基于ATmega16农田自动灌水系统可编辑

1、基于ATmega16农田自动灌水系统学生：xxx（湖南农业大学xxx xxxxx xxxxxxx） 摘 要：介绍了以单片机ATmega16为控制元件，用湿度传感器采集到的农田湿度数据，然后根据土壤的温度及湿度设置的上下限值，接受的数据不断地同设置值比较，当在上下限范围内是，PC7脚为高电平使电动机停止工作，不向农田灌水，在范围外时PC7脚为低电平使电动机工作向农田灌水。关键字：水灌溉 自动化 控制系统 1、引 言 灌溉是弥补自然降水在数量上的不足与时空上的不均，保证适时适量地满足作物生长所需要水分的重要措施。以往的农田灌溉，很多没有配套完整的灌溉系统，灌水时只能采用大水漫灌或人工洒水。不但造成

2、水的浪费，而且往往由于不能及时灌水、过量灌水或灌水不足，难以控制水均匀度，对植物的正常生长产生不利影响。我国是一个水资源短缺，水旱灾害频繁的国家。虽然水资源的总量居世界第六位，但是人均占有量约为世界人均水量的1/4，排在世界110位，已被联合国列为13个贫水国家之一，同时，我国水资源的分布很不均匀，有些地区的人均占有量甚至低于世界最贫水的国家埃及和以色列的水平。我国农业用水量约为总用水量的80%，农业灌溉用水的利用率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%80%。建立农田节水灌溉的自动化系统，采用高效的灌水方式已势在必行。一方面可以集中管理，加强控制;一方面可以按时按需

3、定量供水，严格控制灌溉用水量，达到节水用水目的，另一方面，可以通过自动量测设备，实施精确计量，为按方收费提供依据，促进用水观念更新，为农业生产和人民生活带来巨大的社会效益和经济利益。用单片机作为开发平台，开发的农田节水灌溉自动控制系统，已在许多农村节水灌溉示范区得到应用。 2、自动灌溉系统的总体设计本系统的设计方案是基于微控、无线数据接收和传感器测量技术，采用传感器采集农田的湿度信息，根据采集的相应数据及农作物生长所需水分的需求量的设置，及时、精确、高效地控制流到田地的水流量大小。系统根据传感器反馈的数据的大小控制流到田间的水量，使农作物及时的获得所需的水分，控制过程中当灌溉到作物所需的水量时

4、，系统会及时的关闭水源的流入，这样则避免水资源的浪费，有效的实现节水灌溉的设计要求。系统设计的功能主要有：湿度传感器对农田湿度进行采集，采集的湿度数据经单片机处理后，转化成可显示、可比较、符合农田条件的数据。采用键盘可以输入湿度上下值，湿度数据可以经过与阈值比较后输出驱动信号，用以驱动电动机灌水设备。采集的湿度数据经过无线收发模块后，可以从一个节点传送到另一个节点并显示采集的湿度数据和阈值设置数据。3、湿度采集处理发射采集处理发射部分的结构如图1，将以ATmega16（AVR16）为控制平台，用短距离无线数据传输模块CC1100发送湿度传感器HM-1采集到的农田湿度数据。四键盘引起的外部中断可

5、以随时改变预先设置的上下限阈值，接受的数据不断地同设置阈值比较，当在上下限范围内是，PC7脚为高电平使LED灭，在范围外时PC7脚为低电平使LED亮。 湿度与上下限显示模块ATmega16控制处理模块键盘识别编码码四键输入调节控制模块CC1100发送端根湿度HM-1传感器图1 湿度采集处理发射框图4、湿度数据接收控水如图2，使CC1100收发模块处于接收状态，接收的数据通过AVR16单片机处理后在LCD5110显示，同时LCD5110显示上下限值。四键盘引起的外部中断也可以随时改变预先设置的上下限，接受的数据也在不断地同设置值比较，当在上下限范围内是，PC7脚为高电平使继电器断开，在范围外时P

6、C7脚为低电平使继电器闭合，同时也打开了电磁阀使水流出。湿度与上下限显示模块ATmega16控制处理模块电磁阀水源控制模块键盘识别编码四键输入调节控制模块CC1100接收端根图2 湿度数据接收控水框图5、软硬件工作原理（1）硬件部分微控制器采用低功耗的8位AVR单片机，利用其内部8路10位ADC的一路对外部模拟湿度量进行转化，微控制器控制电路的最小系统如右图三。图图 图 3 ATmegal6单片机最小系统供电方式如图4采用5号充电电池和光付电池交替方式来提供, 白天光付电池6伏电压从P1口输入经D1二极管到VOUT给系统供电,晚上电池提供6伏电压从P2口输入，经D3二极管到VOUT给系统供电。

7、当电池电压下降时光付电池又可以经D4二极管给充电电池充电，从而实现系统电源的不间断供电。 图 图4 双电源供电接口 上下限设置键如右图，键未按下时PC口经10k电阻拉成低电平，按下时PC口呈高电平 湿度传感器HM-1具有良好的线性输出，在电压3.3-5.5V时输出电压与湿度的增加呈正比关系，输出阻抗大于1k，下图图8为参考传感器HM-1技术文档上上的数据。图 8湿度与电压关系 湿度传感器接线图如图9，其中2脚可以直接接到Atmega16单片机的8路10位ADC 的PA0脚，即可实现对湿度模拟量采集。图 9湿度传感器接线图（2）软件设计正常水温范围形成上限控制信息XXmax设定湿度值Xmax、X

8、minXNY取测量值X开始出口形成下限控制信息XXminYN打开中断设置输入显示当地湿度值YNunsigned int Read_ADC_Light(void)unsigned long temp;unsigned int ADC_Value;ADCSRA|=(1ADSC);while(ADCSRA&_BV(ADSC);Light_Value0=ADCL;Light_Value1=ADCH;temp=(Light_Value18)|Light_Value0;ADC_Value=temp;temp=temp*100/1024;Light_Value0=temp/10+0x30;Light_Value1=temp%10+0x30;return ADC_Value;6、结束语应用该方案设计的基于微控、无线数据通信，传感器的农田灌溉系统，可以根据农作物生长所需水分的需求量，及时、精确、高效地控制流到田地的水流量大小。这样则有效的避免水资源的浪费，有效的实现节水全自动化的灌溉的设计要求。在农业生产