一种基于单片机的智能灌溉控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于单片机的智能灌溉控制系统，涉及灌溉技术领域。包括若干个智能灌溉控制器和监控计算机，若干个智能灌溉控制器通过以太网与监控计算机通信连接，智能灌溉控制器的土壤湿度传感器、空气湿度传感器、空气温度传感器、雨量传感器分别用于实时采集土壤水分、空气的湿度及温度、降雨量，经过A/D转换后传送至单片机进行模糊化处理，单片机根据模糊规则库进行模糊处理，将模糊处理后的信号传送至电磁阀驱动模块，电磁阀驱动模块根据接收的信号进行驱动灌溉管道电磁阀的开闭，实现灌溉智能控制。监控计算机根据各个区域的灌溉要求制定不同的灌溉方案，监控智能控制器进行小区域智能灌溉，从而轻松的实现大区域的灌溉自动化。
【专利说明】
一种基于单片机的智能灌溉控制系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及灌溉技术领域，尤其涉及一种基于单片机的智能灌溉控制系统。
【背景技术】
[0002]近年来，随着中国农业现代化建设的发展和园林绿化的普及，智能灌溉及其设备的研究开发逐渐被人们重视起来。喷灌、微灌等一些新型节能环保灌溉技术在我国的广泛应用，已经取得了良好的经济和社会效益，目前我国园林自动化灌溉基本上是采用时序控制的开环控制系统，其根本原因是国内外闭环控制系统的控制器设计成本和传感器价格过尚O
[0003]对于不同区域不同植被需要的灌溉方案不同，同时不同的地理环境植被需要的灌溉量也不同，现有的灌溉技术设备还未实现对多种情况下的进行灌溉，只是对小区域性、单一性的环境下进行灌溉，而对与多种地理区域、复杂环境不能实现统一灌溉，为此，对于多区域、多地理环境、不同植被的灌溉技术是亟需解决的技术问题。
【发明内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于单片机的智能灌溉控制系统，该系统科学有效的将智能灌溉控制器、监控计算机连接起来，监控计算机则根据各个区域的灌溉要求制定不同的灌溉方案，实时监控智能控制器进行小区域智能灌溉，从而轻松的实现大区域的灌溉自动化。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是:一种基于单片机的智能灌溉控制系统，包括若干个智能灌溉控制器和监控计算机，若干个智能灌溉控制器通过以太网与监控计算机通信连接，智能灌溉控制器包括单片机、土壤湿度传感器、空气湿度传感器、空气温度传感器、雨量传感器、电磁阀驱动模块、人机交互模块;所述土壤湿度传感器、空气湿度传感器、空气温度传感器、雨量传感器分别用于实时采集土壤水分、空气的湿度及温度、降雨量，经过A/D转换后传送至单片机进行模糊化处理，单片机根据模糊规则库进行模糊处理，将模糊处理后的信号传送至电磁阀驱动模块，电磁阀驱动模块根据接收的信号进行驱动灌溉管道电磁阀的开闭，实现灌溉智能控制;所述人机交互模块包括功能按键、以太网接口和显示器，分别用于功能参数设置、实现与监控计算机串行通信以及显示系统的数据和状态。
[0006]进一步优化的技术方案为所述电磁阀驱动模块包括继电器和隔离电路，继电器的输入端与单片机的一个控制输出端连接，继电器的输出端经隔离电路与灌溉管道的电磁阀控制连接，驱动电池发的开闭。
[0007]进一步优化的技术方案为所述单片机采用型号为MC9S12NE64的单片机。
[0008]进一步优化的技术方案为所述空气温度传感器采用型号为DS18B20数字温度传感器芯片。
[0009]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本实用新型中的单片机通过土壤湿度传感器、空气湿度传感器、空气温度传感器、雨量传感器实时采集各种环境数据，经过A/D转换、信号处理，在微处理器中进行模糊化处理，然后根据模糊规则库进行模糊推理，最后反模糊化得出精确的控制输出量，控制电磁阀打开灌溉管道进行一个小区域的精确灌溉、节约灌溉。因此，在天气热、空气湿度低、土壤湿度低的情况下，灌溉的时间会相应的增长;而在空气温度较、空气湿度大、土壤湿度大的情况下，灌溉时间会相对的缩短；出现降雨的特殊情况，控制器会不进行灌溉或者缩短灌溉时间。科学有效的将智能灌溉控制器、监控计算机连接起来，监控计算机则根据各个区域的灌溉要求制定不同的灌溉方案，实时监控智能控制器进行小区域智能灌溉，从而轻松的实现大区域的灌溉自动化。不同的智能灌溉控制器根据植被的种类不同对灌溉需求的不同以及地理环境的不同，结合上级监视计算机所发送来的控制指令，调整模糊规则库。从而实现具有气候和地形的自适应能力的精量灌溉，硬件设计基于低成本、快速性和高可靠性的单芯片以太网MCU，同时还基于TCP/IP协议以太网接入，可以接入Internet构建大型灌溉网络系统。
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型智能灌溉控制器的原理框图；
[0011 ]图2是本实用新型智能灌溉控制器流程图。
【具体实施方式】
