【電子信息工程畢業(yè)設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)綜述 開題報(bào)告】盆花自動(dòng)澆水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（可編輯）

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【電子信息工程畢業(yè)設(shè)計(jì)+文獻(xiàn)綜述+開題報(bào)告】盆花自動(dòng)澆水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（20_ _屆）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)盆花自動(dòng)澆水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘 要對(duì)于不同的層測(cè)量的土壤濕氣，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)波形比率 SWR 理論的管通入土壤濕氣被設(shè)計(jì)了。本文介紹了工作原理和土壤濕氣傳感器探針結(jié)構(gòu)。 由對(duì)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)性研究， SWR-4 管通入土壤 miosture傳感器測(cè)量的土壤濕氣與那比較取決于標(biāo)準(zhǔn)烘干的方法。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示，管通入土壤濕氣傳感器有好反復(fù)性，與測(cè)定重量的價(jià)值的好交互作用和高精確度。 通過在領(lǐng)域的實(shí)時(shí)監(jiān)視，它表示，測(cè)量結(jié)果與液體運(yùn)動(dòng)法律達(dá)成協(xié)議.精量灌溉是在節(jié)水農(nóng)業(yè)中的重要實(shí)踐種植制度，允許生產(chǎn)者最大限度地發(fā)揮生產(chǎn)力，同時(shí)節(jié)省水。主要問題，正是確定作物需水量和灌溉正確的策略，并達(dá)到實(shí)時(shí)和適量的水，并在需要的地方自動(dòng)灌溉?？紤]到，一個(gè)精確的灌溉系統(tǒng)，在這個(gè)文件無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和模糊控制技術(shù)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了這些問題。在ZigBee 的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是用于傳輸控制信號(hào)的灌溉，土壤水勢(shì)信號(hào)和微氣象資料，包括氣溫，相對(duì)濕度，太陽(yáng)輻射，風(fēng)速等。土壤水勢(shì)和作物蒸散量計(jì)算的 FAO56 彭曼公- Monteith 公式值作為模糊控制器的輸入變量，多因素控制規(guī)則庫(kù)是為模糊控制灌溉系統(tǒng)建立。試驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有許多優(yōu)點(diǎn)，如經(jīng)濟(jì)，實(shí)用，高可靠性的通訊和控制精度。特別是，這個(gè)系統(tǒng)是相當(dāng)中型和小型精量灌溉面積合適。土壤水分駐波接入管灌溉無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，模糊控制ZigBee） 。Potted Plant Design and Implementation of automatic watering systemsAbstractFor measuring soil moisture of different layers．a(chǎn) tube access soil moisture based on standing wave ratio SWR theory has been designed．TlliS Paper introduced the working principle and the probe structure of soil moisture seusoL By experimental research in field，the soil moisture measured by SWR-4 tube access soil moisture sensor Was compared with that determined by standard oven drying method．The experiment result shows that the tube aCCeSS soil moisture sensor has good repeatability,good correlation with gravimetric value and high accuracy．‰ugh real time monitoring in the field．It shows that the measurement results accord with liquid movement law．In 8051 as the core of the automatic fuzzy intelligent irrigation controller, according to the soil moisture sensor detects moisture, fuzzy control rules by implementing effective control of the solenoid valve, while the controller can set the cycle time irrigation. High stability of the controller to adapt to a variety of crops irrigation.Precision irrigation is an important practice in water-saving agriculture croppingsystem which allows producers to imize their productivity while saving water. And the major concerns are precisely determining the crop water requirement and the proper strategy of irrigation, and reach real-time and automatic irrigation with proper quantities of water and in place of need. Taking these concerns into consideration, a precision irrigation system based on wireless sensor networks WSN and fuzzycontrol technology was designed in this paper. The ZigBee-WSN was used to transmit the irrigation control signal, the soil water potential signal and micrometeorological information including air temperature, relative