| 【中文题名】 | 基于单片机的葡萄节水灌溉自动控制系统的设计与研究 |
| 【英文题名】 | Design and Research of Automatic Control System for Grape Water-Saving Irrigation Based on Micro-controller |
| 【学科专业】 | 农业电气化与自动化 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-10-9 |
| 【中关键词】 | 节水灌溉,控制模型,单片机,自动控制,, |
| 【英关键词】 | Water-saving irrigation,micro-controller,control-model,automatic control, |
| 【分类导航】 | 农业科学>农业工程>农田水利>灌溉制度与管理>> |
| 【论文摘要】 |
自动控制节水灌溉技术代表了农业现代化的发展状况，灌溉系统自动化水平比较低下是制约我过高效农业发展的主要原因。本文就此问题研究了基于单片机的节水灌溉自动控制系统，系统对光照，温度，湿度等环境因素进行监控，并按照作物的要求进行适时，适量的灌水，其核心是单片机和PC机构成的控制部分，主要对夏季葡萄结果期环境因子与灌水量之间的关系，灌溉控制技术以及系统的硬件设计，软件编程各个部分进行了深入的研究。
控制部分采用了上下位机的形式，以单片机为核心，研制了一种基于单片机的节水灌溉自动控制系统。介绍了系统总体结构、单片机系统主机电路、数据采集处理电路、I／O口的扩展电路、通信接口等以及软件的设计。为了进行大规模灌溉工程的监控，采用分布式控制模式，以提高控制系统可靠性、降低控制系统成本。系统能够实现自动灌溉，具备警示、实时时钟、历史数据查询、数据上传以及双向通信等功能。
另外本文利用多元回归的方法建立了光照、空气温度、空气相对湿度与作物所需灌溉量之间关系的控制模型。该模型可以在工作人员的监督下，指导实际生产灌溉。
该套基于单片机控制的节水灌溉自动控制系统制造成本低，体积小，安装方便，抗干扰性强... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
5-6 |
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Abstract |
6-9 |
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第一章 绪论 |
9-16 |
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1.1 研究背景 |
9-10 |
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1.1.1 水资源的重要性 |
9 |
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1.1.2 农业高效节水的必要性 |
9-10 |
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1.1.3 节水农业概述 |
10 |
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1.2 国内外节水农业研究状况和发展趋势 |
10-13 |
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1.2.1 国内节水农业研究状况和发展趋势 |
10-12 |
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1.2.2 国外节水农业研究状况和发展趋势 |
12-13 |
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1.3 课题研究的目的和意义 |
13-14 |
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1.4 研究内容 |
14-16 |
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第二章 系统概述 |
16-23 |
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2.1 灌溉系统概述 |
16 |
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2.2 系统的总体结构 |
16-19 |
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2.2.1 上位机功能说明 |
18 |
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2.2.2 下位机功能说明 |
18-19 |
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2.3 通信协议 |
19-22 |
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2.3.1 物理连接 |
19-21 |
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2.3.2 数据格式 |
21-22 |
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2.4 本章小结 |
22-23 |
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第三章 系统硬件的设计与研究 |
23-48 |
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3.1 系统的硬件组成与设计 |
23-36 |
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3.1.1 中心监控计算机的定位 |
23 |
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3.1.2 基于单片机的智能控制器的结构框图 |
23-24 |
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3.1.3 主模块设计 |
24-28 |
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3.1.3.1 单片机的选择 |
24-25 |
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3.1.3.2 外部时钟电路 |
25-27 |
|
3.1.3.3 “看门狗”电路 |
27-28 |
|
3.1.4 数据采集功能模块设计 |
28-29 |
|
3.1.5 输出模块设计 |
29-31 |
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3.1.6 数据通信模块设计 |
31-32 |
|
3.1.7 人机接口模块设计 |
32-34 |
|
3.1.8 系统供电模块设计 |
34-36 |
|
3.2 传感器与固态继电器的选用与性能 |
36-44 |
|
3.2.1 水分传感器的选用与性能以及使用方法 |
36-38 |
|
3.2.2 土壤温度传感器的选用与性能 |
38 |
|
3.2.3 空气温度传感器的选用与性能 |
38-42 |
|
3.2.4 空气湿度传感器的选用与性能 |
42 |
|
3.2.5 净辐射传感器的选用与性能 |
42-43 |
|
3.2.6 风速传感器的选用与性能 |
43 |
|
3.2.7 流量传感器的选用与性能 |
43 |
|
3.2.8 压力传感器的选用与性能 |
43-44 |
|
3.2.9 固态继电器 |
44 |
|
3.3 关键技术研制 |
44-45 |
|
3.4 硬件可靠性设计 |
45-46 |
|
3.5 本章小结 |
46-48 |
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第四章 灌溉系统控制软件设计 |
48-62 |
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4.1 节电工作模式设计 |
48-49 |
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4.2 灌溉主程序设计 |
49-50 |
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4.3 数据滤波程序设计 |
50-52 |
|
4.4 键盘显示程序设计 |
52-54 |
|
4.4.1 键盘中断子程序 |
52-53 |
|
4.4.2 按键处理子程序设计 |
53-54 |
|
4.5 标度变换 |
54-55 |
|
4.6 通信软件设计 |
55-60 |
|
4.6.1 下位机通信程序设计 |
56-58 |
|
4.6.2 上位机通信程序设计 |
58-60 |
|
4.7 软件可靠性设计 |
60-61 |
|
4.8 本章小结 |
61-62 |
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第五章 夏季葡萄结果期灌溉量控制模型的研究 |
62-79 |
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5.1 灌溉量控制模型的影响因素 |
62-63 |
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5.2 灌溉量的计算方法 |
63-64 |
|
5.3 作物蒸腾量和棵间蒸发量的计算 |
64-66 |
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5.4 实验安排 |
66-67 |
|
5.5 葡萄园内环境因子的日变化规律 |
67-70 |
|
5.6 回归方程的建立 |
70-77 |
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5.6.1 蒸腾速率与环境因子的相关分析 |
70 |
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5.6.2 葡萄蒸腾速率与环境因子之间的变化规律 |
70-75 |
|
5.6.2.1 蒸腾速率的日变化规律 |
71 |
|
5.6.2.2 光照对蒸腾速率的影响 |
71-72 |
|
5.6.2.3 空气湿度对蒸腾速率的影响 |
72-74 |
|
5.6.2.4 空气温度对蒸腾速率的影响 |
74 |
|
5.6.2.5 蒸腾速率与环境因子之间的关系 |
74-75 |
|
5.6.3 蒸腾速率与环境因子的回归方程 |
75-77 |
|
5.7 灌溉量的计算模型 |
77 |
|
5.8 本章小结 |
77-79 |
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第六章 总结与展望 |
79-80 |
|
参考文献 |
80-84 |
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致谢 |
84-85 |
|
在读期间发表论文 |
85 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.159709 |
