投入式液位计在农业灌溉系统中的设计与应用
发布时间：2020-08-03 09:01:15编辑：安量仪表浏览:
一、引言
随着农业现代化进程的推进，传统的的大水温灌的农业灌溉方式已经不能够满足现在农业的需要，因为传统型的人工操纵不仅费时费力效率低，并且资源浪费严重，因此在农业灌溉急需要一种系统化的控制设备。为此一种基于单片机的智能农业灌溉系统装置应运而生。该系统包含了控制模块、传感模块、输入显示模块和灌溉模块，四大模块共同作用实现智能灌溉功能。本装置采用采用单片机将土壤湿度与设置的上下限值相相对校验是否需要浇水，土壤湿度传感器及时监测湿度并在LED 显示屏上显示，通过投入式液位计控制灌溉量，进而通过控制模块控制水泵实现智能灌溉。
二、总体设计方案
系统包含智能灌溉和定时灌溉两种模式，以便满足用户的不同需求。智能灌溉模式下，行使数字图像处理技术进行植物识别，同时与互联网相连自动设置该植物所需的湿度范围( 如60% ～ 80%) ，用户也可以在按键模块中手动输入想要设定的湿度上下值，系统设定信息可在LED 显示屏上查看。由单片机接受该范围并控制土壤湿度传感器进行湿度检测，一旦检测到湿度低于60%，系统控制电磁阀打开开关，调用水箱中的水进行灌溉，当土壤湿度的测量值高于80% 时则终止灌溉。在定时模式下，由用户设定灌溉的起止时刻，根据所设置的起止时刻进行灌溉。但在此期间当土壤湿度到达上限值时，对植物开启灌溉保护模式，即便未到停止灌溉时刻也要终止灌溉。行使液位传感器控制水箱液位，液位低时系统报警提示补充水箱。
三、系统硬件软件设计
1、系统硬件设计。本系统一共分为四个模块: 控制模块、传感模块、输入显示模块和灌溉模块。控制模块主要由AT89C51 单片机构成，传感模块主要由湿度传感器( 可用DHT11，不限于此型号) 构成，输入显示模块主要由键盘和液晶显示屏( 可用LCD1602，不限于此型号) 构成，灌溉模块主要由继电器、电磁阀、洒水喷头、水箱、液位传感器( 可用CYW11，不限于此型号) 构成，同时在51 单片机和电磁继电器之间增加S8050NPN 管来驱动。
①单片机控制模块。本装置将单片机控制模块作为核心组成片面，选用AT89C51 单片机为控制器件，通过为该单片机配置相应的外围电路来实现系统功能。AT89C51 单片机的性能强大、容易学习，语法结构较为简单。虽然51 单片机是8 位机，但其处理精度与速度可以满足本装置的设计要求，且低廉的价格有利于降低成本，使得本装置大批量生产。本系统通过外接数模转化器对湿度传感器所检测的数据进行采集，外接矩阵键盘与LED 液晶显示屏实现对湿度范围的设定与显示。采用外部中断，当湿度及液位到达上下限值时，CPU 将作出相关回应。
②传感模块。在土壤湿度检测上，选用DHT11 湿度传感器为传感元件。该传感器响应空气湿度范围为20 ～ 90ＲH、温度范围为0 ～ 60℃，具有较高的精度、良好的稳定性、轻巧的体积，满足本装置的需求。将传感器直接与5V 电源相连，实现0 ～ 100%的土壤相对湿度检测，并通过A/D 转换将数据传送给51 单片机，单片机接收到数据后，对是否需要灌溉进行校验。由于DHT11 传感器长期暴露在太阳光下易使性能降低，因此在使用过程中应当注意避免阳光直射。