humidity, solar radiation, wind velocity and so on. The soil water potential and crop evapotranspiration calculated using the FAO56 Penman-Monteith equation were taken as input variables of fuzzy controller, and the multiple-factor control rule database was established for the fuzzy irrigation control system. The test results show that the system has many advantages, such as economic, practical, with high communication reliability and control accuracy.Especially, this system is quite appropriate for medium and small-sized precision irrigation area.Keywords: Soil moisture; standing, access control, irrigation, fuzzy control, SCM, humidity sensors, wireless sensor networks, fuzzy control, short-range, low-power wireless communication system目錄摘 要.III Abstract.IV目 錄..VI 1 緒 論……………………………………………………………………………… 11.1 引言…………………………………………………………………… 11.2 課題的主要任務(wù)……………………………………………………… 12 土壤濕度的檢測(cè)………………………………………………………………… 22.1 土壤濕度的檢測(cè)方法……………………………………………………… 22.2 土壤濕度檢測(cè)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀………………………………………… 22.3 溫濕傳感器測(cè)量土壤濕度………………………………………………… 32.3.1 SHT71 溫濕傳感器的性能特點(diǎn)…………………………………… 32.3.2 SHT71 溫濕傳感器的工作原理…………………………………… 42.3.2 測(cè)量數(shù)據(jù)的處理…………………………………………………… 53 模糊控制技術(shù)…………………………………………………………………… 63.1 模糊控制技術(shù)的概念和優(yōu)點(diǎn)…………………………………………… 63.2 模糊控制技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)……………………………………… 73.3 基本模糊控制器設(shè)計(jì)概述……………………………………………… 84 單片機(jī)控制系統(tǒng)………………………………………………………………… 84.1 AT89S51 單片機(jī)最小系統(tǒng)介紹………………………………………… 84.2 動(dòng)態(tài)四位 LED 數(shù)碼管顯示……………………………………………… 95 微灌技術(shù)………………………………………………………………………… 105.1 微灌技術(shù)的概念和優(yōu)點(diǎn)………………………………………………… 105.2 微灌技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀…………………………………………… 106 水箱水位報(bào)警系統(tǒng)………………………………………………………………106.1 水箱水位報(bào)警系統(tǒng)的原理和電路……………………………………… 10結(jié) 論……………………………………………………………………………… 11參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………… 12致 謝……………………………………………………………………………… 13附 錄 電路原理圖………………………………………………………………………………141 緒 論1.1 引言如今人們的生活水平越來(lái)越高，盆栽植物[1]被越來(lái)越多的城市居民開始種植，也越來(lái)越受到人們的喜愛。喜愛盆景的人都知道，季節(jié)干旱、熱天，使有些喜潮濕的花缺水，同時(shí)，有些盆花一天不只要澆一次水。再者，除了專業(yè)的養(yǎng)花戶以外，一般的養(yǎng)花只是作為業(yè)余愛好，但是由于現(xiàn)在城市的生活節(jié)奏比較緊張，由于工作、出差等原因，人們經(jīng)常會(huì)無(wú)暇顧及自己的盆花，經(jīng)常忘記給盆花澆水或使植物枯死，或者由于一次澆水過多而使一些喜干的花卉澇死，使養(yǎng)花者遭受不必要的損失。當(dāng)今世界水資源的缺乏已經(jīng)是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)，水資源已經(jīng)變成一種寶貴的稀缺資源，考慮到水資源的短缺和重要性，高效的自動(dòng)化控制節(jié)水灌溉技術(shù)不但能夠有效的節(jié)約用水，同時(shí)也是現(xiàn)代化的體現(xiàn)，因此這篇文章在給盆花澆水時(shí)采用的方式是目前國(guó)際上受到廣泛認(rèn)可和應(yīng)用的微灌方法。要做到澆水適量這就要求我們對(duì)盆中土壤的濕度有一個(gè)大致的了解，采用單片機(jī)模糊智能控制是一種比較可行的方法。這個(gè)系統(tǒng)的工作原理是利用土壤水分傳感器測(cè)定土壤的含水量情況，并且把信號(hào)送到單片機(jī)，然后單片機(jī)根據(jù)其內(nèi)置的模糊控制規(guī)則，把輸入的信號(hào)進(jìn)行模糊判決，根據(jù)判決結(jié)果作出是否進(jìn)行灌溉以及灌溉多長(zhǎng)時(shí)間。本篇文章提供了一種基于土壤濕度自動(dòng)控制盆栽植物生長(zhǎng)過程土壤水分測(cè)控系統(tǒng)，使土壤濕度控制在有利于植物生長(zhǎng)的濕度范圍內(nèi)，有效避免了因過澇或過干而給植物造成的影響，確保植物能夠正常生長(zhǎng)、開花、結(jié)果。1.2 課題的主要任務(wù)實(shí)現(xiàn)濕度與溫度的顯示；水份檢測(cè)器和土壤濕度檢測(cè)器相匹配的接口和功能；你如果配合使雨水檢測(cè)器，即使你設(shè)定的澆水時(shí)間天突然下雨了，澆水控制器就會(huì)自動(dòng)關(guān)閥停止?jié)菜?；每天可設(shè)定八次定時(shí)澆水選擇，每次為 1 分鐘至 9 小時(shí) 59 分，也可以根據(jù)需要的時(shí)間設(shè)計(jì)；采用電機(jī)閥技術(shù),澆水自動(dòng)控制器不受水壓影響, ,而且不易受水質(zhì)影響和堵塞。2 土壤濕度的檢測(cè)2.1 土壤濕度檢測(cè)的方法土壤既是一種非均質(zhì)的、多相的、分散的、顆?；亩嗫紫到y(tǒng)，又是～個(gè)由惰性固體、活性固體、溶質(zhì)、氣體以及水組成的多元復(fù)合系統(tǒng)，其物理特性非常復(fù)雜，并且空間變異性非常大，這就造成了土壤水分測(cè)量的難度。