基于51单片机智能喷洒系统的设计
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电机 由普通 直流 电机构成 ，并 搭配Ｌ ２ ９ ８ Ｎ 电机驱动 ，通过单 供 电。 该驱 动具有 两种 工作模式 ，一 方面 ，当使 ￣ ， Ｅ Ｎ Ａ（ 控 片机输 出Ｐ ