自动控制技术的发展有力地促进了现代农业的发展。无论是应用于设施栽培中还是应用在大田作物中的自动灌溉控制技术更是影响现代农业发展的热点。施肥与灌溉同时进行即水肥耦合灌溉，不仅具有节水、节肥、节能、节省人力等优点，而且还可大大提高作物产量和质量，同时减轻了施肥对环境的污染。与世界其他国家如美国、以色列和加拿大等国相比，我国水肥耦合灌溉系统的自动化程度较低，自动施肥灌溉的控制技术还处于研究阶段，基于此，本课题研究的水肥耦合自动灌溉系统具有重要的现实意义和推广应用价值。本课题针对国内水肥灌溉系统的实际需要，通过大量查阅国内外相关资料，对水肥耦合灌溉液的自动监测、混合技术做了研究，以单片机理论为基础，并结合了通信技术，设计了一套水肥耦合自动灌溉控制系统，实现根据需要对作物进行水肥的实时耦合灌溉，而且本系统适用于某种作物的特定生长期，同时也可用于各种农作物的灌溉中。系统以单片机AT89C51和PC机为核心部件，采用了自动化的上、下位机两级分布式的结构形式。下位机单片机系统完成对灌溉液检测信号的采集、处理、显示以及对执行机构的控制并向上位机发送数据等功能，采用MCS51汇编语言编制其运行程序。上位机经MAX232和RS-232通过串行通信方式接收下位机的检测信息并向其传输信息，采用VB语言编程向用户提供友好的人机界面，用户可根据需要方便地选取所需作物及作物的特定生长期，相应结果及其理论需要的pH、EC值并可直观显示在控制信息主界面上，同时也可在界面内自主设置各参数的报警上下限值，以增加系统的安全性。本课题向作物提供的肥料是按一定要求混合在灌溉水中的水肥混合液，水肥混合灌溉液的实时混合控制技术是本系统的关键技术，系统采用双输入单输出的模糊控制方法，并用MATLAB的Fuzzy Logic工具箱对此模糊系统进行建模和分析，论证系统的输入输出结构关系，使控制系统更具科学性。此外，用实验对水肥的耦合关系进行了论证分析，确定灌溉优先调节因子，然后通过耦合调节实验，可根据流体力学和水力学相关原理推出相应阀门的理论开启时间，为控制系统的设计提供理论依据。本系统成本低廉，结构灵活，操作简单，可扩展性强，只要稍加改变，即可增加其他使用功能，具有广阔的开发前景。