其含水量測(cè)量方法的研究涉及到應(yīng)用數(shù)學(xué)、土壤物理、介質(zhì)物理、電磁場(chǎng)理論和微波技術(shù)等多種學(xué)科的并行交義。而要實(shí)現(xiàn)土壤水分的快速測(cè)量又要考慮到實(shí)時(shí)性要求，這更增加了其技術(shù)難度。土壤的特性決定了在測(cè)量土壤含水量時(shí)，必須充分考慮到土壤容重、土壤質(zhì)地、土壤結(jié)構(gòu)、土壤化學(xué)組成、土壤含鹽量等基本物理化學(xué)特性及變化規(guī)律。主要分為直接法和間接法兩種。直接法有烘干法和瓶筒法兩種；間接法有電阻法、電容法、電熱法、介電法、中子法、多孔器法、張力計(jì)法、Y-射線法、X-射線法、基于植物信息的方法、近紅外線法等 11 種.2.2 土壤濕度檢測(cè)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀近幾年來(lái)，我國(guó)在土壤水分快速測(cè)量技術(shù)方面的研究也有了一定的進(jìn)展，從用傳統(tǒng)的烘干方法測(cè)量土壤含水量逐步發(fā)展為用快速、無(wú)損傷技術(shù)來(lái)測(cè)量土壤含水量。國(guó)家對(duì)此研究投入了大量的人力物力，無(wú)論是在國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家“九五”攻關(guān)課題還是在國(guó)家， “863”項(xiàng)目等重大科研項(xiàng)目中都有立項(xiàng)，力圖尋找一種適合中國(guó)國(guó)情的、價(jià)廉物美的、便攜式土壤水分快速測(cè)量技術(shù)，這對(duì)我國(guó)土壤水分快速測(cè)量技術(shù)的發(fā)展起到了很大的推動(dòng)作用。早在二十世紀(jì)七十年代末期，西安電子科技大學(xué)就開發(fā)了 svj 一 3 型微波水分測(cè)定儀．同時(shí)，蘭州大學(xué)、南京人學(xué)也對(duì)此進(jìn)行了探索性研究；1960 年前后，我國(guó)開始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室條件下利用 Y 一射線透視法測(cè)量土壤含水量；巫新民 1982 、王偉 1982 等人開始進(jìn)行利用阻抗方法測(cè)量土壤含水量的研究：到了二十世紀(jì)末期，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)電氣信息學(xué)院王一鳴教授等人研制成功了基于駐波率原理的快速土壤水分測(cè)量?jī)x，在土壤水分快速測(cè)量技術(shù)方面取得了重大突破，縮短了我國(guó)土壤水分快速測(cè)量技術(shù)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距。土壤水分快速測(cè)量是個(gè)應(yīng)用廣泛和潛力巨大的學(xué)科，涉及到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域，與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)。對(duì)于土壤水分快速測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，許多學(xué)者做了大量的研究工作，特別是國(guó)外學(xué)者在這方面的起步比較早，得到的成果也比較多。Gardner 1922 就開始從事張力計(jì)快速測(cè)定非飽和土壤水張力的研究；Shaw-Bauer 1939 年利用埋入土壤的熱電線電阻變化進(jìn)行土壤水分快速測(cè)量的研究；Belender 1950 和 GardnerKirknam 1952 提出了利用中子衰減法來(lái)快速測(cè)量土壤含水量：在二十世紀(jì)四十年代，Anderson 探討了采用音頻電橋來(lái)快速測(cè)量土壤含水量：Topp 和 Davis 1976 首次將時(shí)域反射法引入土壤水分快速測(cè)量的研究，并逐步形成為一種比較完善的土壤水分快速測(cè)量系統(tǒng)：Hasnsworth 1983 等人開始探討利用 X一射線來(lái)快速測(cè)量土壤濕度的可行性：同年，Wheeler 等人則探討利用通過兩點(diǎn)布設(shè) Y 一射線來(lái)監(jiān)測(cè)數(shù)小時(shí)灌溉的水分運(yùn)動(dòng)狀況：Whalley 1991 在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用近紅外的方法來(lái)快速測(cè)量土壤含水量，并取得了一定的研究成果，后來(lái)，日本學(xué)者在這方面進(jìn)行了大量的研究，并研制成功了近紅外土壤水分傳感器。2.3 SHT71 溫濕傳感器測(cè)量土壤的濕度2.3.1 SHT71 溫濕傳感器的性能特點(diǎn)溫濕度的測(cè)量在倉(cāng)儲(chǔ)管理、工業(yè)生產(chǎn)制造、智能化建筑、科學(xué)研究及日常生活中被廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的模擬式濕度傳感器需設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路并需要經(jīng)過復(fù)雜的校準(zhǔn)、標(biāo)定過程，測(cè)量精度難以得到保證，且在線性度、重復(fù)性、互換性、一致性等方面往往不盡人意。SHT71 是瑞士 Sensirion 公司推出的基于 CMOSens 技術(shù)的新型溫濕度傳感器。該傳感器將 CMOS 芯片技術(shù)與傳感器技術(shù)結(jié)合起來(lái)，發(fā)揮出強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)作用。⑴溫濕度傳感器、信號(hào)放大調(diào)理、A/D 轉(zhuǎn)換、I2C 總線接口全部集成于一個(gè)芯片上（CMOSens 技術(shù)） ；⑵全校準(zhǔn)相對(duì)濕度及溫度值輸出；⑶工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) I2C 總線數(shù)字輸出接口；⑷具有露點(diǎn)值計(jì)算輸出功能；⑸免外圍元件；⑹卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性； ⑺濕度值輸出分辨率為 14 位，溫度值輸出分辨率為 12 位，可編程降至 12 位和 8 位；⑻可靠的 CRC 數(shù)據(jù)傳輸校驗(yàn)功能；⑼片內(nèi)裝載的校準(zhǔn)系數(shù)，保證 100%的互換性。⑽電源電壓：2.4V～5.5V;⑾電流消耗:測(cè)量 550 A，平均 28 A，睡眠 0.3 A。SHT71 可通過 I2C 總線直接輸出數(shù)字量溫濕度值。SHT71 的封裝形式為小體積 4 腳單線封裝，其引腳說(shuō)明如下：⑴SCK：串行時(shí)鐘輸入；⑵VDD：2.4～5.5V電源端；⑶GND：接地端；⑷DATA：雙向串行數(shù)據(jù)線。SHT71 數(shù)字式溫濕度傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 1 所示。