通过无线射频电路传输到无线传感器网络的簇头，簇头节点再传输到无线中继节点，由中继节点发送到 3G 网络，最后传到土壤湿度监测中心，但该系统成本很高，不适合做家庭式的盆花浇水器；有基于GPRS 短信息方式的土壤湿度检测系统6，本系统由数据采集部分、数据发送和无线通信部分、数据接收及处理部分等组成。通过传感器采集的数据存人单片机 AT89C2051 内；单片机再通过无线通讯模块 GR47 发送和接收数据，下位机主要完成采集数据、分时存储和上、下位机通信，通过串行接口和电平转换电路与 GSM 联接，实现以公众网为平台，通过电信公众网络7传输数据；有基于 AT89S51 单片机的微型土壤湿度检测仪8，微型土壤检测仪的信号处理系统包括土壤湿度传感器、MD 采集电路、单片机和微型液晶显示器。其工作过程是：土壤湿度传感器将湿度信号送至 AD 采集电路9，经AD 转换后，所得数字信号送入单片机进行数据处理，最后将处理结果发送到微型液晶显示器显示。本次设计我们将采用的是电阻法。土壤电阻值与它的湿度有关3，潮湿时电阻值小，干燥时电阻值大，因此可通过测定土壤电阻值来判断其湿度。土壤水分的不同会导致土壤有不同的电阻值11，通过浇水器插在土壤中的探头检测土壤的电阻，然后经过信号转换电路把系统的电阻信号转化为电信号。再经过控制电路和放大器输出高低电平信号，单片机12通过判断其前端输出电信号的高低来控制继电器进而控制连接水箱水阀的通断13，从而完成是否对土壤进行浇水。正如上面所说水资源现在已经变得非常宝贵，所以理想的浇水方法是采用微灌，微灌，是按照作物需求，通过管道系统与安装在末级管道上的灌水器，将水和作物生长所需的养分以较小的流量，均匀、准确地直接输送到作物根部附近土壤的一种灌水方法。与传统的全面积湿润的地面灌和喷灌相比，微灌只以较小的流量湿润作物根区附近的部分土壤，因此，又称为技术 4的类型可以有地表滴灌、地下滴灌、微喷灌、涌泉灌四种。在这个实物设计中，考虑到成本和制作的难易，我们将采用地表滴灌的方法。各种微灌技术措施的共同特点是用塑料（或金属）低压管道，把小的灌溉水送到作物附近，再通过体积很小的塑料 或金属 滴头或微喷头，把水滴在或喷洒在作物根区,或在作物顶部形成雨雾,也有通过较细的塑料管把水直接注入根部附近土壤。这类灌水方法与和比较,灌水的流量小,持续时间长，间隔时间短,土壤湿度变幅小。根据许多国家试验结果,微灌比喷灌可水 30左右，比地面灌可水75左右。微灌采用的工作压力一般为 50150kPa， 。由于微灌可以使作物根区土壤始终处于有利于作物生长的水分状况， 。微灌还可以使土壤经常保持较高的含水量，所以还能用不能使用的矿化度较高的水进行灌溉地面灌溉和喷灌。雾灌除具有补充土壤水分作用外，还提高空气湿度、降温、防霜冻等调节小气候。 用透水管进行滴灌试验，始于 20 世纪 2030 年代 5。60年代末和 70 年代初,滴灌技术得到较大规模的采用,但由于堵塞问题成为进一步发展。滴灌 12对水质的要求很高，80 年代初开始，形成微喷灌，了堵塞问题。涌泉灌是将微灌系统上的微喷头或滴头去掉，代以一截短管，直接从管口涌水，对果树等进行局部灌溉，虽流量比微灌或滴灌要大，但能有效地防止堵塞问题。到 80 年代中期，全世界微灌面积 14虽仅有 42 万公顷，但已广泛用于灌溉果树、蔬菜、花卉、葡萄等作物。 4 参考文献1 J ，20，3 北京：， 3 4J土壤学进展，1989， 5 ：47：495 SU-8 粘合技术的微型压力、温度和湿度集成传感器C 北京：， 6 D ：， 7 马云霞温室，大棚节水微喷灌溉智能控制的研制与应用J农业机械化与电气化，2006 2 ：45468 P ：，zl） 9 J ScientiaHorticulturae 110 2006 292 29710.基于 AT89S51 单片机的微型土壤湿度检测仪设计 J ：， 1300 例 上册 M北京：北京航空航天大学出版社，200612 N ， 3 陈本华，张家宝，赵春生土壤湿度测量两种常用方法的对比及中子探测过程的标定J核农学通报，1995， 1 ：434514 马云霞温室，大棚节水微喷灌溉智能控制的研制与应用J农业机械化与电气化，2006 2 ：454615Gardneriand DKirkham1951Determination of soil moisture by neutron scattering；Soil Set，1-401开题报告盆花的自动浇水系统的设计与实现1 选题的背景、目的及意义当今社会，养花已经成为了人们的一种爱好，在业余时间这成为了一种陶冶情操的好方法。但是由于现在城市的生活节奏比较紧张，工作时间长、工作压力大，再加上时不时的要出差等原因，人们经常会忽略了种养的盆花，经常使花儿处在一种缺水的状态，当有时间去给盆花浇水时，又往往不知道该浇多少水才合适，浇水量不能够做到适度，使花儿处在一种不理想的生活环境中，让花儿不能健康生长，达不到一种好的观赏效果，或者生命力不强的花就这样枯萎或涝死了，影响的养花者的心情，同时也使养花者遭受了经济上的损失。