[0012]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0013]本实用新型公开了一种基于单片机的智能灌溉控制系统，包括若干个智能灌溉控制器和监控计算机，若干个智能灌溉控制器通过以太网与监控计算机通信连接，如图1所示，智能灌溉控制器包括单片机、土壤湿度传感器、空气湿度传感器、空气温度传感器、雨量传感器、电磁阀驱动模块、人机交互模块;所述土壤湿度传感器、空气湿度传感器、空气温度传感器、雨量传感器分别用于实时采集土壤水分、空气的湿度及温度、降雨量，经过A/D转换后传送至单片机进行模糊化处理，单片机根据模糊规则库进行模糊处理，将模糊处理后的信号传送至电磁阀驱动模块，电磁阀驱动模块根据接收的信号进行驱动灌溉管道电磁阀的开闭，实现灌溉智能控制;所述人机交互模块包括功能按键、以太网接口和显示器，分别用于功能参数设置、实现与监控计算机串行通信以及显示系统的数据和状态。智能灌溉控制器通过RJ-45以太网接口跟上层监控计算机进行以太网连接，通过以太网把实时的环境数据和控制数据传送到监视计算机，监视计算机可以通过分析各个控制器传送来的数据，监视各个控制器的工作过程。同时，控制器还可以实行手动操作。人机交互模块的功能按键和显示器，可以显示时间和实时的空气温度、湿度以及土壤湿度，方便人工调试和日常检修维护。
[0014]进一步优化的实施例为所述电磁阀驱动模块包括继电器和隔离电路，继电器的输入端与单片机的一个控制输出端连接，继电器的输出端经隔离电路与灌溉管道的电磁阀控制连接，驱动电池发的开闭。
[0015]进一步优化的实施例为所述单片机采用型号为MC9S12NE64的单片机。采用Motorola的MC9S12NE64单片机作为控制器是非常理想的，它拥有专门的模糊控制指令，大大简化了模糊控制的程序，提高了程序的执行速度；同时它具有标准化的以太网接口模块，轻而易举的实现和监控计算机/上位机(总控制室)的网络连接。
[0016]进一步优化的实施例为所述空气温度传感器采用型号为DS18B20数字温度传感器芯片。DS18B20是新型单总线数字温度传感器，主要特点为:直接将数字信号传给单片机，无需A/D转换电路;温度检测范围为-55?125°C，精度为±0.5°C，分辨力为9?12位;采用单线接口方式与单片机连接，即可实现同DS18B20的双向通信；片内自带ROM和RAM，可方便地通过ROM和RAM操作指令实现对DSl 8B20的读写。
[0017]土壤湿度传感器一般是采集土壤的水吸力大小信号，也叫土壤水分传感器。通过土壤湿度传感器来测量土壤的湿度，我们可以知道真正的灌溉需求和土壤的保水能力。本系统选用Progres公司的专业土壤湿度传感器，它把土壤水吸力的大小转化为标准的4-20mA电流信号。
[0018]如图2所示，主程序首先完成初始化，设置了单片机的各种工作方式，设置显示缓存和数据缓存地址，对REM和ROM写入各种数据，方便程序的调用，比如向ROM写入模糊规则的控制字符串等;按键检测把被按的按键读入单片机，经按键设定，判断出按键的功能;传感器参数检测模块利用定时中断的运行方式完成对各个传感器的参数的检测，并进行AD转换，将参数数据存储在单片机中；控制算法和控制输出模块首先通过对空气温湿度传感器、土壤湿度传感器以及雨量传感器所检测到的参数数据进行模糊化处理，把精确数据变成模糊输入量，再经模糊推理，把把各个模糊输入量通过实现规则库确定灌溉的模糊输出量，最后通过反模糊化，把模糊输出量变换成精确的灌溉时间，实施智能灌溉；以太网通讯模块主要完成与上位监视计算机的通讯，接收监视计算机发送来的控制指令并把实时的植被的成长环境数据和相应的灌溉信息发送到监视计算机。实现了控制器对空气温湿度、土壤湿度的检测和按键输入，以及相应的显示功能;在控制算法方面，重点使用了模糊控制方法，提高了控制器的控制效果。
【主权项】
1.一种基于单片机的智能灌溉控制系统，其特征在于:包括若干个智能灌溉控制器和监控计算机，若干个智能灌溉控制器通过以太网与监控计算机通信连接，智能灌溉控制器包括单片机、土壤湿度传感器、空气湿度传感器、空气温度传感器、雨量传感器、电磁阀驱动模块、人机交互模块;所述土壤湿度传感器、空气湿度传感器、空气温度传感器、雨量传感器分别用于实时采集土壤水分、空气的湿度及温度、降雨量，经过A/D转换后传送至单片机进行模糊化处理，单片机根据模糊规则库进行模糊处理，将模糊处理后的信号传送至电磁阀驱动模块，电磁阀驱动模块根据接收的信号进行驱动灌溉管道电磁阀的开闭，实现灌溉智能控制;所述人机交互模块包括功能按键、以太网接口和显示器，分别用于功能参数设置、实现与监控计算机串行通信以及显示系统的数据和状态。2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的智能灌溉控制系统，其特征在于:所述电磁阀驱动模块包括继电器和隔离电路，继电器的输入端与单片机的一个控制输出端连接，继电器的输出端经隔离电路与灌溉管道的电磁阀控制连接，驱动电池发的开闭。3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的智能灌溉控制系统，其特征在于:所述单片机采用型号为MC9S12NE64的单片机。4.根据权利要求1所述的一种基于单片机的智能灌溉控制系统，其特征在于:所述空气温度传感器采用型号为DS18B20数字温度传感器芯片。
【文档编号】A01G25/16GK205511341SQ201620140324
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月24日
【发明人】张君, 吴德钜
【申请人】张君