投入式液位計在農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)中的設(shè)計與應(yīng)用
發(fā)布時間：2020-08-03 09:01:15編輯：安量儀表瀏覽:
一、引言
隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)，傳統(tǒng)的的大水溫灌的農(nóng)業(yè)灌溉方式已經(jīng)不能夠滿足現(xiàn)在農(nóng)業(yè)的需要，因為傳統(tǒng)型的人工操縱不僅費時費力效率低，并且資源浪費嚴(yán)重，因此在農(nóng)業(yè)灌溉急需要一種系統(tǒng)化的控制設(shè)備。為此一種基于單片機的智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)裝置應(yīng)運而生。該系統(tǒng)包含了控制模塊、傳感模塊、輸入顯示模塊和灌溉模塊，四大模塊共同作用實現(xiàn)智能灌溉功能。本裝置采用采用單片機將土壤濕度與設(shè)置的上下限值相相對校驗是否需要澆水，土壤濕度傳感器及時監(jiān)測濕度并在LED 顯示屏上顯示，通過投入式液位計控制灌溉量，進(jìn)而通過控制模塊控制水泵實現(xiàn)智能灌溉。
二、總體設(shè)計方案
系統(tǒng)包含智能灌溉和定時灌溉兩種模式，以便滿足用戶的不同需求。智能灌溉模式下，行使數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行植物識別，同時與互聯(lián)網(wǎng)相連自動設(shè)置該植物所需的濕度范圍( 如60% ～ 80%) ，用戶也可以在按鍵模塊中手動輸入想要設(shè)定的濕度上下值，系統(tǒng)設(shè)定信息可在LED 顯示屏上查看。由單片機接受該范圍并控制土壤濕度傳感器進(jìn)行濕度檢測，一旦檢測到濕度低于60%，系統(tǒng)控制電磁閥打開開關(guān)，調(diào)用水箱中的水進(jìn)行灌溉，當(dāng)土壤濕度的測量值高于80% 時則終止灌溉。在定時模式下，由用戶設(shè)定灌溉的起止時刻，根據(jù)所設(shè)置的起止時刻進(jìn)行灌溉。但在此期間當(dāng)土壤濕度到達(dá)上限值時，對植物開啟灌溉保護模式，即便未到停止灌溉時刻也要終止灌溉。行使液位傳感器控制水箱液位，液位低時系統(tǒng)報警提示補充水箱。
三、系統(tǒng)硬件軟件設(shè)計
1、系統(tǒng)硬件設(shè)計。本系統(tǒng)一共分為四個模塊: 控制模塊、傳感模塊、輸入顯示模塊和灌溉模塊。控制模塊主要由AT89C51 單片機構(gòu)成，傳感模塊主要由濕度傳感器( 可用DHT11，不限于此型號) 構(gòu)成，輸入顯示模塊主要由鍵盤和液晶顯示屏( 可用LCD1602，不限于此型號) 構(gòu)成，灌溉模塊主要由繼電器、電磁閥、灑水噴頭、水箱、液位傳感器( 可用CYW11，不限于此型號) 構(gòu)成，同時在51 單片機和電磁繼電器之間增加S8050NPN 管來驅(qū)動。
①單片機控制模塊。本裝置將單片機控制模塊作為核心組成片面，選用AT89C51 單片機為控制器件，通過為該單片機配置相應(yīng)的外圍電路來實現(xiàn)系統(tǒng)功能。AT89C51 單片機的性能強大、容易學(xué)習(xí)，語法結(jié)構(gòu)較為簡單。雖然51 單片機是8 位機，但其處理精度與速度可以滿足本裝置的設(shè)計要求，且低廉的價格有利于降低成本，使得本裝置大批量生產(chǎn)。本系統(tǒng)通過外接數(shù)模轉(zhuǎn)化器對濕度傳感器所檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，外接矩陣鍵盤與LED 液晶顯示屏實現(xiàn)對濕度范圍的設(shè)定與顯示。采用外部中斷，當(dāng)濕度及液位到達(dá)上下限值時，CPU 將作出相關(guān)回應(yīng)。
②傳感模塊。在土壤濕度檢測上，選用DHT11 濕度傳感器為傳感元件。該傳感器響應(yīng)空氣濕度范圍為20 ～ 90ＲH、溫度范圍為0 ～ 60℃，具有較高的精度、良好的穩(wěn)定性、輕巧的體積，滿足本裝置的需求。將傳感器直接與5V 電源相連，實現(xiàn)0 ～ 100%的土壤相對濕度檢測，并通過A/D 轉(zhuǎn)換將數(shù)據(jù)傳送給51 單片機，單片機接收到數(shù)據(jù)后，對是否需要灌溉進(jìn)行校驗。由于DHT11 傳感器長期暴露在太陽光下易使性能降低，因此在使用過程中應(yīng)當(dāng)注意避免陽光直射。
