黄淮海地区冬小麦产量高但水肥的利用率较低,造成了水肥资源的浪费。水肥一体化技术依据作物生长需求施肥灌溉,提高了水肥利用率,具有节约水肥、高效高产等优点。因此,该论文研究设计了一种麦田水肥一体化装置:用户预设水、肥量,装置自动称取相应量的固态水溶肥,然后控制加入相应量的水溶解肥,再将配好的肥液输送到麦田灌溉网。实验证明该装置能够根据预设水、肥值,较准确的自动完成水肥配比,达到了预期设计目的。该水肥装置主要工作流程是:用户在手机端设置水、肥量,通过Wi-Fi局域网传给单片机,单片机启动外槽轮式排肥器,排肥到正下方的称重托盘中,称取到需要的肥量后停止排肥;启动步进电机依靠齿轮传动旋转托盘,倾倒肥料到下方圆柱状混肥桶中,步进电机再转回原位置为下次称肥做准备;向圆柱状混肥桶内注水,依靠超声波液位器实时监测液位控制水的注入量;注水结束后开启搅拌机搅拌两分钟加快肥的溶解,然后开启吸肥泵输送肥液到麦田。实现上述工作流程时完成的主要研究工作有:(1)使用Wi-Fi局域网无线连接智能手机与单片机实现手机端设置水、肥量;选用DS18B20温度传感器和YL-69土壤湿度传感器实时采集麦田环境信息上传到手机端供用户查看。(2)设计机械机构和控制程序,实现较精确的固态水溶肥的动态称取,并制作试验台测量称肥误差;分析误差来源,研究获取减小称肥误差的方法。(3)选用精度、灵敏度好的超声波液位器,监测混肥桶内的实时液位;“立管式”安装液位器并采用多管分流的方式向混肥桶内注水,减小注水时的液面波动,提高液位监测的准确性;搭配圆柱状混肥桶实现单片机对水量的监测控制。(4)结合“二位式控制算法”设计称肥、控制水量的程序流程图,设计程序自动减少25g预设肥量,减小对干燥粉剂或小颗粒固态水溶肥的动态称取误差,因肥料有所差异,误差值有望控制在30g以内。基于自主机械设计和程序控制,本装置创新性的实现了较精确的固态水溶肥的称取,结合控制水量部分完成水肥配比,进而实现对麦田的水肥一体化管理。