如今水资源已经越来越匮乏了，21 世纪水资源已经变成一种宝贵的稀缺资源，虽然地球上的水总量很多，但是能被我们人类利用的淡水却非常的有限，我国的水资源也不容乐观，虽然总量位居世界第六，但人均量却只有世界人均量的四分之一，而且分布也很不均匀，因此水资源问题已不仅仅是资源问题，更是关系到国家经济、社会可持续发展和长治久安的重大战略问题。所以我们必须节约用水。考虑到水资源的短缺和重要性，高效的自动化控制节水灌溉技术不但能够有效的节约用水，同时也是现代化的体现，因此这次在给盆花浇水时采用的方式是目前国际上受到广泛认可和应用的微灌方法。微灌，是按照作物的要求，通过管道系统与安装在末级管道上的灌水器，将水和作物生长所需的养分以较小的流量，均匀、准确地直接输送到作物根部附近土壤的一种灌水方法。与传统的全面积湿润的地面灌和喷灌相比，微灌只以较小的流量湿润作物根区附近的部分土壤，因此，又称为局部灌溉技术。做到浇水适量是一个重要的部分，这就要求我们对盆中土壤的湿度有一个大致的掌握，采用单片机模糊智能控制系统1是一种切实可行的方法。系统的工作原理是利用土壤水分传感器测定土壤的含水量情况，并且把信号送到单片机，然后单片机根据其内置的模糊控制规则，把输入的信号进行模糊判决，根据判决结果作出是否进行灌溉以及灌溉多长时间。有了这个自动浇水系统，那你的盆花将会健康的生长了。2 相关研究的最新成果及动态 给盆花浇水首先要检测土壤的湿度2，目前国内外有很多种检测土壤湿度的仪器和系统3，有应用 SU-8 粘合技术的湿度传感器4，该传感器是由 SU-8 真空粘合技术制作的铂压阻压力传感器，铂电阻温度传感器和电容式湿度传感器组成；有基于 3G 和 WSN 的湿度采集系统5，该系统通过设置若干个无线传感器网络，构成无线传感器网络群，每个传感器网络由若干传感器节点和 1 个簇头节点组成，传感器节点采集的湿度数据通过无线射频电路传输到无线传感器网络的簇头，簇头节点再传输到无线中继节点，由中继节点发送到 3G 网络，最后传到土壤湿度监测中心，但该系统成本很高，不适合做家庭式的盆花浇水器；有基于 GPRS 短信息方式的土壤湿度检测系统6，本系统由数据采集部分、数据发送和无线通信部分、数据接收及处理部分等组成。通过传感器采集的数据存人单片机 AT89C2051 内；单片机再通过无线通讯模块 GR47 发送和接收数据，下位机主要完成采集数据、分时存储和上、下位机通信，通过串行接口和电平转换电路与 GSM 联接，实现以公众网为平台，通过电信公众网络7传输数据；有基于 AT89S51 单片机的微型土壤湿度检测仪8，微型土壤检测仪的信号处理系统包括土壤湿度传感器、MD采集电路、单片机和微型液晶显示器。其工作过程是：土壤湿度传感器将湿度信号送至 AD 采集电路9，经 AD 转换后，所得数字信号送入单片机进行数据处理，最后将处理结果发送到微型液晶显示器显示。作为节水性很强的微灌技术，目前已经在国内外得到的广泛认同和使用。微灌技术很早就开始有了，但最近一二十年它得到了较快的发展，目前微灌技术用的比较普遍的主要有美国、西班牙、澳大利亚、南非和以色列等国家。我国自 1975 年以后也开始尝试使用微灌技术，经历了一个引进、消化的过程，最近几年由于国家的重视和实际的需要，各地都在大力发展节水灌溉，微灌在我国进入了快速增长阶段。3 课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线） 、研究难点及预期达到的目标土壤电阻值与其湿度有关10，潮湿时电阻值小，干燥时电阻值大，所以可以通过测定土壤的电阻值来衡量其湿度，这次设计采用的测量电路如图 1 所示，土壤电阻 R1 与电路内部电容 C1 构成 RC回路，又与 NE555 构成完整的振荡电路；同时，NE555 把 RC 振荡的波形输出为脉冲信号，方便于与数字控制系统连接以计算电路振荡频率，达到测量湿度的目的。图 1 湿度检测电路1.研究内容1、利用电阻-频率转换来测量土壤湿度。2、利用信号控制浇水装置。3、画出电路图。4、最后对于某种盆花能进行自动浇水的演示。2.技术路线1、了解土壤湿度的概念。2、根据土壤电阻值与其湿度有关的特性，来测量土壤的湿度。3、了解微灌的种类，有地表滴灌、地下滴灌、微喷灌和涌泉灌四种。4、能利用软件绘制土壤湿度测量的电路图。3.实现方法和步骤1、通过资料了解利用电阻测量土壤湿度这个方法的原理。2、设计电路电路，根据电路图准备好所需的原件，制作一个土壤湿度测量系统。3、选定某种花卉，根据植物种类、土壤种类来设置湿度值的上、下限。当土壤的湿度值湿度上限值时，系统停止浇灌。当土壤的湿度值 湿度下限值时，系统就进行浇灌。4、当土壤需要浇灌时，通过系统来控制出水装置进行灌溉。4.技术难点1、土壤电阻值与频率之间的转换。2、控制浇水装置。3、装水装置的设计。5.预期目标1、设计出一个土壤湿度测量系统来对土壤的湿度进行检测。2、根据测量结果控制浇水装置对土壤进行浇灌，以达到花卉所需的湿度。4 研究工作详细进度和安排2010 年 11 月 23 日2010 年 12 月 5 日 布置毕业设计任务，讲解毕业设计的方法和步骤，查找、分析相关文献资料； 2010 年 12 月 6 日2011 年 1 月 10 日 初步拟定系统采取的