图2-2  自动控制灌溉的农田水分动态变化示意图

2.2.2 微灌水量分布均匀性分析

导致作物减产的主要原因是每次灌水的不均匀，所谓灌水不足即是指灌水达不到作物的最小需水要求，这个最小要求直接影响到作物的产量，因此，这个问题是非充分灌溉需要研究的问题之一[5]。

有关水量分布的均匀性目前主要有两种描述方式，即均匀系数 和图形效率 。前者是将关注点放在灌溉的整个地块上，研究灌溉地块内总体水量的分布情况或均匀程度；而后者则是基于在灌溉地块上允许水量不均匀，在水深最小的那一部分地块内，其中某一阀值与平均灌水深度的比值应达到规定要求，这种方法可以很直观地分析灌水不足部分的差额程度。

3 系统硬件设计

3.1 传感器的选用

快速、准确地测定农田土壤水分，对于探明作物生长发育期内土壤水分的盈亏，以便适时做出灌溉、施肥决策和排水措施等具有重要意义。经过综合比较，本课题最终选定了电容式水分传感器，对一定几何结构的电容式水分传感器，其电容量与两电极间被测物料的介电常数有正比关系。电容式水分传感器的特点是精度高、量程宽、可测的物料品种多，而且响应速度也较快，可应用于在线监测实现自动化。但灵敏度稍低，设备较复杂，价格稍贵。根据被测物料不同，传感器应有不同的结构，一般有：半圆筒面结构、圆柱表面结构、平面结构。这里我用滑动变阻器实现土壤水分传感器的应用，根据分压原理，用ADC0809测出中间电阻的电压大小经过转化形成数字信号显示在数码管中。

3.2 单片机的选用

3.2.1 单片机的概况

随着电子技术、微电子技术的飞速发展，微型计算机发展很快，单片机作为计算机的一个独特的分支，它是在一块芯片上集成了多种功能部件所构成的一台完整的、具有一定功能的单片微型计算机。

3.2.2 AT89C51单片机性能介绍

AT89C51单片机是51系列单片机的一个成员，是8051单片机的简化版。内部自带2K字节可编程FLASH存储器的低电压、高性能COMS八位微处理器，与Intel MCS-51系列单片机的指令和输出管脚相兼容。由于将多功能八位CPU和闪速存储器结合在单个芯片中，因此，AT89C51构成的单片机系统是具有结构最简单、造价最低廉、效率最高的微控制系统，省去了外部的RAM、ROM和接口器件，减少了硬件开销，节省了成本，提高了系统的性价比