針對(duì)我國(guó)新疆地區(qū)土地干旱,水分下滲和蒸發(fā)比較嚴(yán)重導(dǎo)致灌溉過(guò)程中水分流失的問(wèn)題,研制出一款根據(jù)土壤濕度傳感器數(shù)據(jù)和作物需水量進(jìn)行決策,實(shí)現(xiàn)智能灌溉的閥門控制器。該控制器以STM32單片機(jī)為控制核心,采用太陽(yáng)能供電的方式,控制器包括單片機(jī)控制電路、土壤濕度采集電路、太陽(yáng)能充電控制電路、閥門驅(qū)動(dòng)電路、無(wú)線通信電路、閥門狀態(tài)反饋電路�？刂破魍ㄟ^(guò)土壤濕度傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行灌溉決策,在土壤含水率低于作物最適宜生長(zhǎng)值下限時(shí)開啟閥門,當(dāng)土壤含水率達(dá)到田間持水量時(shí)關(guān)閉閥門。農(nóng)民能通過(guò)手機(jī)APP遠(yuǎn)程獲取土壤濕度數(shù)據(jù)和閥門開關(guān)狀態(tài)信息,并能遠(yuǎn)程控制閥門進(jìn)行灌溉。經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析論證,該控制器運(yùn)行穩(wěn)定,能將土壤含水量控制在合適的范圍。 

【文章來(lái)源】：節(jié)水灌溉. 2020,(09)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

太陽(yáng)能智能灌溉閥門控制器系統(tǒng)框圖

閥門控制器采用STM32F103RBT6單片機(jī)為控制核心。該單片機(jī)具有成本低廉,功耗低,處理速度較快,資源豐富等特點(diǎn)[7]。單片機(jī)片內(nèi)集成128kbytes的Flash存儲(chǔ)空間,可以將農(nóng)作物整個(gè)生長(zhǎng)周期中的最適土壤含水量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在單片機(jī)的FLASH存儲(chǔ)中,并能通過(guò)手機(jī)APP對(duì)參數(shù)更新與修改。單片機(jī)包含有3個(gè)USART通信接口,可同時(shí)與土壤濕度傳感器、GPRS模塊和其他Modbus-Rtu協(xié)議設(shè)備進(jìn)行通訊,方便同時(shí)與多設(shè)備間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。單片機(jī)內(nèi)部含有2個(gè)12位的AD轉(zhuǎn)換電路,能通過(guò)閥門狀態(tài)反饋電路實(shí)時(shí)采集閥門開度值。該單片機(jī)還具有3組內(nèi)置SPI串型總線,能與內(nèi)存卡連接,將土壤濕度數(shù)據(jù)、閥門開度數(shù)據(jù)和閥門控制器操作日志儲(chǔ)存在本地內(nèi)存卡中。閥門控制器主控制核心最小系統(tǒng)如圖2所示。包含手動(dòng)復(fù)位電路、上電自動(dòng)復(fù)位電路、啟動(dòng)模式選擇電路和程序下載電路。根據(jù)閥門控制器的功能,對(duì)閥門控制器主控制核心最小系統(tǒng)上的IO資源進(jìn)行分配和功能定義。各引腳定義和功能介紹如表1所示。

閥門控制器程序采用Keil uVision4編寫。程序運(yùn)行流程圖如圖3所示。程序運(yùn)行后先對(duì)閥門控制器初始化,包括單片機(jī)GPIO的設(shè)置與初始化,系統(tǒng)時(shí)鐘的初始化,控制參數(shù)的初始化等。初始化完成之后閥門控制器進(jìn)入工作狀態(tài)。閥門控制器先與土壤濕度傳感器進(jìn)行通訊,獲取土壤濕度值。然后將土壤濕度值與單片機(jī)中存儲(chǔ)的農(nóng)作物當(dāng)前最佳土壤含水量值比較。若低于農(nóng)作物當(dāng)前最佳土壤含水量下限,則農(nóng)作物處于缺水狀態(tài),控制閥門開啟。閥門開啟后,繼續(xù)采集土壤濕度值。當(dāng)土壤含水量達(dá)到田間持水量時(shí),土壤水分含量達(dá)到飽和,控制閥門關(guān)閉。在閥門開啟和關(guān)閉過(guò)程,單片機(jī)調(diào)用AD轉(zhuǎn)換子程序?qū)﹂y門的開度進(jìn)行采集,并將閥門的開度狀態(tài)存儲(chǔ)在寄存器中。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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