草坪智能噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

畢業(yè)設(shè)計(jì)（說明書）題目：草坪智能噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)XX：隹學(xué)號(hào)工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2019年5月20日工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書:佳敏專業(yè)班級(jí)：14級(jí)機(jī)電一體化五年制2班任務(wù)下達(dá)日期2019年g月25日設(shè)計(jì)開始日期2019年3月14日設(shè)計(jì)完成日期2019年5月日設(shè)計(jì)題目：草坪智能噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師堵會(huì)曉院（部）主任郭宗躍2019年2月25日工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯委員會(huì)記錄電力口程學(xué)院機(jī)電一體化專業(yè)，學(xué)生佳敏于2019年且月旦日進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。設(shè)計(jì)題目：草坪智能噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：堵會(huì)曉答辯委員會(huì)根據(jù)學(xué)生提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)材料，根據(jù)學(xué)生答辯情況，經(jīng)答辯委員會(huì)討論評(píng)定，給予學(xué)生隹敏畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)?yōu)椤４疝q委員會(huì)人，出席人答辯委員會(huì)主任（簽字）：答辯委員會(huì)副主任（簽字）：答辯委員會(huì)委員:,,，，，,。工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)第頁(yè)共頁(yè)學(xué)生：佳敏專業(yè)班級(jí)五年制機(jī)電一體化二班年級(jí)14級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：草坪智能噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱人：指導(dǎo)教師：（簽字）2019年6月12日成績(jī)：系主任：（簽字）2019年6月13日畢業(yè)設(shè)計(jì)及答辯評(píng)語(yǔ)：摘要水是一切生命過程中不可替代的基本要素，水資源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展重要基礎(chǔ)資源。我國(guó)是一個(gè)水資源嚴(yán)重缺乏，水旱災(zāi)害頻繁，水資源的分布很不平衡的國(guó)家。在這樣水資源嚴(yán)重短缺的情形下，目前我國(guó)大部分地區(qū)還仍然停留在人工檢測(cè)旱情，決定灌溉與否憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，這樣就會(huì)造成更嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)。近年來,隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)模式正在向大型化、集約化方向發(fā)展。這樣就推廣全面、統(tǒng)一、大型、智能化灌溉系統(tǒng)提供了必要條件?，F(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大面積種植的就是農(nóng)田農(nóng)業(yè)，因此我設(shè)計(jì)了和實(shí)現(xiàn)了一套針對(duì)農(nóng)田的智能化監(jiān)測(cè)和灌溉系統(tǒng)。采用農(nóng)業(yè)智能澆灌系統(tǒng)，可以根據(jù)各種農(nóng)作物對(duì)水量的要求，以及土壤的水情合理配置各個(gè)供水設(shè)置設(shè)備運(yùn)行情況。另外，通過自動(dòng)化控制，可以使相關(guān)人員及時(shí)了解整個(gè)系統(tǒng)的相關(guān)資源信息，通過統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)行合理使用，從而達(dá)到省水節(jié)能，省工省地的效果，以及發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)的目的。