SHT71 傳感器是一款由多個(gè)傳感器模塊組成的單片全校準(zhǔn)數(shù)字輸出相對(duì)濕度和溫度傳感器，它采用了特有的工業(yè)化的 CMOS 技術(shù)，保證了極高的可靠性和卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，整個(gè)芯片包括校準(zhǔn)的相對(duì)溫度和濕度傳感器，它們與一個(gè) 14 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器相連，此外還具有一個(gè) I2C 總線串行接口電路，每一個(gè)傳感器都是在極為精確的濕度室中進(jìn)行校準(zhǔn)的，校準(zhǔn)系數(shù)預(yù)先存在傳感器 OTP 內(nèi)存中，在測(cè)量校準(zhǔn)的全過程都要用到這些系數(shù)。CMOSens 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)首先在于，利用具有不同保護(hù)下的“微型結(jié)構(gòu)“檢測(cè)電極系統(tǒng)與聚合物覆蓋層組成了傳感器芯片的電容，除保持電容式濕敏器件的原有特性外還可抵御來(lái)自外界的影響而對(duì)傳感器進(jìn)行保護(hù)，即使將傳感器浸入到液體中也不會(huì)對(duì)傳感器造成損害，同時(shí)還將溫度傳感器與濕度傳感器結(jié)合在一起構(gòu)成了一個(gè)單一的個(gè)體，這就可使測(cè)量精度提高并且可以精確得出露點(diǎn)值，而不會(huì)產(chǎn)生由于溫度與濕度傳感器之間隨溫度梯度變化而引起的誤差。 其次將傳感器元件、信號(hào)放大器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、I2C 總線等外圍調(diào)理電路，全部與溫濕度傳感器集成在了一個(gè)只有幾平方毫米的芯片上，因此、其優(yōu)勢(shì)是顯而易見的，由于傳感器與信號(hào)放大器合為一體，這不僅使信號(hào)強(qiáng)度增加、抗干擾性能增強(qiáng)，且長(zhǎng)期穩(wěn)定性也得到了保證，集成在一起的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，可降低系統(tǒng)的噪聲干擾。尤為重要的是每一只傳感器芯片內(nèi)裝載的針對(duì)該芯片傳感器的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，保證了每一只濕度傳感器輸出的一致性，使得濕度傳感器可以 100%的互換，同時(shí)還具有反應(yīng)迅速（4S at 1/e） 、高精度（0~90RH 3%） 、低功耗的特點(diǎn)。最后傳感器可以直接通過 I2C 總線與任何種類微處理器、微控制器系統(tǒng)接口，從而減少了傳感器接口開發(fā)時(shí)間及降低了硬件成本。為了將 SHT71 輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成實(shí)際物理量需進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。⑴濕度變換 SHT71 的輸出特性呈一定的非線性，為了補(bǔ)償濕度傳感器的非線性以獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，可按如下公式修正濕度值：RHlinear c1＋c2??SORH＋c3??SORH2 式中 SORH 為傳感器相對(duì)濕度測(cè)量值，系數(shù)取值如下：12 位 SORH ：c1 -4 c2 0.0405 c3 -2.8*10-68 位 SORH： c1 -4 c2 0.648 c3 -7.2*10-4⑵溫度補(bǔ)償上述濕度計(jì)算公式是按環(huán)境溫度為 25℃進(jìn)行計(jì)算的，而實(shí)際的測(cè)量溫度則在一定范圍內(nèi)變化，所以應(yīng)考慮濕度傳感器的溫度系數(shù)，按如下公式對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行補(bǔ)償。RH true （T℃-25）??（t1＋t2??SORH）＋Rhlinear 當(dāng) SORH 為 12 位時(shí) t1 0.01；t2 0.00008，當(dāng) SORH 為 8 位時(shí)，t2 0.00128⑶溫度變換由設(shè)計(jì)決定的 SHT71 溫度傳感器的線性非常好，故可用下列公式將溫度數(shù)字輸出轉(zhuǎn)換成實(shí)際溫度值： 溫度 d1＋d2*SOT 當(dāng)電源電壓為 5V、溫度傳感器的分辨率為 14 位時(shí)，d1 -40,d2 0.01，當(dāng)溫度傳感器的分辨率為 12 位時(shí)，d1 -40,d2 0.04。⑷露點(diǎn)值計(jì)算空氣的露點(diǎn)值可根據(jù)相對(duì)濕度和溫度值由下面的公式計(jì)算:LogEW （0.66077＋7.5*T/（237.3＋T）＋（log10（RH）－2） Dp （（0.66077-logEW）*237.3）/（logEW－8.16077）命令與接口時(shí)序 SHT71 傳感器共有 5 條用戶命令，具體命令格式見表 1。下面介紹一下具體的命令順序及命令時(shí)序。⑴傳輸開始初始化傳輸時(shí)，應(yīng)發(fā)出“傳輸開始“命令，命令包括 SCK 為高時(shí)，DATA 由高電平變?yōu)榈碗娖?，并在下一個(gè) SCK 為高時(shí)將 DATA 升高。后一個(gè)命令順序包含三個(gè)地址位（目前只支持“000“）和 5 個(gè)命令位，通過 DATA 腳的 ack位處于低電位表示 SHT71 正確收到命令。⑵連接復(fù)位順序如果與SHT71 傳感器的通訊中斷，下列信號(hào)順序會(huì)使串口復(fù)位：當(dāng)使 DATA線處于高電平時(shí)，觸發(fā) SCK 9 次以上（含 9 次） ，并隨后發(fā)一個(gè)前述的“傳輸開始“命令。⑶溫濕度測(cè)量時(shí)序當(dāng)發(fā)出了溫（濕）度測(cè)量命令后，控制器就要等到測(cè)量完成。使用 8/12/14 位的分辨率測(cè)量分別需要大約 11/55/210 毫秒。為表明測(cè)量完成，SHT71 會(huì)使數(shù)據(jù)線為低，此時(shí)控制器必須重新啟動(dòng) SCK。然后傳送兩字節(jié)測(cè)量數(shù)據(jù)與1 字節(jié) CRC 校驗(yàn)和?？刂破鞅仨毻ㄟ^使 DATA 為低來(lái)確認(rèn)每一字節(jié)，所有的量中從右算 MSB 列于第一位。通訊在確認(rèn) CRC 數(shù)據(jù)位后停止。如果沒有用 CRC-8 校驗(yàn)和，則控制器就會(huì)在測(cè)量數(shù)據(jù) LSB 后，保持ACK 為高來(lái)停止通訊，SHT71 在測(cè)量和通訊完成之后會(huì)自動(dòng)返回睡眠模式。需要注意的是，為使 SHT71 溫升低于 0.1℃,則此時(shí)工作頻率不能大于 15%（如：12 位精確度時(shí)，每秒最多進(jìn)行 3 次測(cè)量） 。 1 使用語(yǔ)言方法，可不需要掌握過程的精確數(shù)學(xué)模型。因?yàn)閷?duì)復(fù)雜的生產(chǎn)過程很難獲取過程的精確數(shù)學(xué)模型，而語(yǔ)言方法卻是一種很方便的近似。 2 對(duì)于具有一定操作經(jīng)驗(yàn)、而非控制專業(yè)的工作者，模糊控制方法易于掌握。 3 操作人員易于通過人的自然語(yǔ)言進(jìn)行人機(jī)界面聯(lián)系，這些模糊條件語(yǔ)句很容易加入到過程的控制環(huán)節(jié)上。 4 采用模糊控制，過程的動(dòng)態(tài)響應(yīng)品質(zhì)優(yōu)于常規(guī) PID 控制，并對(duì)過程參數(shù)的變化具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。