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摘要：自动控制节水灌溉系统主要是由控制电路、土壤温度和湿度传感器、数据处理与采集电路、数字管的动态显示及声光警报等构成。该系统能将由土壤水分传感器探测到的模拟土壤水分数据转化为数字式数据，并以数字方式在液晶显示屏上进行显示，对于现代化农业具有重要意义。

关键词：AT89C52单片机；节水灌溉系统；智能

一、研究目的及主要内容

当前，全国农田灌溉总面积超过95%为地表灌溉量。改善地表灌溉工艺，提升地表灌溉灌溉效率，是解决我国缺水问题，实现灌溉农业可持续发展的关键。本文主要研究一种以微控制器为核心的节水灌溉系统。该方法具有结构简单，安全可靠，实时性好，敏感性高等特点。具有功率消耗小、使用方便等特点。采用 LED显示屏进行测试，测试结果直观。与常规的农用灌溉装置比较，其性价比高，抗干扰能力强，易于安装维护，测量准确，性价比高。实现了对各种类型的土壤的适当监测和适时适量的灌水。

二、硬件电路设计

（一）数据存储电路

AT89C52单片机具有128 MB内存，但在工程实践中，它的内存容量并不能满足要求。在此条件下，可以通过AT89C52的扩充能力来扩充外存。AT89C52系列的控制芯片的最大可达64 KB。通常情况下，资料记忆体分为静态与动态两种。在工程实践中，对内存进行扩充的需求并不大，通常都是使用静止内存。6264是一个8Kx8比特的静止内存扩充.

当AT89C52外部连接有 RAM的时候，P2端口将高8比特的内存输出到P0端口，P0端口将下8比特的地址与传输命令的字节或数据进行分频。P0端口首先输出一个8比特的低位地址信号，当 ALE激活时，将其锁定到一个外部的地址闩锁，随后P0端口用作一个数据总线，这里选择74LS373的地址锁存器；在图1中表示了6264与AT89C52单片机的接线方式：

（二）数据通信电路

在电脑中， CPU与外界的通讯有两种形式：平行通讯和串口通讯。平行通讯，也就是所有的资料都是同步传输的。串行通讯，也就是按一比特一比特的次序传输。串行通讯模式与并联通讯相比，其传输速率较低。串行通讯可以节约线路，尤其在资料量较大且需要长途传输的情况下，此优势更加明显。本系统采用串口通讯方式。有三种类型的异步串口通讯界面：

RS-232C接口、RS-449、RS-422和

RS-485接口以及20mA电流环。常用的为RS-232C。

RS-232C有其自身的电力规范，因为比 TTL线路先开发，其电平不为+5 V，也不为接地，为负，也就是“0”为+5 V至+15 V，“1”为-5 V至-15 V，故RS-232C不能与 TTL电平连接，在使用时一定要做好电平变换，以免烧毁 TTL线路，在使用中要小心。通常采用MAX232作为电平变换器。MAX232是美信公司为计算机RS-232C标准串口而特别研制的一种专用的、采用+5 V的直流电压的单片机控制系统。在图2中显示了MAX232的引脚图：

从T1IN和T2IN输入的 TTL/CMOS数据被变换为从T1OUT和T2OUT到计算机DB9的RS-232C数据。DB9插塞的RS-232C信号在R1IN的输入被变换为 TTL/CMOS信号之后，从R1OUT被输出。

（三）A/D转换接口电路

A/D信号处理是整个系统的前置信号处理过程中必不可少的一部分。数据获取就是从一个类比信源对一个信号进行采样，然后把它变成一个数字，再输入到电脑上的一个处理过程。所以，一个完整的数据获取系统应该包括：一个模拟多路变换器及信号调整电路、取样/保持放大、模数变换器、信道控制等。在图3中可以看到。

三、系统程序软件设计

主要程序的作用包括：设置土壤水分的上限和下限，在初始化该系统后，激活该土壤水分传感器测定该土层的水分状况，通过模糊化的方法来计算测定的水分值和设置的数值；如果被测得的数值超过了设置的数值，就会回到原来的位置，然后再来一次测试。当检测结果低于设计要求时，发出警报，自动开启喷灌装置，对无水地区进行灌水；在图4中给出了主要的软件实现流程。

四、总结

本文介绍了一种新型的基于 DSP芯片的硬件实现方案，该方案包括了信号的获取、信号的处理、最小系统的硬件和软件的实现。该系统的目的就是实现对土壤水分的测量，将其探测到的数据通过 A/D变换器传输到 A/D变换电路中，并将其输入到微控制器中，并将所监控的湿度数据进行显示；该系统利用了一种新型的基于神经网络的智能传感器网络，通过对传感器的采集和采集，建立了一种基于传感器的传感器网络。其最大的优点是适应性好，能够根据作物的需要适时、适量地进行灌溉；小改动后，还可以添加其它用途。

参考文献：

[1] 郭锋.基于单片机的大规模农业智能灌溉系统设计与实现[J].电子设计工程， 2021.DOI：10.14022/j.issn1674-6236.2021.09.008.

[2] 牛冠铮.基于单片机控制的农业智能灌溉系统中传感器应用研究[J].现代化农业， 2021.

[3] 翟红.基于单片机的农业智能节水灌溉系统设计[J].  2022（17）.

[4] 周永闯.基于智能控制的农业精准灌溉系统设计研究[J].农机化研究， 2023， 45（11）：132-135.