一種基于單片機的智能灌溉控制系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于單片機的智能灌溉控制系統，涉及灌溉技術領域。包括若干個智能灌溉控制器和監控計算機，若干個智能灌溉控制器通過以太網與監控計算機通信連接，智能灌溉控制器的土壤濕度傳感器、空氣濕度傳感器、空氣溫度傳感器、雨量傳感器分別用于實時采集土壤水分、空氣的濕度及溫度、降雨量，經過A/D轉換后傳送至單片機進行模糊化處理，單片機根據模糊規則庫進行模糊處理，將模糊處理后的信號傳送至電磁閥驅動模塊，電磁閥驅動模塊根據接收的信號進行驅動灌溉管道電磁閥的開閉，實現灌溉智能控制。監控計算機根據各個區域的灌溉要求制定不同的灌溉方案，監控智能控制器進行小區域智能灌溉，從而輕松的實現大區域的灌溉自動化。
【專利說明】
一種基于單片機的智能灌溉控制系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及灌溉技術領域，尤其涉及一種基于單片機的智能灌溉控制系統。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著中國農業現代化建設的發展和園林綠化的普及，智能灌溉及其設備的研究開發逐漸被人們重視起來。噴灌、微灌等一些新型節能環保灌溉技術在我國的廣泛應用，已經取得了良好的經濟和社會效益，目前我國園林自動化灌溉基本上是采用時序控制的開環控制系統，其根本原因是國內外閉環控制系統的控制器設計成本和傳感器價格過尚O
[0003]對于不同區域不同植被需要的灌溉方案不同，同時不同的地理環境植被需要的灌溉量也不同，現有的灌溉技術設備還未實現對多種情況下的進行灌溉，只是對小區域性、單一性的環境下進行灌溉，而對與多種地理區域、復雜環境不能實現統一灌溉，為此，對于多區域、多地理環境、不同植被的灌溉技術是亟需解決的技術問題。
【發明內容】
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種基于單片機的智能灌溉控制系統，該系統科學有效的將智能灌溉控制器、監控計算機連接起來，監控計算機則根據各個區域的灌溉要求制定不同的灌溉方案，實時監控智能控制器進行小區域智能灌溉，從而輕松的實現大區域的灌溉自動化。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是:一種基于單片機的智能灌溉控制系統，包括若干個智能灌溉控制器和監控計算機，若干個智能灌溉控制器通過以太網與監控計算機通信連接，智能灌溉控制器包括單片機、土壤濕度傳感器、空氣濕度傳感器、空氣溫度傳感器、雨量傳感器、電磁閥驅動模塊、人機交互模塊;所述土壤濕度傳感器、空氣濕度傳感器、空氣溫度傳感器、雨量傳感器分別用于實時采集土壤水分、空氣的濕度及溫度、降雨量，經過A/D轉換后傳送至單片機進行模糊化處理，單片機根據模糊規則庫進行模糊處理，將模糊處理后的信號傳送至電磁閥驅動模塊，電磁閥驅動模塊根據接收的信號進行驅動灌溉管道電磁閥的開閉，實現灌溉智能控制;所述人機交互模塊包括功能按鍵、以太網接口和顯示器，分別用于功能參數設置、實現與監控計算機串行通信以及顯示系統的數據和狀態。
[0006]進一步優化的技術方案為所述電磁閥驅動模塊包括繼電器和隔離電路，繼電器的輸入端與單片機的一個控制輸出端連接，繼電器的輸出端經隔離電路與灌溉管道的電磁閥控制連接，驅動電池發的開閉。
[0007]進一步優化的技術方案為所述單片機采用型號為MC9S12NE64的單片機。