3.2 模糊控制技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)模糊控制技術(shù)自誕生之日起便有了很強(qiáng)的生命力，模糊技術(shù)的由來(lái)應(yīng)追溯到 1965 年,美國(guó)控制論專家 L??A 扎德提出了模糊集合理論,它為模糊技術(shù)的產(chǎn)生奠定了理論基礎(chǔ).1974 年英國(guó)學(xué)者 E.H 馬達(dá)尼首先在試驗(yàn)室里實(shí)現(xiàn)了對(duì)蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)的模糊控制,從而出現(xiàn)了一種嶄新的控制技術(shù)――模糊控制,簡(jiǎn)稱模糊技術(shù).經(jīng)過 30 多年的發(fā)展,冠有“模糊“字樣的產(chǎn)品如雨后春筍般遍及世界各地.,越來(lái)越受到全世界人們的關(guān)注,專家們認(rèn)為它有可能成為 21 世紀(jì)科學(xué)發(fā)展的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù).為了確保 21 世紀(jì)的科技競(jìng)爭(zhēng)力,各國(guó)爭(zhēng)先恐后地發(fā)展模糊技術(shù).在模糊控制理論方面的研究,美國(guó)處于世界領(lǐng)先的水平.從 1995 年到 1997 年,美國(guó)的電力部門撥款 120 萬(wàn)美元資助美國(guó)電網(wǎng)的模糊神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的開發(fā).另外,智能汽車高速公路運(yùn)行系統(tǒng),金融管理系統(tǒng)研究計(jì)劃也在實(shí)施之中.,確定了 6 個(gè)重要發(fā)展課題:1,基礎(chǔ)研究:研究基本概念,模糊數(shù)學(xué)理論和方法,以確保應(yīng)用開發(fā)的連續(xù)性.2,模糊電腦:實(shí)現(xiàn)模糊信息的電腦處理,包括電腦的構(gòu)造,邏輯記憶和存貯等.3,機(jī)器智能:實(shí)現(xiàn)模糊信息處理,使機(jī)器能高速地識(shí)別和判斷模糊信息,包括智能控制,機(jī)器人,通信處理和模式識(shí)別等.4,人機(jī)系統(tǒng):實(shí)現(xiàn)人機(jī)系統(tǒng),包括模糊數(shù)據(jù)庫(kù),模糊專家系統(tǒng)和自然語(yǔ)言處理技術(shù).5,人與社會(huì)系統(tǒng):主要進(jìn)行復(fù)雜的人類行為分析,包括決策支持系統(tǒng),醫(yī)療診斷系統(tǒng),行為心理透視系統(tǒng)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)模型.6,自然:研究模擬和理解自然現(xiàn)象,包括辨別物理變化和化學(xué)變化,判斷大氣污染狀況,進(jìn)行地震預(yù)測(cè)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)分析.,我國(guó)在模糊控制技術(shù)的理論和實(shí)踐兩方面都有了長(zhǎng)足的發(fā)展.國(guó)家經(jīng)貿(mào)于 1994 年所立的國(guó)家重大技術(shù)項(xiàng)目“模糊控制技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用“中特別包含了一個(gè)子項(xiàng)目――模糊控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化.這個(gè)項(xiàng)目,由國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局標(biāo)準(zhǔn)化司直接承擔(dān)并負(fù)責(zé)組織實(shí)施.迄今已有兩年時(shí)間,取得了重大進(jìn)展.這個(gè)子項(xiàng)目的實(shí)施必將對(duì)我國(guó)模糊控制技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響.,模糊控制無(wú)所不在,且與人們的生活息息相關(guān).專家認(rèn)為模糊控制技術(shù)高深莫測(cè),它還有很大潛力可挖.未來(lái)的某一天,它將會(huì)以更使人出乎意料的面目出現(xiàn)在世人的面前 或過程 的控制作用。這反映人們?cè)趯?duì)被控過程進(jìn)行控制中，不斷將觀察到的過程輸出精確量轉(zhuǎn)化為模糊量，經(jīng)過人腦的思維與邏輯推理取得模糊判決后，再將判決的模糊量轉(zhuǎn)化為精確量，去實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制的整個(gè)過程?？梢?，模糊控制器體現(xiàn)了模糊集合理論、語(yǔ)言變量及模糊推理在不具有數(shù)學(xué)模型，而控制策略只有以語(yǔ)言形式定性描述的復(fù)雜被控過程中的有效應(yīng)用。4 單片機(jī)控制系統(tǒng)4.1 AT89S51 單片機(jī)最小系統(tǒng)AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié) FLASH 存儲(chǔ)器的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 1000 次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一AT89C2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。外形及引腳排列如圖所示 8個(gè)顯示筆劃“a,b,c,d,e,f,g,dp “的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的 I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位元選通COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。STC89C51單片機(jī)為核心來(lái)控制水塔的水位，并實(shí)現(xiàn)了報(bào)警和手動(dòng)、自動(dòng)切換功能。本設(shè)計(jì)包含四路水位輸入，通過兩個(gè)工作泵，一個(gè)備用泵來(lái)實(shí)現(xiàn)水位的自動(dòng)調(diào)節(jié)。其中，水箱水位的測(cè)量是通過自制的開關(guān)式傳感器將水位信號(hào)傳送給 STC89C51 的 P1 口，并對(duì)其進(jìn)行分析處理，然后根據(jù)控制要求輸出控制信號(hào)，控制給水泵工作，進(jìn)而保持水塔有正常的水位。同時(shí)也詳盡的介紹了此次設(shè)計(jì)中最重要的組成部件。該設(shè)計(jì)介紹了 STC89 系列單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)與相關(guān)的硬件資源，水位傳感器的設(shè)計(jì)〔1． 〔J〕 ． ，20，3〔〕 ． 〔．北京：， ．〔3〕 〔4〕[J]．土壤學(xué)進(jìn)展，1989， 5 ：47：49〔5〕 ．SU-8 粘合技術(shù)的微型壓力、溫度和濕度集成傳感器〔C〕 ．北京：， ． 〔6〕 ． 〔D〕 ．：， ．7 ]． 馬云霞．溫室，大棚節(jié)水微噴灌溉智能控制的研制與應(yīng)用[J]．