一种自动变量灌溉系统技术方案

本发明专利技术公开一种自动变量灌溉系统，用来测量种植草莓土壤水分含量并实现自动变量灌溉，主要包括：FDS传感器模块1、单片机处理模块2、LCD19264液晶显示模块3、增量式pid控制算法模块4、继电器控制电磁阀和水泵模块5。其特征在于：FDS传感器模块1包含四个土壤水分含量传感器，可以采集四个定点的土壤水分含量，FDS传感器模块1监测到的电压信号输入到单片机处理模块2中，单片机处理模块2通过AD转换器将测量到的电压计算土壤实时水分含量，LCD19264液晶显示模块3搭载在单片机处理模块2上，用来实时显示土壤水分含量，模块4用来连接单片机处理模块2实现根据测量土壤水分含量进行变量灌溉。

An automatic variable irrigation system

The invention discloses an automatic variable irrigation system, which is used to measure the soil moisture content of strawberry and realize automatic variable irrigation. It mainly includes: FDS sensor module 1, MCU processing module 2, LCD19264 LCD module 3, incremental PID control algorithm module 4, relay control solenoid valve and pump module 5. Its characteristic is: the FDS sensor module 1 contains four soil moisture content sensors, which can collect soil moisture content of four fixed-point soil. The voltage signal monitored by FDS sensor module 1 is input into the single chip processor 2 module, and the microcontroller processing module 2 can calculate the real soil moisture content by the voltage measured by the AD converter. The LCD19264 LCD display module 3 is carried on the MCU processing module 2 to display the soil moisture content in real time. The module 4 is used to connect the single chip processor processing module 2 to realize variable irrigation according to the measurement of soil moisture content.

