基于STC89C52的智能灌溉系统设计

邹声平 初光勇

摘 要：针对农村传统农业灌溉方式存在的灌溉技术落后、浪费资源等问题，提出以SCT89C52单片机为核心控制器，利用传感器进行温湿度采集、光照强度等多参数实时采集，同时单片机可以根据实际要求进行声光报警。经验证，设计的智能灌溉系统误差在5%以内且具有运行稳定，操作简易等特点，能满足农村农业灌溉控制要求。

关键词：传感器;LCD1602;灌溉系统;温湿度采集;STC89C52;光照强度

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2020）09-00-02

0 引 言

近年来，国家大力发展高效特色农业，“节水农业”已经成为农业生产最佳的效益和持续稳定发展的增长点[1-2]。传统的山地农作物灌溉仅仅依靠自然降雨或者漫灌等方式灌溉，这样就造成了灌溉不精确、水资源浪费，农作物根系也不能根据需求保持一定的水分，针对这些问题，设计研发了一种基于STC89C52结合作物生长参数[3-4]分析的精确灌溉系统解决方案，随时管理和控制农作物的生长数据，更好地实现智能化、精确化灌溉。

1 系统总体设计

智能灌溉系统总体设计方案如图1所示，系统由主控电路单片机、数据采集电路传感器、液晶显示及声光报警电路、灌溉电机控制电路组成。其中，土壤湿度检测传感器通过ADC0832模/数转换芯片[5]进行信号调理、温湿度传感器DHT11和GY-30光照传感器[4]将数据传送至主控单片机，LCD1602显示当前实时信息，采集到的数据经STC89C52处理后控制报警电路。

2 系统硬件电路设计

2.1 空气温湿度采集电路

数字温湿度传感器DHT11[6]是一款温湿度同时采集的数字型复合传感器。测温元件与感湿元件通过DATA端口与STC89C52相连。电路图如图2所示。

2.2 土壤湿度采集电路

土壤湿度传感器采用FC-28[7]，由不锈钢探针和防水探头构成，可长期对土壤进行测量。利用ADC0832模数转换模块[8]将土壤湿度传感器模拟量转化为数字量，当土壤湿度少时，探针间电阻会变大，AC值接近VCC值，当土壤湿度变大时，探针间电阻会迅速减少，此时AC的电压也会变小，电路图如图3所示。

2.3 光照强度采集电路

通过GY-30光照传感器实时检测农作物光照强度，芯片采用BH1750FVI，这是一款用于I2C总线接口[9]的数字型光传感器芯片，检测范围1～65 535 Lux，引脚原理如图4所示。

2.4 报警电路

当采集的土壤湿度数值低于管理员设定的范围时，LED灯D1和D2会亮，同时蜂鸣器报警电路开启，当采集数据在设定范围之间时，LED灯D3会亮，D1和D2熄灭，同时蜂鸣器关闭报警。报警电路设图5所示。

2.5 滴灌控制電路

当采集的土壤湿度低于设定值时，主控电路控制继电器闭合，直流电机开始抽水灌溉，当采集的土壤湿度高于设定的区间或在管理员设定的区间之内时，继电器断开，直流电机停止灌溉，如图6所示。

3 系统软件设计

系统程序流程如图7所示。

4 系统软硬件测试

智能灌溉系统实物样机如图8所示。图中：R表示空气湿度;T表示大气温度;W表示土壤湿度;L为光照强度;S是土壤上限设定值;X是土壤湿度下限设定值。为验证该系统检测数据与运行的精准度，将检测值与标准值做了对比，见表1所列。

从表1数据可以看出最大的误差为4.6%，系统的相对误差在±5%以内。证实了该系统具有很好的稳定性和可靠性和经济实用性。

5 结 语

本文设计的基于STC89C52的智能灌溉系统测量误差小、功能运行稳定、造价低、操作简单等特点，能满足农业农村作物生长灌溉控制要求。

注：本文通讯作者为初光勇。

参考文献

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