[0008]進一步優化的技術方案為所述空氣溫度傳感器采用型號為DS18B20數字溫度傳感器芯片。
[0009]采用上述技術方案所產生的有益效果在于:本實用新型中的單片機通過土壤濕度傳感器、空氣濕度傳感器、空氣溫度傳感器、雨量傳感器實時采集各種環境數據，經過A/D轉換、信號處理，在微處理器中進行模糊化處理，然后根據模糊規則庫進行模糊推理，最后反模糊化得出精確的控制輸出量，控制電磁閥打開灌溉管道進行一個小區域的精確灌溉、節約灌溉。因此，在天氣熱、空氣濕度低、土壤濕度低的情況下，灌溉的時間會相應的增長;而在空氣溫度較、空氣濕度大、土壤濕度大的情況下，灌溉時間會相對的縮短；出現降雨的特殊情況，控制器會不進行灌溉或者縮短灌溉時間。科學有效的將智能灌溉控制器、監控計算機連接起來，監控計算機則根據各個區域的灌溉要求制定不同的灌溉方案，實時監控智能控制器進行小區域智能灌溉，從而輕松的實現大區域的灌溉自動化。不同的智能灌溉控制器根據植被的種類不同對灌溉需求的不同以及地理環境的不同，結合上級監視計算機所發送來的控制指令，調整模糊規則庫。從而實現具有氣候和地形的自適應能力的精量灌溉，硬件設計基于低成本、快速性和高可靠性的單芯片以太網MCU，同時還基于TCP/IP協議以太網接入，可以接入Internet構建大型灌溉網絡系統。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型智能灌溉控制器的原理框圖；
[0011 ]圖2是本實用新型智能灌溉控制器流程圖。
【具體實施方式】
[0012]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0013]本實用新型公開了一種基于單片機的智能灌溉控制系統，包括若干個智能灌溉控制器和監控計算機，若干個智能灌溉控制器通過以太網與監控計算機通信連接，如圖1所示，智能灌溉控制器包括單片機、土壤濕度傳感器、空氣濕度傳感器、空氣溫度傳感器、雨量傳感器、電磁閥驅動模塊、人機交互模塊;所述土壤濕度傳感器、空氣濕度傳感器、空氣溫度傳感器、雨量傳感器分別用于實時采集土壤水分、空氣的濕度及溫度、降雨量，經過A/D轉換后傳送至單片機進行模糊化處理，單片機根據模糊規則庫進行模糊處理，將模糊處理后的信號傳送至電磁閥驅動模塊，電磁閥驅動模塊根據接收的信號進行驅動灌溉管道電磁閥的開閉，實現灌溉智能控制;所述人機交互模塊包括功能按鍵、以太網接口和顯示器，分別用于功能參數設置、實現與監控計算機串行通信以及顯示系統的數據和狀態。智能灌溉控制器通過RJ-45以太網接口跟上層監控計算機進行以太網連接，通過以太網把實時的環境數據和控制數據傳送到監視計算機，監視計算機可以通過分析各個控制器傳送來的數據，監視各個控制器的工作過程。同時，控制器還可以實行手動操作。人機交互模塊的功能按鍵和顯示器，可以顯示時間和實時的空氣溫度、濕度以及土壤濕度，方便人工調試和日常檢修維護。
[0014]進一步優化的實施例為所述電磁閥驅動模塊包括繼電器和隔離電路，繼電器的輸入端與單片機的一個控制輸出端連接，繼電器的輸出端經隔離電路與灌溉管道的電磁閥控制連接，驅動電池發的開閉。
[0015]進一步優化的實施例為所述單片機采用型號為MC9S12NE64的單片機。采用Motorola的MC9S12NE64單片機作為控制器是非常理想的，它擁有專門的模糊控制指令，大大簡化了模糊控制的程序，提高了程序的執行速度；同時它具有標準化的以太網接口模塊，輕而易舉的實現和監控計算機/上位機(總控制室)的網絡連接。