農(nóng)業(yè)機(jī)械化與電氣化，2006 2 ：45―46〔8〕 ． 〔P〕 ．：，zl） ． 〔9〕[ J ]．ScientiaHorticulturae 110． 2006 292 297．〔10〕.基于 AT89S51 單片機(jī)的微型土壤濕度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)[ J ]．：， ．〔1〕300 例 上冊(cè) [M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006．〔12〕 ． 〔N〕 ． ， ．3] 陳本華，張家寶，趙春生．土壤濕度測(cè)量?jī)煞N常用方法的對(duì)比及中子探測(cè)過程的標(biāo)定[J]．核農(nóng)學(xué)通報(bào)，1995， 1 ：43―45[14]． 馬云霞．溫室，大棚節(jié)水微噴灌溉智能控制的研制與應(yīng)用[J]．農(nóng)業(yè)機(jī)械化與電氣化，2006 2 ：45―46[15]Gardner．i．a(chǎn)nd D．Kirkham．1951．Determination of soil moisture by neutron scattering；Soil Set，1-401附錄電路原理圖文獻(xiàn)綜述盆花的自動(dòng)澆水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一、前言如今人們的生活水平越來(lái)越高，盆栽植物[1]被越來(lái)越多的城市居民開始種植，也越來(lái)越受到人們的喜愛。喜愛盆景的人都知道，季節(jié)干旱、熱天，使有些喜潮濕的花缺水，同時(shí)，有些盆花一天不只要澆一次水。再者，除了專業(yè)的養(yǎng)花戶以外，一般的養(yǎng)花只是作為業(yè)余愛好，但是由于現(xiàn)在城市的生活節(jié)奏比較緊張，由于工作、出差等原因，人們經(jīng)常會(huì)無(wú)暇顧及自己的盆花，經(jīng)常忘記給盆花澆水或使植物枯死，或者由于一次澆水過多而使一些喜干的花卉澇死，使養(yǎng)花者遭受不必要的損失。當(dāng)今世界水資源的缺乏已經(jīng)是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)，水資源已經(jīng)變成一種寶貴的稀缺資源，地球上的總水量約為 13860 億立方米，其中大部分是人類不能直接使用的海洋水，約為 13380 億立方米，約占全球總水量的 96.5%。在余下的水量中還有 1.78%的地表水， 1.69%的地下水。人類主要能利用的淡水約 350 億立方米，只占全球總水量的 2.53%。 ，其中大部分還是以冰川、永久積雪和多年凍土的形式儲(chǔ)存，不能直接利用，少部分分布在湖泊、河流、土壤和地表以下淺層地下水中。我國(guó)的水資源也相當(dāng)缺乏，雖然總量位居世界第六，但我國(guó)人口眾多，人均量卻只有世界人均量的四分之一，且分布也是很不均勻，因此水資源問題已不僅僅是單純的資源問題，更是關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和長(zhǎng)治久安。所以，節(jié)約用水已經(jīng)刻不容緩了?？紤]到水資源的短缺和重要性，高效的自動(dòng)化控制節(jié)水灌溉技術(shù)不但能夠有效的節(jié)約用水，同時(shí)也是現(xiàn)代化的體現(xiàn)，因此這篇文章在給盆花澆水時(shí)采用的方式是目前國(guó)際上受到廣泛認(rèn)可和應(yīng)用的微灌方法。微灌，是按照作物的要求，通過管道系統(tǒng)與安裝在末級(jí)管道上的灌水器，將水和作物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分以較小的流量，均勻、準(zhǔn)確地直接輸送到作物根部附近土壤的一種灌水方法。與傳統(tǒng)的全面積濕潤(rùn)的地面灌和噴灌相比，微灌只以較小的流量濕潤(rùn)作物根區(qū)附近的部分土壤，因此，又稱為局部灌溉技術(shù)。要做到澆水適量這就要求我們對(duì)盆中土壤的濕度有一個(gè)大致的了解，采用單片機(jī)模糊智能控制是一種比較可行的方法。這個(gè)系統(tǒng)的工作原理是利用土壤水分傳感器測(cè)定土壤的含水量情況，并且把信號(hào)送到單片機(jī)，然后單片機(jī)根據(jù)其內(nèi)置的模糊控制規(guī)則，把輸入的信號(hào)進(jìn)行模糊判決，根據(jù)判決結(jié)果作出是否進(jìn)行灌溉以及灌溉多長(zhǎng)時(shí)間。本篇文章提供了一種基于土壤濕度自動(dòng)控制盆栽植物生長(zhǎng)過程土壤水分測(cè)控系統(tǒng)，使土壤濕度控制在有利于植物生長(zhǎng)的濕度范圍內(nèi)，有效避免了因過澇或過干而給植物造成的影響，確保植物能夠正常生長(zhǎng)、開花、結(jié)果。二、主題土壤濕度[2]，作為進(jìn)行土壤澆灌的基本參考量，土壤濕度的定義有兩種：一種是質(zhì)量百分比；另一種是體積百分比，用 PCT表示。測(cè)定土壤濕度的方法有重量法、電阻法、負(fù)壓計(jì)法、中子法、遙感法。目前國(guó)內(nèi)外有很多種檢測(cè)土壤濕度的儀器和系統(tǒng)，有應(yīng)用SU-8 粘合技術(shù)的濕度傳感器[4]，該傳感器是由 SU-8 真空粘合技術(shù)制作的鉑壓阻壓力傳感器，鉑電阻溫度傳感器和電容式濕度傳感器組成；有基于 3G 和 WSN 的濕度采集系統(tǒng)[5]，該系統(tǒng)通過設(shè)置若干個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)群，每個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)由若干傳感器節(jié)點(diǎn)和 1 個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)組成，傳感器節(jié)點(diǎn)采集的濕度數(shù)據(jù)通過無(wú)線射頻電路傳輸?shù)綗o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的簇頭，簇頭節(jié)點(diǎn)再傳輸?shù)綗o(wú)線中繼節(jié)點(diǎn)，由中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送到 3G 網(wǎng)絡(luò)，最后傳到土壤濕度監(jiān)測(cè)中心，但該系統(tǒng)成本很高，不適合做家庭式的盆花澆水器；有基于GPRS 短信息方式的土壤濕度檢測(cè)系統(tǒng)[6]，本系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)發(fā)送和無(wú)線通信部分、數(shù)據(jù)接收及處理部分等組成。通過傳感器采集的數(shù)據(jù)存人單片機(jī) AT89C2051 內(nèi)；單片機(jī)再通過無(wú)線通訊模塊 GR47 發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，下位機(jī)主要完成采集數(shù)據(jù)、分時(shí)存儲(chǔ)和上、下位機(jī)通信，通過串行接口和電平轉(zhuǎn)換電路與 GSM 聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)以公眾網(wǎng)為平臺(tái)，通過電信公眾網(wǎng)絡(luò)[7]傳輸數(shù)據(jù)；有基于 AT89S51 單片機(jī)的微型土壤濕度檢測(cè)儀[8]，微型土壤檢測(cè)儀的信號(hào)處理系統(tǒng)包括土壤濕度傳感器、MD 采集電路、單片機(jī)和微型液晶顯示器。