關(guān)鍵詞：智能噴灌；噴頭目錄第一章緒論31.1設(shè)計(jì)背景31.2園林草坪噴灌的特點(diǎn)3第二章設(shè)計(jì)方案62.1灌溉系統(tǒng)的基本組成62.2智能噴灌9第三章機(jī)械設(shè)計(jì)部分113.1噴頭選型123.1.1固定式噴頭143.1.2旋轉(zhuǎn)式噴頭143.2布置噴頭153.2.1噴頭的水利性能153.2.2噴頭布置方式17第四章單片機(jī)智能噴灌系統(tǒng)214.1主界面控制流程214.2液晶顯示程序22LCD1602地址23LCD1602指令24LCD1602字符集25LCD1602程序254.3時(shí)鐘芯片程序264.4按鍵程序274.4.1ADC0832芯片接口程序28致29參考文獻(xiàn)30第一章緒論1.1設(shè)計(jì)背景灌溉是彌補(bǔ)自然降水在數(shù)量上的不足與時(shí)空上的不均、保證適時(shí)適量的滿足草坪生長(zhǎng)所需水分的重要措施。以往的草坪綠化工程，很多沒有配套完整的灌溉系統(tǒng)，灌水時(shí)只能采用大水漫灌或人工灑水。不但造成水的浪費(fèi)，而且往往由于不能及時(shí)灌水、過量灌水或灌水不足，難以控制灌水均勻度，對(duì)草坪的正常生活產(chǎn)生不良影響。隨著城鎮(zhèn)建設(shè)的不斷發(fā)展，城市人口大量集中，工業(yè)和生活用水迅速增加，旅游、休閑、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、及居民小區(qū)等各種綠地面積越來越大，城市供水的緊狀況日益突出、傳統(tǒng)的地面大水漫灌已不能滿足現(xiàn)代草坪灌溉的要求，采用高效的灌溉方式勢(shì)在必行?，F(xiàn)代園林草坪灌溉的方法主要是有噴灌和微灌技術(shù)，如果我們想使整個(gè)面積都得到相同的水量，通常用噴灌，加草坪噴灌。如果我們想讓某一特定區(qū)域濕潤(rùn)而使周圍干燥時(shí)，可采用微噴灌或滴灌，加灌木灌溉。滴灌有時(shí)也用于草坪地下灌溉。園林草坪噴灌技術(shù)以及節(jié)水、節(jié)能、省工和灌水質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，越來越被人們所認(rèn)識(shí)。1.2國(guó)林草坪噴灌的特點(diǎn)園林草坪為改善環(huán)境、增加美感、治性情等目的而栽植的，因此，要求它們最好長(zhǎng)年生長(zhǎng)皆綠，每年只需剪而不必種植，另外，草坪使土壤滲吸速度降低，要求采用少量頻灌法灌溉，而且為了節(jié)約勞力和資金、提高噴灌質(zhì)量的要求，園林草坪灌溉大多采用自動(dòng)化控制固定式噴灌系統(tǒng)。要求水質(zhì)和噴灑質(zhì)量較為嚴(yán)格，特別是對(duì)高級(jí)觀賞植物和高爾夫球場(chǎng)的草皮，要求噴灌均勻度較高，加有漏噴或噴灑過量。都會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p失。草坪噴灌多數(shù)在夜間進(jìn)行，其原因之一是草坪白天噴灌，蒸發(fā)損失大。一般夜晚噴灌時(shí)能比白天少消耗10%以上的水量；原因之二是有些草坪白天不允許噴灑，加高爾夫球場(chǎng)進(jìn)行比賽、公園娛樂區(qū)進(jìn)行文娛活動(dòng)等。噴灌系統(tǒng)不能影響草坪的維護(hù)作業(yè)。草坪需要經(jīng)常性的修剪、植保、施肥等，這些作業(yè)往往有機(jī)械完成。因此，需要選擇特殊的設(shè)備。噴灌系統(tǒng)在滿足草坪需水要求的同時(shí)，需充分注意景觀環(huán)境效果。精心設(shè)計(jì)的噴灌系統(tǒng)，通過正確選擇噴頭和噴點(diǎn)的布置，不僅能滿足草坪需水，而且在灌水時(shí)可以形成水動(dòng)景觀效果。園林噴灌能夠有效提高勞動(dòng)效率。傳統(tǒng)灌溉方式費(fèi)時(shí)、費(fèi)工，甚至無法完成大面積綠地的養(yǎng)護(hù)工作。特別是在炎熱的高溫季節(jié)，澆灌作業(yè)成為綠地養(yǎng)護(hù)工作中的重中之重。傳統(tǒng)方式的澆灌多采用人拿皮管澆灌為主，無法在大面積圍同時(shí)灌溉，而且費(fèi)時(shí)。噴灌在很短的時(shí)間，就可以完成幾百成幾千平方米綠地的灌溉。以1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)為例，沒有噴灌系統(tǒng)，至少需3人才能完成所有的養(yǎng)護(hù)工作，而具有自動(dòng)噴灌系統(tǒng)的足球場(chǎng)，通常1人就可完成所有養(yǎng)護(hù)作業(yè)。配備有施肥泵的噴灌系統(tǒng)，還可在噴灌灑水的同時(shí)完成施肥、打藥等養(yǎng)護(hù)作業(yè)。另外噴灌時(shí)間由專業(yè)人士設(shè)定，可雇用非熟練的工人進(jìn)行操作，在一定程度上降低管理的人工費(fèi)用。園林噴灌是一種模擬天然降水的灌溉方式，可以使噴灌圍的植物得到均勻-致的降水。采用自動(dòng)控制的噴灌系統(tǒng)，均由專業(yè)的灌溉和綠地管理人員根據(jù)不同的種植區(qū)及植物需水來編程設(shè)定灌水制度，這就保證了不同植物都能得到最佳的水分條件，使植物生長(zhǎng)狀態(tài)達(dá)到最佳且基本一致，特別是草坪，顏色均勻一致的草坪更能給人以美的享受。另外水流經(jīng)噴頭噴射出后形成細(xì)小的水滴，不會(huì)對(duì)土表造成沖刷，這樣就能夠保持土壤結(jié)構(gòu)，為植物根系創(chuàng)造良好生長(zhǎng)的土壤環(huán)境。1.3設(shè)計(jì)目的伴隨著人們快節(jié)奏的生活、工作、學(xué)習(xí)，人們已沒有很多時(shí)間去精心照顧自己種的花卉植物等，因此市場(chǎng)上急需一種可以代替人類勞動(dòng)的產(chǎn)品。由于現(xiàn)在市場(chǎng)上很多的噴灌設(shè)備主要是是針對(duì)溫室、露天農(nóng)作物、森林等大面積植物噴灌，而對(duì)于家庭小面積噴灌系統(tǒng)設(shè)備幾乎沒有，也沒有達(dá)到自動(dòng)化的水平?，F(xiàn)代生活中,隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)花卉、樹木等綠色植物的喜愛和種植越來越多，然而以前對(duì)花木的澆灌、施肥等工作都需要靠人工來實(shí)現(xiàn)，由于現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快，人們往往忙于工作而忘記定期、及時(shí)地為花卉補(bǔ)充水分及養(yǎng)料，或者由于放假回家而將花放在亦公室沒有人管理導(dǎo)致花木枯死。已有的澆水器需要有人控制或者定時(shí)的澆灌，不能根據(jù)植物正常生長(zhǎng)所需要的光照、水分、溫度來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)環(huán)境的參數(shù)，不利于花木的成長(zhǎng)，而且現(xiàn)在的名貴花如果因?yàn)橐陨显蚨劳龅貌粌斒?，鑒于以上情況，市場(chǎng)上急需提供一種能夠根據(jù)光照、溫度、濕度及光照的變化自動(dòng)將水分和及光補(bǔ)充給花木，達(dá)到定期、及時(shí)澆灌花木自動(dòng)灌溉器，所以本文就指智能灌溉系統(tǒng)來設(shè)計(jì)研究。第二章設(shè)計(jì)方案2.1灌溉系統(tǒng)的基本組成一個(gè)完整的噴灌系統(tǒng)一般由水源、首部樞紐、管網(wǎng)和噴頭等組成。水源:一般多用城市供水系統(tǒng)作為噴灌水源，另外，井泉、湖泊、水庫(kù)、河流也可作為水源。在草坪的整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)，水源應(yīng)有可靠的供水保證。同時(shí)，水源水質(zhì)應(yīng)滿足灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。首部樞紐:其作用是從水源取水，并對(duì)水進(jìn)行加壓、水質(zhì)處理、肥料注入和系統(tǒng)控制。一般包括動(dòng)力設(shè)備、水泵、過濾器、施肥器、泄壓閥、逆止閥、水表、壓力表，以及控制設(shè)備，如自動(dòng)灌溉控制器、衡壓變頻控制裝置等。首部設(shè)備的多少，可視系統(tǒng)類型、水源條件及用戶要求有所增減。當(dāng)城市供水系統(tǒng)的壓力滿足不了噴灌工作壓力的要求時(shí)，可建專用水泵站或加壓水泵室或?qū)Ｓ盟?，有時(shí)可在自來水管路上加裝一臺(tái)管道泵即可。管網(wǎng):其作用是將壓力水輸送并分配到所需灌溉的草坪種植區(qū)域。由不同管徑的管道組成，加干管、支管、毛管等，通過各種相應(yīng)的管件、閥門等設(shè)備將各級(jí)管道連接成完整的管網(wǎng)系統(tǒng)?，F(xiàn)代灌溉系統(tǒng)的管網(wǎng)多采用施工方便、水力學(xué)性能良好且不會(huì)銹蝕的塑料管道，如PVC管、PE管等。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)需要在管網(wǎng)中安裝必要的安全裝置，加進(jìn)排氣閥、限壓閥、泄水閥等。噴頭:噴頭用于將水分散成水滴，加同降雨一般比較均勻地噴灑在草坪種植區(qū)域。下圖為灌溉系統(tǒng)基本組成示意圖：圖2-1灌溉系統(tǒng)基本組成示例圖典型的地灌系統(tǒng)應(yīng)該包括：（1）水源及控制首部。主管道-將水輸送到各灌溉水區(qū)。田間首部。支管道-將主管道的水分配給'滴灌管。'滴頭、毛管、'滴灌管及其接頭。支管路系統(tǒng)(多孔連接管)田間首部—主管路系統(tǒng)滴頭.主*截流目閥2.2智能吸灌.主*截流目閥智能噴灌系統(tǒng)要求能夠?qū)崿F(xiàn)以下要求：自動(dòng)執(zhí)行噴灌任務(wù)，既能夠自動(dòng)控制噴頭在制定的時(shí)間段定量的噴水。天氣監(jiān)測(cè)，即隨時(shí)監(jiān)測(cè)降雨情況，自動(dòng)在降雨開始時(shí)停止噴灌，在降雨結(jié)束后根據(jù)降雨量大小決定是否補(bǔ)噴一定的水量。