摘 要

当前我国在农林作物的病虫害防治上仍以化学防治为主，而农药的粗放式大面积喷洒致使农药的利用效率非常低。同时引发了一系列诸如：农作物药物残留超标、农业生产成本增加、对人体危害和水资源污染加剧等问题。因此本文设计开发了苗木精确对靶智能控制系统，从而解决对农作物更低量精细的喷施问题，提高农药的利用率。

本文的主要研究内容如下：

1：设计了基于上位机发送喷药命令、单片机来控制直流电磁阀的智能喷药控制系统的整体方案。

2：设计了智能喷药控制系统的硬件电路，并以计算机为上位机，单片机为下位机。其中上位机与下位机采用232通信来交换数据。单片机采用STC89C51来进行对24个直流电磁阀控制。

3：完成了苗木精确对靶智能控制系统的软件设计。单片机采用C语言进行编程设计，其中包含了单片机的控制主程序，设置串口子程序、延时子程序、定时器子程序等。

4：对苗木精确对靶智能控制系统进行了仿真，实现了上位机与下位机的信息通信。控制输出模块、核心控制模块、电源模块、单片机最小系统等各个模块工作正常。

关键词：施药控制；单片机；农药精准使用

The design of the target intelligent control system is accurate

ABSTRACT

In the present country, the prevention and treatment of insect pests and diseases in agriculture and forestry are still dominated by chemical control, and the large scale spraying of pesticides is very inefficient. Meanwhile, there have been a series of problems such as excessive crop residues, increased agricultural production costs, human hazards and increased water pollution. In this paper, the design and development of the target intelligent control system are developed to solve the problem of the more fine spray and the utilization rate of the pesticide.

The main research of this article is as follows:

1: the overall scheme of the intelligent spray control system for the dc solenoid valve is designed based on the order of the top machine and the single chip microcontroller.

2: The hardware circuit of the intelligent spray control system is designed, and the computer is the top machine, and the chip machine is the next one. The top machine USES 232 communication to exchange data with the next machine. The single-chip microcomputer USES STC89C51 to control 24 dc solenoid valves.

3: The software design of the target intelligent control system is completed. Microcontroller using C language programming design, which includes the MCU control main program, set up a serial port subroutine, time-lapse subprogram, timer subroutine, etc.

4: This paper simulates the accuracy of the target intelligent control system, and realizes the information communication of the top machine with the next. Control the output module, the core control module, the power supply module, the microcomputer minimum system and so on the various modules working normal.

Key words：Spray control；Microcontroller；Precision pesticide application

目 录

1 绪论………………………………………………………………………………………1

1.1本文研究背景和意义……………………………………………………………………………1

1.1.1 农林作物病虫害防治及其存在问题……………………………………………………1

1.1.2 化学防治问题分析………………………………………………………………………1

1.2 国内外施药技术研究发展趋势……………………………………………………………………2

1.2.1 国内研究发展现状………………………………………………………………………2

1.2.1 国外研究发展现状………………………………………………………………………2

1.3 本文主要研究内容及章节安排……………………………………………………………………3

1.3.1 主要研究内容……………………………………………………………………………3

1.3.2 章节安排…………………………………………………………………………………4

2 苗木精确对靶智能控制系统总体方案设计……………………………………………………………5

2.1 苗木精确对靶智能控制系统设计目标及要求………………………………………………5

2.2苗木精确对靶智能控制系统整体方案……………………………………………………5

2.2.1 苗木精确对靶智能控制系统模块基本组成……………………………………………5

2.2.2 苗木精确对靶智能控制系统总体设计…………………………………………………6

3苗木精确对靶智能控制系统硬件设计…………………………………………………………………8

3.1 苗木精确对靶智能控制系统硬件电路设计… ……………………………………………………8

3.1.1 电源模块…………………………………………………………………………………8

3.1.2 单片机最小系统……………………………………………………………………………9

3.1.3 核心控制模块……………………………………………………………………………10

3.1.4 RS232通讯模块…………………………………………………………………………13

3.1.5 喷雾执行模块……………………………………………………………………………14

4 苗木精确对靶智能控制系统软件设计………………………………………………………………17

4.1 苗木精确对靶智能控制系统软件设计整体方案………………………………………………17

4.1.1 单片机软件设计原则与任务…………………………………………………………17

4.1.2 单片机软件设计的语言选择…………………………………………………………17

4.1.3 苗木精确对靶智能控制系统软件流程设计…………………………………………18

4.2 苗木精确对靶智能控制系统软件编程………………………………………………………19

4.2.1 控制系统通信协议……………………………………………………………………19

4.2.2 单片机程序……………………………………………………………………………19

5 苗木精确对靶智能控制系统的仿真与分析…………………………………………………………29

5.1 苗木精确对靶智能控制系统的仿真建立……………………………………………………29

5.2 苗木精确对靶智能控制系统仿真的运行和分析……………………………………………30

结论…………………………………………………………………………………………………………31

致谢…………………………………………………………………………………………………………32

参考文献……………………………………………………………………………………………………33

附录1 苗木精确对靶智能控制系统硬件电路图……………………………………………………34

附录2 PCB图 ………………………………………………………………………………………37

附录 3 苗木精确对靶智能控制系统软件程序………………………………………………………38

1 绪论

• 1. 本文研究背景和意义

1.1.1 农林作物病虫害防治及其存在问题

中国是一个农林业大国，每年因为农林作物虫害频繁发生造成的经济损失非常大，同时也是生态环境建设和造林绿化的主要制约因素之一。据国家林业局数据统计，现在我国每年仅外来有害生物引发的森林病虫害面积就达2000多万亩，每年因此而减少林木生长量超过1700万平方米；松材线虫等外来森林病虫害在我国发生面积已达116万公顷；飞机草等外来植物灾害面积已达1065万公顷以上^[1]。对于农林作物病虫害的治理主要有：生物防治、化学防治、物理防治、农业防治、植物检疫和综合防治等。而化学防治又是最有效的防治手段之一。据悉，2003年在“中美农药应用技术交流会”上经讨论研究表明，未来的20-30 年里防治森林病虫害的主要手段仍将是化学防治手段。同时据数据统计我国使用的农药，每年为我国挽回损失：粮食430亿KG、棉花160万担、蔬菜482亿KG、果品10亿KG。有人统计，1994年世界农作物如果不实施植物保护，其产量仅是潜在产量的30％，而经过植物保护后，产量可增加到58％，即约增加潜在产量的27.7％，其中除草后挽回16.4％，除虫后挽回7.1％，灭病后挽回4.2％^[2] 。但是化学防治又面临着很多的问题。主要是传统的农药粗放式大面积喷洒致使农药的利用效率非常低，容易造成农药过量或者漏喷，导致大部分农药是无效的，喷洒的农药只有极少部分作用在要防治的靶标上，并且造成一系列的问题，比如农药使用效率低，增加了农药投入的费用；农林产品的农药残留超标；农民在施加农药和收割农林产品时易受药害；农药过量的使用造成空气污染和水源污染等。

1.1.2 化学防治现状及问题分析