其工作過程是：土壤濕度傳感器將濕度信號(hào)送至 A／D 采集電路[9]，經(jīng)A／D 轉(zhuǎn)換后，所得數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后將處理結(jié)果發(fā)送到微型液晶顯示器顯示。本次設(shè)計(jì)我們將采用的是電阻法。土壤電阻值與它的濕度有關(guān)[3]，潮濕時(shí)電阻值小，干燥時(shí)電阻值大，因此可通過測(cè)定土壤電阻值來(lái)判斷其濕度。土壤水分的不同會(huì)導(dǎo)致土壤有不同的電阻值[11]，通過澆水器插在土壤中的探頭檢測(cè)土壤的電阻，然后經(jīng)過信號(hào)轉(zhuǎn)換電路把系統(tǒng)的電阻信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。再經(jīng)過控制電路和放大器輸出高低電平信號(hào)，單片機(jī)[12]通過判斷其前端輸出電信號(hào)的高低來(lái)控制繼電器進(jìn)而控制連接水箱水閥的通斷[13]，從而完成是否對(duì)土壤進(jìn)行澆水。正如上面所說(shuō)水資源現(xiàn)在已經(jīng)變得非常寶貴，所以理想的澆水方法是采用微灌，微灌，是按照作物需求，通過管道系統(tǒng)與安裝在末級(jí)管道上的灌水器，將水和作物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分以較小的流量，均勻、準(zhǔn)確地直接輸送到作物根部附近土壤的一種灌水方法。與傳統(tǒng)的全面積濕潤(rùn)的地面灌和噴灌相比，微灌只以較小的流量濕潤(rùn)作物根區(qū)附近的部分土壤，因此，又稱為技術(shù) 4]的類型可以有地表滴灌、地下滴灌、微噴灌、涌泉灌四種。在這個(gè)實(shí)物設(shè)計(jì)中，考慮到成本和制作的難易，我們將采用地表滴灌的方法。各種微灌技術(shù)措施的共同特點(diǎn)是用塑料（或金屬）低壓管道，把小的灌溉水送到作物附近，再通過體積很小的塑料 或金屬 滴頭或微噴頭，把水滴在或噴灑在作物根區(qū),或在作物頂部形成雨霧,也有通過較細(xì)的塑料管把水直接注入根部附近土壤。這類灌水方法與和比較,灌水的流量小,持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，間隔時(shí)間短,土壤濕度變幅小。根據(jù)許多國(guó)家試驗(yàn)結(jié)果,微灌比噴灌可水 30％左右，比地面灌可水75％左右。微灌采用的工作壓力一般為 50～150kPa， 。由于微灌可以使作物根區(qū)土壤始終處于有利于作物生長(zhǎng)的水分狀況， 。微灌還可以使土壤經(jīng)常保持較高的含水量，所以還能用不能使用的礦化度較高的水進(jìn)行灌溉地面灌溉和噴灌。霧灌除具有補(bǔ)充土壤水分作用外，還提高空氣濕度、降溫、防霜凍等調(diào)節(jié)小氣候。 用透水管進(jìn)行滴灌試驗(yàn)，始于 20 世紀(jì) 20～30 年代 5]。60年代末和 70 年代初,滴灌技術(shù)得到較大規(guī)模的采用,但由于堵塞問題成為進(jìn)一步發(fā)展。滴灌 12]對(duì)水質(zhì)的要求很高，80 年代初開始，形成微噴灌，了堵塞問題。涌泉灌是將微灌系統(tǒng)上的微噴頭或滴頭去掉，代以一截短管，直接從管口涌水，對(duì)果樹等進(jìn)行局部灌溉，雖流量比微灌或滴灌要大，但能有效地防止堵塞問題。到 80 年代中期，全世界微灌面積 14]雖僅有 42 萬(wàn)公頃，但已廣泛用于灌溉果樹、蔬菜、花卉、葡萄等作物。 4 參考文獻(xiàn)〔1． 〔J〕 ． ，20，3〔〕 ． 〔．北京：， ．〔3〕 〔4〕[J]．土壤學(xué)進(jìn)展，1989， 5 ：47：49〔5〕 ．SU-8 粘合技術(shù)的微型壓力、溫度和濕度集成傳感器〔C〕 ．北京：， ． 〔6〕 ． 〔D〕 ．：， ．7 ]． 馬云霞．溫室，大棚節(jié)水微噴灌溉智能控制的研制與應(yīng)用[J]．農(nóng)業(yè)機(jī)械化與電氣化，2006 2 ：45―46〔8〕 ． 〔P〕 ．：，zl） ． 〔9〕[ J ]．ScientiaHorticulturae 110． 2006 292 297．〔10〕.基于 AT89S51 單片機(jī)的微型土壤濕度檢測(cè)儀設(shè)計(jì)[ J ]．：， ．〔1〕300 例 上冊(cè) [M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006．〔12〕 ． 〔N〕 ． ， ．3] 陳本華，張家寶，趙春生．土壤濕度測(cè)量?jī)煞N常用方法的對(duì)比及中子探測(cè)過程的標(biāo)定[J]．核農(nóng)學(xué)通報(bào)，1995， 1 ：43―45[14]． 馬云霞．溫室，大棚節(jié)水微噴灌溉智能控制的研制與應(yīng)用[J]．農(nóng)業(yè)機(jī)械化與電氣化，2006 2 ：45―46[15]Gardner．i．a(chǎn)nd D．Kirkham．1951．Determination of soil moisture by neutron scattering；Soil Set，1-401開題報(bào)告盆花的自動(dòng)澆水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1 選題的背景、目的及意義當(dāng)今社會(huì)，養(yǎng)花已經(jīng)成為了人們的一種愛好，在業(yè)余時(shí)間這成為了一種陶冶情操的好方法。但是由于現(xiàn)在城市的生活節(jié)奏比較緊張，工作時(shí)間長(zhǎng)、工作壓力大，再加上時(shí)不時(shí)的要出差等原因，人們經(jīng)常會(huì)忽略了種養(yǎng)的盆花，經(jīng)常使花兒處在一種缺水的狀態(tài)，當(dāng)有時(shí)間去給盆花澆水時(shí)，又往往不知道該澆多少水才合適，澆水量不能夠做到適度，使花兒處在一種不理想的生活環(huán)境中，讓花兒不能健康生長(zhǎng)，達(dá)不到一種好的觀賞效果，或者生命力不強(qiáng)的花就這樣枯萎或澇死了，影響的養(yǎng)花者的心情，同時(shí)也使養(yǎng)花者遭受了經(jīng)濟(jì)上的損失。如今水資源已經(jīng)越來(lái)越匱乏了，21 世紀(jì)水資源已經(jīng)變成一種寶貴的稀缺資源，雖然地球上的水總量很多，但是能被我們?nèi)祟惱玫牡畢s非常的有限，我國(guó)的水資源也不容樂觀，雖然總量位居世界第六，但人均量卻只有世界人均量的四分之一，而且分布也很不均勻，因此水資源問題已不僅僅是資源問題，更是關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和長(zhǎng)治久安的重大戰(zhàn)略問題。所以我們必須節(jié)約用水。考慮到水資源的短缺和重要性，高效的自動(dòng)化控制節(jié)水灌溉技術(shù)不但能夠有效的節(jié)約用水，同時(shí)也是現(xiàn)代化的體現(xiàn)，因此這次在給盆花澆水時(shí)采用的方式是目前國(guó)際上受到廣泛認(rèn)可和應(yīng)用的微灌方法。微灌，是按照作物的要求，通過管道系統(tǒng)與安裝在末級(jí)管道上的灌水器，將水和作物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分以較小的流量，均勻、準(zhǔn)確地直接輸送到作物根部附近土壤的一種灌水方法。