只能水量控制，即如發(fā)現(xiàn)降雨量滿足需足則不再補(bǔ)再，如不能滿足需求則補(bǔ)噴一定水量直到滿足需求。噴灌計(jì)劃預(yù)制，既可以輸入名項(xiàng)噴灌任務(wù)，可以在不同時(shí)間進(jìn)行工作。智能化灌溉系統(tǒng)有加下優(yōu)勢(shì)：1、自動(dòng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)的氣候、植物和土壤情況進(jìn)行適時(shí)、適量地灌溉。2、通過智能控制技術(shù)的應(yīng)用，更加節(jié)水節(jié)能，降低灌溉成本，提高灌溉質(zhì)量。3、將使灌溉更加科學(xué)，方便、提高管理水平。4、減少灌溉中人員用量，更加合理的提高水源的利用率推廣和使用智能化灌溉技術(shù)是實(shí)現(xiàn)節(jié)能型社會(huì)的需要。例如:根據(jù)站點(diǎn)可選擇植物類型，加喬木、灌木、一年生植物等，不同的植物需水量不同。根據(jù)站點(diǎn)選擇噴頭類型，加齒輪旋轉(zhuǎn)噴頭、散射噴頭、涌泉頭等，或者直接設(shè)定灌水器的噴灌強(qiáng)度，讓參數(shù)更加貼合實(shí)際。根據(jù)站點(diǎn)選擇土壤類型，加壤土、粘土、沙土，和地形的坡度，控制器可根據(jù)土壤和地形計(jì)算運(yùn)行/入滲周期，以防出現(xiàn)地表徑流。第三章機(jī)械設(shè)計(jì)部分整體的機(jī)構(gòu)形式如下所述：水由出水口接入，經(jīng)過水泵增壓后，經(jīng)過導(dǎo)水軟管，最后從管的另一端噴射出來。機(jī)械臂主要由導(dǎo)水軟管，套筒，舵機(jī)，步進(jìn)電機(jī)與電機(jī)配合的傳動(dòng)裝置組成。套筒下端固結(jié)有加工上錐齒的圓環(huán)，電機(jī)通過錐齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)套筒轉(zhuǎn)動(dòng)。舵機(jī)固定在套筒上，當(dāng)套筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，舵機(jī)也隨套筒旋轉(zhuǎn)。導(dǎo)水軟管穿過套筒與固定在套筒上端的舵機(jī)相固結(jié)，當(dāng)舵機(jī)臂擺動(dòng)時(shí)導(dǎo)水軟管噴頭處完成豎直方向的調(diào)整，以便噴出的水能夠調(diào)整遠(yuǎn)近。而套筒轉(zhuǎn)動(dòng)則實(shí)現(xiàn)了噴水方向的調(diào)整。這樣，通過水平旋轉(zhuǎn)及豎直擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了噴灌的精準(zhǔn)定位?？紤]到水對(duì)電機(jī)、齒輪傳動(dòng)部分的腐蝕影響，電機(jī)及其套筒的傳動(dòng)部分通過密封箱密封，導(dǎo)線弓I出，連接到控制電路部分及電源部分，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的電力輸入及控制。機(jī)械普通過套筒下端深埋入土壤進(jìn)行固定。在噴口的設(shè)計(jì)中，由于市場(chǎng)上所售的噴頭多利用水壓將水達(dá)到某個(gè)固定的位置，因此不能實(shí)現(xiàn)噴灌位置的可調(diào)性要求。因此噴管管口需要重新設(shè)計(jì)，可以在噴口處用鋼管做導(dǎo)水管，將水直接弓導(dǎo)噴頭，而噴頭處設(shè)計(jì)成可以轉(zhuǎn)動(dòng)的形式，通過增加一個(gè)電機(jī)并通過細(xì)桿與噴頭處連接實(shí)現(xiàn)豎直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，水平方向的轉(zhuǎn)動(dòng)還是靠另一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)套筒來實(shí)現(xiàn)。其中要注意密封問題，噴口轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)其密封要求較高，且此處水壓較高，更增加密封難度，還有，底部的電機(jī)如何使上部的噴頭進(jìn)行豎直方向的擺動(dòng)。此處傳動(dòng)距離較長(zhǎng)，增加材料勢(shì)在必增加水平轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的負(fù)載，且此電機(jī)好密封，極易漏水燒毀電機(jī)。于是我們直接采用了接導(dǎo)水軟管的方法。導(dǎo)水軟管是一種橡皮材料做成的，一端接過水泵流過的水，一端穿過套筒固定在舵機(jī)上，有較好的彈性，使灌溉機(jī)械臂在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，水管不會(huì)產(chǎn)生較大的阻力矩，也不會(huì)發(fā)生塑性變形影響使用。這種形式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，一根管足以解決噴頭處的設(shè)計(jì)問題。缺點(diǎn)是電機(jī)帶動(dòng)套筒的轉(zhuǎn)角不能持續(xù)朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，否則水管會(huì)打結(jié)使水流不通，且從水管澆灌到地面的水流成柱狀，對(duì)地面沖擊較大。軟管長(zhǎng)期拉伸壓縮會(huì)造成水管脫膠，破碎等問題。在實(shí)際設(shè)計(jì)計(jì)算中，需要進(jìn)行軟管的拉壓的疲勞強(qiáng)度的校核，及齒輪傳動(dòng)的校核計(jì)算。通過查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以計(jì)算出所需材料及其他要求。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，我查閱了上市的噴頭的基本工作原理，對(duì)其有了初步的了解。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，我查閱了相關(guān)的機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)方面的書籍，增長(zhǎng)了我在機(jī)械方面的知識(shí)及解決機(jī)械設(shè)計(jì)問題的能力。3.1噴頭選型噴頭種類很多，每種噴頭都有自己特有的使用圍，選擇噴頭時(shí)，應(yīng)考慮以下一些因素：用戶對(duì)噴頭形式的要求灌區(qū)大小和地形植物類型現(xiàn)有水壓和流量當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件（風(fēng)、溫度和降雨量）土壤類型和入滲率噴頭的一致性灌區(qū)大小和地形、灌溉植物的種類影響噴頭的選擇，例如，草坪、灌木、樹林可能需要不同類型的噴頭。在“水力學(xué)基礎(chǔ)”中我們已經(jīng)知道，水壓和流量是設(shè)計(jì)者首先要考慮的因素。每一種噴頭都有其自己的工作壓力，如果不增加水泵，而直接使用自來水管網(wǎng)的水壓，所選擇的噴頭應(yīng)滿足現(xiàn)場(chǎng)可提供水壓力和流量要求。特殊氣候條件的地區(qū)需要特殊的噴頭，例如，有風(fēng)地區(qū)需要低角度噴頭，使水流緊貼地面以防被風(fēng)吹走，炎熱干旱地區(qū)需要大流量的噴頭。在“收集資料”中，我們已經(jīng)談到，噴灌強(qiáng)度不能大于土壤入滲率，低灌溉強(qiáng)度的噴頭在坡地噴灌中常用，這樣可以減少地表徑流和水土流失。在布置支管或把噴頭按不同的控制閥分組時(shí)，最重要的原則是盡可能不要在同一閥所控制的管路上把不同類型的噴頭混在一起使用，即灌水強(qiáng)度不同的噴頭應(yīng)該分開布置在不同的控制閥管路上。如果灌水強(qiáng)度不同的噴頭放在一起，用戶或系統(tǒng)維護(hù)人員就可能對(duì)某一個(gè)小區(qū)過量灌溉，才能使另一小區(qū)的灌水量合適。3.1.1固定式噴頭一般用于四周有障礙物和有阻擋旋轉(zhuǎn)噴頭工作的濃密樹從的情形，當(dāng)植物混合種植和需要不同的灌水量時(shí)，也需要采用固定式噴頭。固定式眼頭工作時(shí)噴出的水流或是一束，或是多束，或是呈扇形（以固定的模式。最常見的形式是全圓型、3/4圓弧型、2/3圓弧型、半圓型、1/3圓弧型和1/4圓弧型。除弧度噴灑外，還有一些特殊形式的噴灑方式，如帶狀。另外，另外，還有噴灑角可調(diào)節(jié)的噴嘴（VAN）,即用于特殊形狀的小區(qū)。其噴灑角度的調(diào)節(jié)圍一般為0到360度。固定式噴頭的工作壓力較低，大約在100—200kPa之^,1作半徑一般為1.5—7m,所以它們一般用在灌溉小塊草坪和水源水壓較低的情況。扇形噴灑的噴頭的噴灌強(qiáng)度達(dá)25—100mm/h,不宜用在在細(xì)質(zhì)土壤或坡地上，這種情況采用8-38mm/h灌水強(qiáng)度的多束固定式噴頭較為合適。道路邊的灌木從可以用彈出高度為15cm和30cm地埋式固定噴頭。灌溉結(jié)束后，噴頭降到地面以下，可減少對(duì)它惡意破壞的可能性，并增加行人的安全。3.1.2旋轉(zhuǎn)式噴頭地埋式旋轉(zhuǎn)噴頭一般用于灌溉草坪。一般來說，每個(gè)旋轉(zhuǎn)式眼頭都有一個(gè)或兩個(gè)噴嘴，其噴灑角度一般從20度到240度可調(diào)，許多還可以作全圓噴灑。與固定式噴頭比較，旋轉(zhuǎn)式噴頭一般工作壓力較高，絕大多數(shù)眼頭的工作壓力在150—700kPa。這種噴頭的射程圍比固定式眼頭大的多，小的大約為6m,大的可大于30m。這種噴頭的流量也較大，一般為90—450L/min。盡管流量很大，但與固定式噴頭比較，旋轉(zhuǎn)式噴頭的灌水強(qiáng)度要小，因?yàn)樗膰姙⒚娣e較大，其噴灌強(qiáng)度一般為6-50mm/h,因此旋轉(zhuǎn)式噴頭適合于坡地灌溉、細(xì)質(zhì)土壤以及其它低入滲率的土壤。