基于单片机的智能蓝牙灌溉系统开题报告

1. 研究目的与意义

背景：

1、全球水资源紧张状况仍然严峻，节水灌溉是解决水资源问题的必由之路：当今世界水资源是各种资源中不可替代的一种重要资源，随着经济和社会的发展，水资源缺乏的问题将日益明显。在人类所有的生产活动中农业灌溉用水量占至80%的比例，但传统的灌溉模式中使得水的实际利用率仅为30%～40%，大水漫灌不仅导致生产效率低下，而且造成了水资源的浪费。中国是一个水资源贫乏的国家，被列为世界上13个最贫水国之一，同时，中国水资源匮乏且分布不均，因此农业节水灌溉即是灌溉技术发展的趋势，也是缓解水资源危机和实现高效、精准农业的必然选择。

2、全球节水灌溉以喷滴灌为主，新型喷滴灌技术快速革新到：部分发达国家喷灌和滴灌面积占灌溉面积的比例达到了80%以上。新型喷滴灌技术也快速涌现，到2022年，我国农田灌溉水有效利用系数为0.568，和世界发达农业国家还有差距。

2. 课题关键问题和重难点

要想提高灌溉过程中水的利用率并且提高农业生产效率，减轻劳动力，就必须实现智能灌溉、节水灌溉。故准备设计一种基于单片机的智能蓝牙灌溉系统，其中基于单片机的抽水装置是智能灌溉系统的核心，简单来说就是能够由单片机智能控制水泵抽水进行灌溉。再加上蓝牙模块，就能够实现在手机上监测灌溉系统的状态和参数以及对抽水装置进行远程的控制。这样就能够在节约水资源的同时，根据不同作物，不同时期所需求的灌溉量进行灌溉，以提高生产效率并减轻劳动力。

关键问题：

1、能够通过按键设置不同的工作模式，并在显示屏上显示当前工作模式。

3. 国内外研究现状（文献综述）

水是一切生命过程中不可替代的基本要素，也是维系国民经济和社会发展的重要基础资源。近年来随着科技不断进步，经济高速发展，水资源危机开始显现并日渐明显。中国是水资源短缺的国家，时空分布不均，且人均水资源不足。目前中国人.均水资源占有量约为2, 100立方米，是全球13个贫水国家之--。预计到2030年中国人均水资源量将下降到1,760立方米，逼近国际公认的1, 700立方米严重缺水警戒线，缺水已经成为制约中国经济发展和社会进步的重要因素。此外，中国农业用水存在较大的浪费，主要体现为灌溉用水系数较低以及水资源利用率较差。一是据中国水利改革发展“十三五”规划显示，中国农业灌溉水利用系数仅为0.53左右，远低于发达国家0. 80的平均水平。二是在节水滴灌领域，采用喷滴灌技术的耕地的面积占所有节水灌溉耕地面积的29.01%，仅占全国有效灌溉面积的13.68%，而发达国家采用喷滴灌节水技术的比例达到70%-80%。虽然中国近年来大力投资于节水灌溉设施的建设，使农业用水效率出现了一定程度的提升，然而相比发达国家，中国的节水灌溉能力整体仍处于较低水平。近几年，国家出台多项鼓励政策，力图提高中国农业灌溉水利用系数和喷滴灌耕地面积，必将对节水灌溉设备产生较大的市场需求。国家计划到2030年，农田灌溉水有效利用系数提高到0.6以上（全国水资源综合规划）随着中国农业现代化进程的高速发展、农业结构的调整，加上国家政策的推动和支持，节水灌溉自动化技术的要求越来越高，灌溉控制器在我国有着巨大的市场，基于单片控制的无线蓝牙灌溉系统的设计具有很重要的研究意义。

近年来随着中国等发展中国家对节水灌溉设备的研发投入力度加大,节水灌溉设备研发制造水平提高很快，在某些中端领域产品质量接近发达国家水平，并凭借价格上的优势形成与发达国家竞争的格局。但从全球节水灌溉设备行业来看，以色列、美国等国家在研发和制造领域还处于世界领先地位，而且其生产的智能灌溉设备并不适宜中国：比如美国的大农场使用的灌溉设备规模庞大建设耗资大，以色列韩国使用的灌溉设备价格过于昂贵。许一飞（2008）国外农业高效用水的研究就应用及发展趋势.节水灌溉中表示国内市场迫切需要适应于中国农业现状和农业生产者水平的智能灌溉设备。

单片机的优势是李朝青、刘艳玲（2013）单片机原理及应用：集成度高、体积小、重量轻、单一电源、功耗低、功能强、价格低廉、运算速度快、抗干扰能力强、可靠性高，可以实现控制功能的同时拥有更强的数据处理能力、强大的网络通讯功能以及能够执行比较复杂的控制算法。当前，全国小农户数量约占各类农业经营户总数的98% ，经营耕地面积约占耕地总面积的近七成。匡秋明、赵燕东、自陈祥（2007）节水灌溉自动控制系统研究中表示我国国情决定了我们不能学欧美的模式，短期内不应该、也不可能把农民的土地集中到少数主体手上搞大规模集中经营。因此基于单片机的智能蓝牙灌溉系统大有可为，控制这种小规模的智能灌溉系统，契合单片机功能强，价格低廉，供电简单，体积小等优点。

4. 研究方案

设计方案

设计该套智能蓝牙灌溉系统包括核心的抽水装置的硬件部分、软件部分和蓝牙模块。

1、抽水装置的硬件部分。大致包括一块430单片机，土壤湿度传感器，控制按钮，电机驱动模块和数据显示屏。初步计划采用msp430g2553型号的单片机，msp430系列单片机具有超低功耗，运算速度快，指令精简等优点，其中msp430g2553能够满足设计需求且成本低廉；土壤湿度传感器型号为yl-69，可以监测土壤湿度；显示屏采用中景园电子0.96寸oled显示屏，oled，即有机发光二极管，于同时具备自发光，不需背 光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快等优点，分辨率为128*64，有多种接口方式。

5. 工作计划

1、计划于2023年12月选定课题选题

2、计划于1月底完成有关的资料文献的收集，了解课题背景与意义，了解课题中的关键问题及难点，拟定设计方案并完成课题有关的开题报告一份；

3、计划于1月底完成与设计有关的英文资料的翻译；