與傳統(tǒng)的全面積濕潤(rùn)的地面灌和噴灌相比，微灌只以較小的流量濕潤(rùn)作物根區(qū)附近的部分土壤，因此，又稱為局部灌溉技術(shù)。做到澆水適量是一個(gè)重要的部分，這就要求我們對(duì)盆中土壤的濕度有一個(gè)大致的掌握，采用單片機(jī)模糊智能控制系統(tǒng)[1]是一種切實(shí)可行的方法。系統(tǒng)的工作原理是利用土壤水分傳感器測(cè)定土壤的含水量情況，并且把信號(hào)送到單片機(jī)，然后單片機(jī)根據(jù)其內(nèi)置的模糊控制規(guī)則，把輸入的信號(hào)進(jìn)行模糊判決，根據(jù)判決結(jié)果作出是否進(jìn)行灌溉以及灌溉多長(zhǎng)時(shí)間。有了這個(gè)自動(dòng)澆水系統(tǒng)，那你的盆花將會(huì)健康的生長(zhǎng)了。2 相關(guān)研究的最新成果及動(dòng)態(tài) 給盆花澆水首先要檢測(cè)土壤的濕度[2]，目前國(guó)內(nèi)外有很多種檢測(cè)土壤濕度的儀器和系統(tǒng)[3]，有應(yīng)用 SU-8 粘合技術(shù)的濕度傳感器[4]，該傳感器是由 SU-8 真空粘合技術(shù)制作的鉑壓阻壓力傳感器，鉑電阻溫度傳感器和電容式濕度傳感器組成；有基于 3G 和 WSN 的濕度采集系統(tǒng)[5]，該系統(tǒng)通過設(shè)置若干個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)群，每個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)由若干傳感器節(jié)點(diǎn)和 1 個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)組成，傳感器節(jié)點(diǎn)采集的濕度數(shù)據(jù)通過無(wú)線射頻電路傳輸?shù)綗o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的簇頭，簇頭節(jié)點(diǎn)再傳輸?shù)綗o(wú)線中繼節(jié)點(diǎn)，由中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送到 3G 網(wǎng)絡(luò)，最后傳到土壤濕度監(jiān)測(cè)中心，但該系統(tǒng)成本很高，不適合做家庭式的盆花澆水器；有基于 GPRS 短信息方式的土壤濕度檢測(cè)系統(tǒng)[6]，本系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)發(fā)送和無(wú)線通信部分、數(shù)據(jù)接收及處理部分等組成。通過傳感器采集的數(shù)據(jù)存人單片機(jī) AT89C2051 內(nèi)；單片機(jī)再通過無(wú)線通訊模塊 GR47 發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，下位機(jī)主要完成采集數(shù)據(jù)、分時(shí)存儲(chǔ)和上、下位機(jī)通信，通過串行接口和電平轉(zhuǎn)換電路與 GSM 聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)以公眾網(wǎng)為平臺(tái)，通過電信公眾網(wǎng)絡(luò)[7]傳輸數(shù)據(jù)；有基于 AT89S51 單片機(jī)的微型土壤濕度檢測(cè)儀[8]，微型土壤檢測(cè)儀的信號(hào)處理系統(tǒng)包括土壤濕度傳感器、MD采集電路、單片機(jī)和微型液晶顯示器。其工作過程是：土壤濕度傳感器將濕度信號(hào)送至 A／D 采集電路[9]，經(jīng) A／D 轉(zhuǎn)換后，所得數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后將處理結(jié)果發(fā)送到微型液晶顯示器顯示。作為節(jié)水性很強(qiáng)的微灌技術(shù)，目前已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外得到的廣泛認(rèn)同和使用。微灌技術(shù)很早就開始有了，但最近一二十年它得到了較快的發(fā)展，目前微灌技術(shù)用的比較普遍的主要有美國(guó)、西班牙、澳大利亞、南非和以色列等國(guó)家。我國(guó)自 1975 年以后也開始嘗試使用微灌技術(shù)，經(jīng)歷了一個(gè)引進(jìn)、消化的過程，最近幾年由于國(guó)家的重視和實(shí)際的需要，各地都在大力發(fā)展節(jié)水灌溉，微灌在我國(guó)進(jìn)入了快速增長(zhǎng)階段。3 課題的研究?jī)?nèi)容及擬采取的研究方法（技術(shù)路線） 、研究難點(diǎn)及預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)土壤電阻值與其濕度有關(guān)[10]，潮濕時(shí)電阻值小，干燥時(shí)電阻值大，所以可以通過測(cè)定土壤的電阻值來(lái)衡量其濕度，這次設(shè)計(jì)采用的測(cè)量電路如圖 1 所示，土壤電阻 R1 與電路內(nèi)部電容 C1 構(gòu)成 RC回路，又與 NE555 構(gòu)成完整的振蕩電路；同時(shí)，NE555 把 RC 振蕩的波形輸出為脈沖信號(hào)，方便于與數(shù)字控制系統(tǒng)連接以計(jì)算電路振蕩頻率，達(dá)到測(cè)量濕度的目的。圖 1 濕度檢測(cè)電路1.研究?jī)?nèi)容1、利用電阻-頻率轉(zhuǎn)換來(lái)測(cè)量土壤濕度。2、利用信號(hào)控制澆水裝置。3、畫出電路圖。4、最后對(duì)于某種盆花能進(jìn)行自動(dòng)澆水的演示。2.技術(shù)路線1、了解土壤濕度的概念。2、根據(jù)土壤電阻值與其濕度有關(guān)的特性，來(lái)測(cè)量土壤的濕度。3、了解微灌的種類，有地表滴灌、地下滴灌、微噴灌和涌泉灌四種。4、能利用軟件繪制土壤濕度測(cè)量的電路圖。3.實(shí)現(xiàn)方法和步驟1、通過資料了解利用電阻測(cè)量土壤濕度這個(gè)方法的原理。2、設(shè)計(jì)電路電路，根據(jù)電路圖準(zhǔn)備好所需的原件，制作一個(gè)土壤濕度測(cè)量系統(tǒng)。3、選定某種花卉，根據(jù)植物種類、土壤種類來(lái)設(shè)置濕度值的上、下限。當(dāng)土壤的濕度值≥濕度上限值時(shí)，系統(tǒng)停止?jié)补?。?dāng)土壤的濕度值 濕度下限值時(shí)，系統(tǒng)就進(jìn)行澆灌。4、當(dāng)土壤需要澆灌時(shí)，通過系統(tǒng)來(lái)控制出水裝置進(jìn)行灌溉。4.技術(shù)難點(diǎn)1、土壤電阻值與頻率之間的轉(zhuǎn)換。2、控制澆水裝置。3、裝水裝置的設(shè)計(jì)。5.預(yù)期目標(biāo)1、設(shè)計(jì)出一個(gè)土壤濕度測(cè)量系統(tǒng)來(lái)對(duì)土壤的濕度進(jìn)行檢測(cè)。2、根據(jù)測(cè)量結(jié)果控制澆水裝置對(duì)土壤進(jìn)行澆灌，以達(dá)到花卉所需的濕度。4 研究工作詳細(xì)進(jìn)度和安排2010 年 11 月 23 日―2010 年 12 月 5 日 布置畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，講解畢業(yè)設(shè)計(jì)的方法和步驟，查找、分析相關(guān)文獻(xiàn)資料； 2010 年 12 月 6 日―2011 年 1 月 10 日 初步擬定系統(tǒng)采取的