在進(jìn)行大面積噴灌時(shí)，選用大射程旋轉(zhuǎn)式噴頭是比較經(jīng)濟(jì)的。各種噴頭的工作壓力、射程、噴灌強(qiáng)度可從制造廠家獲得。3.2布置噴頭噴灌系統(tǒng)中噴頭的布置包括噴頭的組合形式、噴頭沿支管上的間距及支管間距等。噴頭布置的合理與否，直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的灌水質(zhì)量。3.2.1噴頭的水利性能在討論噴頭間距布置之前，我們先了解一下單個(gè)噴頭的水量分布，將噴頭置于一個(gè)固定的點(diǎn)上，沿著濕潤(rùn)面積的半徑等間距地放上盛水容器（圖3-1），噴灑一定時(shí)間完后，測(cè)量每個(gè)容器中水的深度，即可繪出水量分布圖。圖3-1噴頭水量分布特性的測(cè)定圖3-2單個(gè)噴頭土壤中的水分分布噴頭的水量分布圖可從制造廠家獲得，該圖反映了噴頭的水量分布特性，是表征一個(gè)噴頭好與壞的重要指標(biāo)單個(gè)噴頭的水量分布，從噴頭處向兩邊象一個(gè)30度的斜坡，即象一個(gè)楔形。對(duì)于全圓噴頭，其圖形象一個(gè)錐體，噴頭在中間，向四周傾斜的斜坡，隨著距噴頭距離的增大，盛水容器中得到的水量越來越少。最后，在噴灌半徑的最遠(yuǎn)段的容器，由于距噴頭比較遠(yuǎn)，幾乎沒有收集到水。圖3-3噴頭射程的60%的位置在噴灌半徑50-60%的圍，即使各噴頭水量不重疊，灌水量也能充分滿足植株生長(zhǎng)。而在60%以外，即噴頭射程的后40%部分，隨著距離的增大，水量越來越水，便不能滿足植物的生長(zhǎng)需要（圖2-3）,需要用相鄰的噴頭重疊噴灌的方法來增加灌水量，提高灌水均勻度。圖3-4噴頭間距為噴灑直徑的60%所以建議相鄰噴頭的最大間距是各自噴灑半徑的60%之和（圖2-4）。在土壤質(zhì)地粗糙、風(fēng)速大、低濕度、高溫等情況下，建議噴頭間距要更小一些。在草坪灌溉中，噴灌頭間距常選用噴射直徑的50%。當(dāng)有風(fēng)時(shí)，可以用更小一些的間距一如40%。當(dāng)噴頭間距過大時(shí)，草坪上會(huì)有灌溉不到的干地。這些灌溉不到的地方草坪會(huì)出現(xiàn)缺水的癥狀，枝葉暗綠或枯死。3.2.2噴頭布置方式有三種主要的噴頭布置方式：正方形：這種方式中相鄰四個(gè)噴頭組成的四條邊距離相等，用于灌溉正方形的區(qū)域成有90度角的區(qū)域。盡管該方式有時(shí)均勻度欠佳，但四周有圍欄的地區(qū)常使用這種方式。正方形布置方式灌水覆蓋度較差，其原因是因?yàn)閷?duì)角線上兩個(gè)噴頭間距此邊線上的要長(zhǎng)。當(dāng)邊線上兩個(gè)噴頭間距為噴頭的射程時(shí)（即50%法），對(duì)角線上兩個(gè)噴頭間距則為射程的70%，使得正方形中心噴水量偏少（圖3-5）。圖3-5正方形布置時(shí)的水量偏少、區(qū)域在風(fēng)速小和沒風(fēng)的情況下可以使用55%的間距，有風(fēng)時(shí)建議用更小的間距，這取決于風(fēng)的大水，下面給出風(fēng)速和最大間距的對(duì)照表：灌溉地點(diǎn)的風(fēng)速（km/h）使用的最大間距（％直徑）556——1011——205045三角形：該模式常用于邊界不規(guī)則的地區(qū)。正三角形布置是指三個(gè)相鄰噴頭之間間距相等。與正方形布置方式相比，三角形布置不存在象正方形布置中的水量偏少地帶。因此工程設(shè)計(jì)多數(shù)使用三角形布置（圖2-6）。S代表噴頭間距，L代表支管間距。在一個(gè)正三角形布置時(shí)，L是S的0.866倍。例如噴頭間距為24m,支管間距則為20.8m。可以看出，這種模式?jīng)]有正方形模式中對(duì)角線間距此邊線間距大的問題。由于這個(gè)原因，在有風(fēng)的情況下，允許噴頭之間有更大的間距（如下表）:灌溉地點(diǎn)的風(fēng)速（km/h）圖3-6三角形布置方式最大間距（直徑的％）606——115511——2050矩形:矩形布置方式具有抗風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)，并且適合灌溉有直線邊界和角落的地區(qū)。其噴頭和支管間距如下表:灌溉地點(diǎn)風(fēng)速（km/h）最大間距（直徑的％）L=60,S=506——11L=60,S=456——1111——20L=60,S=40為適應(yīng)特殊的工程條件，同一地域可以用上述各種不同模式的組合，例如，為適應(yīng)特殊的工程條件，同一地域可以用上述各種不同模式的組合，例虬交錯(cuò)型間距布置方式、曲線邊界噴頭布置方式。如果一塊較大草坪既有草坪又有樹和灌木從，就需交錯(cuò)使用不同的模式。遇到樹成

灌木從我們可以交錯(cuò)使用正方形成矩形、平行四邊形成三角形模式，繞過或穿過障礙物

后，其它地方仍可以使用原來的噴頭間距模式（圖2-7）。圖3-7交錯(cuò)型間距布置方式對(duì)于曲線邊界，可采用從正方形成矩形模式變到平行四邊形成三角形模式布置噴頭（加圖2-8）,還可以再變到原來的布置模式。這樣既灌溉整個(gè)區(qū)域，同時(shí)避免在曲線邊界以噴頭過于集中和灌溉區(qū)域超出邊界。