【技术实现步骤摘要】
一种自动变量灌溉系统
本专利技术涉及一种自动变量灌溉控制系统，适用于草莓灌溉过程中对土壤水分含量的精确控制，使得种植草莓的土壤水分含量保持在适合草莓生长的最佳状态，属于农业控制研究领域。
技术介绍
草莓在我国种植范围广泛，但草莓种植过程中对土壤水分含量精确控制的仪器比较少，尤其是草莓开花期和生长期对土壤水分含量的要求较高，但精确控制种植草莓的土壤水分含量不能实现，只能进行传统的人工灌溉，水资源利用率低，不能实现按需灌溉，导致草莓产量低。因此根据草莓生长过程中对土壤水分含量的要求，种植户对适用控制灌溉装置的需求以及经济承受能力，需设计一种实用经济的自动变量灌溉控制系统。
技术实现思路
为了种植草莓的土壤水分含量的实时监测，本专利技术提供一种基于FDS传感器的土壤水分含量监测系统。通FDS传感器实时监测土壤水分含量，单片机模块的LCD19264液晶显示屏显示实时土壤水分含量值，单片机端通过增量式pid控制算法实现变量灌溉，根据土壤水分含量与设定值之间的差距进行灌溉。主要包括：FDS传感器模块1、单片机处理模块2、LCD19264液晶显示模块3、增量式pid控制算法模块4、继电器控制电磁阀和水泵模块5。其特征在于：FDS传感器模块1包含四个土壤水分含量传感器，可以采集四个定点的土壤水分含量，FDS传感器模块1监测到的电压信号输入到单片机处理模块2中，单片机处理模块2通过AD转换器将测量到的电压计算土壤实时水分含量，LCD19264液晶显示模块3搭载在单片机处理模块2上，用来实时显示土壤水分含量，模块4用来连接单片机处理模块2实现根据测量土壤水分含量进行变量灌溉。系统上电后FDS传感器开始工作，将FDS传感器垂直插入土壤5cm处，FDS传感器在监测土壤的介电常数时，不同介电常数对应不同电压值，FDS传感器输出电压0v等价于土壤水分含量为0，输出电压增加表明土壤水分含量增加。输出电压信号经过P1^0口输入到单片机中，由AD转化系统将电压值转化成土壤水分含量值，测的土壤水分数值实时显示在LCD19264显示屏上。增量式pid控制算法通过计算得出灌水量，让后控制电磁阀和水泵开启和断开的时间，FDS传感器测量值不同，则通过增量式pid控制算法得到灌水量不同，因此灌溉时间不同达到变量灌溉。STC12C5A16S2作为变量灌溉系统的核心模块，定时/计数器T0用来定变量灌溉的时间，变量灌溉原理是测量土壤水分含量不同则灌溉时间不同。当需要实时监测外部IO口的信号时，需要用到外部中断，普通IO口状态监测是通过程序循环扫描完成的，但不能保证实时性，如测量外部脉冲的触发时间和宽度，就必须用到外部中断，STC12C5A16S2的外部中断在P3^2和P3^3,中断可以通过程序配置优先级，默认P3^2最高优先级。定时/计数器的实质是加1计数器（16位），由高8位和低8位两个寄存器组成。TMOD是定时/计数器的工作方式寄存器，确定工作方式和功能；TCON是控制寄存器，控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。变量灌溉是通过增量式pid控制算法控制灌溉量，当某一监测点测量的土壤水分含量低与设定土壤水分含量时，自动变量灌溉系统启动，根据测量土壤水分含量与设定土壤水分含量之间的差距，通过增量式pid算法输出此刻需要灌溉量，定时器启动定时。土壤水分测量值与设定值之间差距越大，灌溉时间越长。附图说明图1为本专利技术一种总体结构框图。图2为本专利技术一种土壤水分含量实时监测系统工作流程图。具体实施方式下面结合附图1对本专利技术作更进一步的说明：一种自动变量灌溉系统，主要包括：FDS传感器模块1、单片机处理模块2、LCD19264液晶显示模块3、增量式pid控制算法模块4、继电器控制电磁阀和水泵模块5。其特征在于：FDS传感器模块1包含四个土壤水分含量传感器，可以采集四个定点的土壤水分含量，FDS传感器模块1监测到的电压信号输入到单片机处理模块2中，单片机处理模块2通过AD转换器将测量到的电压计算土壤实时水分含量，LCD19264液晶显示模块3搭载在单片机处理模块2上，用来实时显示土壤水分含量，模块4用来连接单片机处理模块2实现根据测量土壤水分含量进行变量灌溉。上述的一种自动变量灌溉系统，当控制器上电开始运行时，在控制器中设定好目标土壤水上限和下限以及测量土壤水分含量的周期，土壤水分传感器FDS100对土壤水分进行实时采集，将采集到的数据送到控制器中进行处理后在液晶显示屏上显示。单片机通过增量计算的方法计算需要灌水的增量，然后驱动灌溉设备进行灌溉。这样每次测量的土壤水分含量不同则需要灌水量不同，即灌溉时间随着测量土壤水分含量不同而不同。完成整个系统工作。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于霍尔传感器的车速监测系统，主要包括：FDS传感器模块1、单片机处理模块2、LCD19264液晶显示模块3、增量式pid控制算法模块4、继电器控制电磁阀和水泵模块5,其特征在于：FDS传感器模块1包含四个土壤水分含量传感器，可以采集四个定点的土壤水分含量，FDS传感器模块1监测到的电压信号输入到单片机处理模块2中，单片机处理模块2通过AD转换器将测量到的电压计算土壤实时水分含量，LCD19264液晶显示模块3搭载在单片机处理模块2上，用来实时显示土壤水分含量，模块4用来连接单片机处理模块2实现根据测量土壤水分含量进行变量灌溉。

【技术特征摘要】
1.一种基于霍尔传感器的车速监测系统，主要包括：FDS传感器模块1、单片机处理模块2、LCD19264液晶显示模块3、增量式pid控制算法模块4、继电器控制电磁阀和水泵模块5,其特征在于：FDS传感器模块1包含四个土壤水分含量传感器，可以采集四个定点的土壤水分含量，FDS传感器模块1监测到的电压信号输入到单片机处理模块2中，单片机处理模块2通过AD转换器将测量到的电压计算土壤实时水分含量，LCD19264液晶显示模块3搭载在单片机处理模块2上，用来实时显示土壤水分含量，模块4用来连接单片机处理模块2实现根据测...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈军，张恒榜，杨术明，白璐，马晓玲，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61