[0016]進一步優化的實施例為所述空氣溫度傳感器采用型號為DS18B20數字溫度傳感器芯片。DS18B20是新型單總線數字溫度傳感器，主要特點為:直接將數字信號傳給單片機，無需A/D轉換電路;溫度檢測范圍為-55?125°C，精度為±0.5°C，分辨力為9?12位;采用單線接口方式與單片機連接，即可實現同DS18B20的雙向通信；片內自帶ROM和RAM，可方便地通過ROM和RAM操作指令實現對DSl 8B20的讀寫。
[0017]土壤濕度傳感器一般是采集土壤的水吸力大小信號，也叫土壤水分傳感器。通過土壤濕度傳感器來測量土壤的濕度，我們可以知道真正的灌溉需求和土壤的保水能力。本系統選用Progres公司的專業土壤濕度傳感器，它把土壤水吸力的大小轉化為標準的4-20mA電流信號。
[0018]如圖2所示，主程序首先完成初始化，設置了單片機的各種工作方式，設置顯示緩存和數據緩存地址，對REM和ROM寫入各種數據，方便程序的調用，比如向ROM寫入模糊規則的控制字符串等;按鍵檢測把被按的按鍵讀入單片機，經按鍵設定，判斷出按鍵的功能;傳感器參數檢測模塊利用定時中斷的運行方式完成對各個傳感器的參數的檢測，并進行AD轉換，將參數數據存儲在單片機中；控制算法和控制輸出模塊首先通過對空氣溫濕度傳感器、土壤濕度傳感器以及雨量傳感器所檢測到的參數數據進行模糊化處理，把精確數據變成模糊輸入量，再經模糊推理，把把各個模糊輸入量通過實現規則庫確定灌溉的模糊輸出量，最后通過反模糊化，把模糊輸出量變換成精確的灌溉時間，實施智能灌溉；以太網通訊模塊主要完成與上位監視計算機的通訊，接收監視計算機發送來的控制指令并把實時的植被的成長環境數據和相應的灌溉信息發送到監視計算機。實現了控制器對空氣溫濕度、土壤濕度的檢測和按鍵輸入，以及相應的顯示功能;在控制算法方面，重點使用了模糊控制方法，提高了控制器的控制效果。
【主權項】
1.一種基于單片機的智能灌溉控制系統，其特征在于:包括若干個智能灌溉控制器和監控計算機，若干個智能灌溉控制器通過以太網與監控計算機通信連接，智能灌溉控制器包括單片機、土壤濕度傳感器、空氣濕度傳感器、空氣溫度傳感器、雨量傳感器、電磁閥驅動模塊、人機交互模塊;所述土壤濕度傳感器、空氣濕度傳感器、空氣溫度傳感器、雨量傳感器分別用于實時采集土壤水分、空氣的濕度及溫度、降雨量，經過A/D轉換后傳送至單片機進行模糊化處理，單片機根據模糊規則庫進行模糊處理，將模糊處理后的信號傳送至電磁閥驅動模塊，電磁閥驅動模塊根據接收的信號進行驅動灌溉管道電磁閥的開閉，實現灌溉智能控制;所述人機交互模塊包括功能按鍵、以太網接口和顯示器，分別用于功能參數設置、實現與監控計算機串行通信以及顯示系統的數據和狀態。2.根據權利要求1所述的一種基于單片機的智能灌溉控制系統，其特征在于:所述電磁閥驅動模塊包括繼電器和隔離電路，繼電器的輸入端與單片機的一個控制輸出端連接，繼電器的輸出端經隔離電路與灌溉管道的電磁閥控制連接，驅動電池發的開閉。3.根據權利要求1所述的一種基于單片機的智能灌溉控制系統，其特征在于:所述單片機采用型號為MC9S12NE64的單片機。4.根據權利要求1所述的一種基于單片機的智能灌溉控制系統，其特征在于:所述空氣溫度傳感器采用型號為DS18B20數字溫度傳感器芯片。
【文檔編號】A01G25/16GK205511341SQ201620140324
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月24日
【發明人】張君, 吳德鉅
【申請人】張君