圖3-8曲線邊界噴頭布置方式第四章單片機(jī)智能噴灌系統(tǒng)上面是我們?cè)O(shè)計(jì)的硬件的部分，的確硬件部分很重要，但是軟件部分的系統(tǒng)設(shè)計(jì)也是本系統(tǒng)的核心，也是非常重要的一個(gè)部分。軟件的編程部分也會(huì)關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以及效率。為了讓系統(tǒng)更好的運(yùn)行，穩(wěn)定，我們采用了最為基礎(chǔ)的語(yǔ)言C語(yǔ)言，它具有穩(wěn)定性，軟件我們用Keil軟件。4.1主界面控制流程主界面如圖4.1所示，從程序控制的硬件來看，智能灌溉系統(tǒng)被啟動(dòng)時(shí)，單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位，液晶顯示屏也開始顯示啟動(dòng)，晶振電路在單片機(jī)控制下復(fù)位并工作。LCD1602顯示屏在最開始的容就是系統(tǒng)默認(rèn)的初始值，還有當(dāng)前土壤的濕度值，這時(shí)候的默認(rèn)值為百分之四十和百分之二十，在最上面的顯示的是傳感器傳回來的濕度值。啟動(dòng)并且有顯示后，可以通過四個(gè)按鍵開始分別進(jìn)行濕度的上限值和下限值以及復(fù)位設(shè)置，通過按鍵的調(diào)整，得到我們所需要的濕度控制圍，再點(diǎn)擊按鍵中的開始，這樣，灌溉系統(tǒng)就可以啟動(dòng)了。圖4.1是由程序控制的大體流程圖，各模塊的詳細(xì)控制將在講解各模塊時(shí)做詳細(xì)介紹。

圖4-1程序流程圖4.2液晶顯示程序?qū)τ跁r(shí)鐘的設(shè)計(jì)，這一部分是最重要的。我們就是要看到顯示出來的信息；所以在本設(shè)計(jì)中，顯示在這一部分程序中，主要有：LCD顯示的初始化，讀取數(shù)據(jù)，寫入指令，查狀態(tài)和在指定位置顯示字符等程序。下面我們來介紹關(guān)于LCD1602的地址和指令圖4-1程序流程圖4.2液晶顯示程序?qū)τ跁r(shí)鐘的設(shè)計(jì)，這一部分是最重要的。HD44780置了DDRAM（顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)RAM）、CGROM（字符存儲(chǔ)ROM）和CGRAM（用戶自定義RAM）。顯示數(shù)據(jù)就儲(chǔ)存在DDRAM中，它來寄存將要顯示的字符代碼。一共80個(gè)字節(jié)，地址與屏幕的對(duì)應(yīng)關(guān)系見下表4.1：入這個(gè)字符就對(duì)了。至于詳細(xì)的寫入我們要在下面講到。在LCD中有四十個(gè)地址，我們用前十六個(gè)滿足了就。應(yīng)見下表4.2：表4.2DDRAM地址與顯示位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系123413141516第一行00H01H02H03H0CH0DH0EH0FH第二行40H41H42H43H4CH4DH4EH4FH在這里我們要強(qiáng)調(diào)一個(gè)注意事項(xiàng)，在顯示中我們?cè)诘谝粋€(gè)位置輸入一個(gè)數(shù)字“2”我們不能直接把吃”輸入進(jìn)去，這樣做是一個(gè)容易出錯(cuò)的，所以我們要拿出來講解下，如果要輸入字，我們要在這個(gè)地址上面加上80H，也就是你想要輸入的地址都要加上80H這樣就能正確的顯示了。表4.3LCD1602指令集指令名稱指令編碼RSg帥B7~DB0指令功能Clear0000000001清除，在DDRAM中寫入20Hfl光標(biāo)歸位閃爆點(diǎn)歸位000000001X輸入閃爍點(diǎn)移到LCD屏幕的開始輸入模式設(shè)置000001l/Ds用來指定字符移動(dòng)的方向顯示開美控制0000001DCBLCD屏的顯示、閃爍點(diǎn)顯小J關(guān)閉由CB控制、設(shè)定顯示屏/光標(biāo)移動(dòng)方向000001S/CR/Lxx使光標(biāo)移位或整個(gè)顯示屏移位功能設(shè)定00001DLNFXX數(shù)據(jù)總線的位數(shù)、LCD顯示的行以及字形的設(shè)置CGRAM地址的設(shè)置0001CGRAM的地址設(shè)定下一個(gè)要存入數(shù)據(jù)的CGRAM的地址設(shè)定DDRAM地址001DDRAM的地址設(shè)定下一個(gè)要存入數(shù)據(jù)的DDRAM的地址讀忙信號(hào)/AC地址01RFAC內(nèi)容讀取忙信號(hào)BF的內(nèi)容，AC地址的內(nèi)容寫入數(shù)據(jù)10在CGRAM中寫入數(shù)據(jù)讀出數(shù)據(jù)11讀出DDRAM或CGRAM中的內(nèi)容指令加表4.3想要看到什么樣的信息，就輸入對(duì)應(yīng)的指令，上表說了十一條指令：1602液晶的操作有4種：①狀態(tài)讀操作一一輸入:RS=0、R/W=1、E=1,輸出：DB0~DB7的狀態(tài)字；②數(shù)據(jù)讀操作一輸入：RS=1、R/W=1、E=1,輸出：DB0~DB7的數(shù)據(jù)：③指令寫操作——輸入：RS=0、R/W=0、E=1，輸出：無：④數(shù)據(jù)寫操作一輸入：RS=1、R/W=1、E=1，輸出：無。LCD1602字符集在LCD顯示屏的部有個(gè)儲(chǔ)存器(記憶器)，在這個(gè)記憶器可以生產(chǎn)出字符，這些字符可以輸出一個(gè)圖，大致的目標(biāo)就是下面這樣的：阿拉伯?dāng)?shù)字，字母、包括大小寫和符號(hào)每個(gè)字符能夠針對(duì)一段代碼，打此方一個(gè)字母C對(duì)應(yīng)43H，這個(gè)就是用十大進(jìn)制來表示的，最后的顯示就是把對(duì)應(yīng)的地址中的數(shù)據(jù)拿出來就會(huì)顯示在LCD屏上了。這個(gè)對(duì)應(yīng)是由ASCII碼識(shí)別的，只能夠用它來識(shí)別，所以在設(shè)計(jì)中我們用的都會(huì)被轉(zhuǎn)化成ASCII碼，ASCII可以直接顯示，也可以由LCD部的記憶器轉(zhuǎn)換，這個(gè)過程不需要我們?nèi)藶榈娜マD(zhuǎn)換。LCD1602程序那么我們簡(jiǎn)單說下LCD的初始化和在一個(gè)固定地方顯示字符；初始化的流程圖加圖4.2所示：包括液晶顯示開始啟動(dòng)，顯示模式設(shè)置初始化，關(guān)閉顯示，清屏顯示，顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置，顯示開以及光標(biāo)設(shè)置、退出等。LCD屏的初始化是有關(guān)顯示器的機(jī)制，和原理的相關(guān)操作。我就不多說了。下面是在一個(gè)固定位置顯示的代碼，如下：voidDLC(ucharX,ucharY,ucharcode*DData){ucharListLength,j;ListLength=strlen(DData);Y&=0x1;X&=0xF;〃限制X不能大于15,Y不能大于1if(X<=0xF)//X坐標(biāo)應(yīng)小于0xF{for(j=0;j<ListLength;j++){DOC(X,Y,DData[j]);//顯示單個(gè)字符X++;}}}上面這些代碼，很簡(jiǎn)單主要是在LCD屏上的固定的位置顯示-堆字符；我們可以看到代碼中定義了一個(gè)unchar的變量X,丫他們的值分別小于等于十五，小于等于一，這里他們表示了LCD中顯示的位置，為什么用這樣的限制，這里我們還要看上面對(duì)LCD的介紹，上面說7LCD的屏幕大小只有16長(zhǎng)度，2列寬度，所以對(duì)X,Y的值做了這樣的限制。4.3時(shí)鐘芯片程序這里呢首先我們要從DS1302這個(gè)里面讀取它部的信息，給了單片機(jī)，接著呢在LCD的屏中顯示出來，還有呢就是在它的時(shí)間需要對(duì)準(zhǔn)的時(shí)候，外部按鍵更正時(shí)間，然后在存入芯片里面。4.4按鍵程序機(jī)械性質(zhì)是一般按鍵都有的性質(zhì)。問題在按鍵點(diǎn)下的時(shí)候，不會(huì)很好的連接。還有問題是我們按下的時(shí)候來回彈跳，時(shí)間極快，我們?nèi)梭w感知是不會(huì)體會(huì)到的，但是我們都知道單片機(jī)的運(yùn)行時(shí)上百萬次的，所以這個(gè)在我們按下來回彈跳時(shí)間對(duì)單片機(jī)來說時(shí)間是極長(zhǎng)的。單片機(jī)會(huì)接受到非常多的高低電流，如果不適當(dāng)控制下，會(huì)影響性能，所以我們做了個(gè)判斷具體流程下圖4.4所示:圖4.2按錐流程圖下面為按鍵程序：unsignedcharv_readkey_f(void);/////延時(shí)程序{unsignedcharkey;if(P17=0){delay(30);/延時(shí)30msif(P17=0){key=1;while(!P17)/等待釋放}elsekey=0}}4.4.1ADC0832芯片接口程序?yàn)榱四軌蚴剐畔鬏數(shù)酶旌头€(wěn)定，由于C語(yǔ)言的模塊化接口比較好用，所以，本設(shè)計(jì)利用6語(yǔ)言進(jìn)行接口編程是非常好的。數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置是非?？斓模滢D(zhuǎn)換時(shí)間一般只有短短的32us，所以A/D轉(zhuǎn)換的周期小，頻率非?？?，這也有利于在一些特定的需要中使用。數(shù)據(jù)是在子程序中被賦予的，屏蔽了外面函數(shù)模塊中的信息，盡量減少了全局變量的使用，因?yàn)槿肿兞吭诟鱾€(gè)模塊函數(shù)中都能夠被使用，在這樣的情況下，如果在一個(gè)子程序中使用了全局變量，義在另外一個(gè)子程序中使用了此全局變量，那變量數(shù)據(jù)就有可能達(dá)不到我們所要的要求，數(shù)據(jù)也有可能被某個(gè)模塊中的函數(shù)破壞掉了，這樣對(duì)于整個(gè)設(shè)計(jì)是非常不利的。而如果我們使用的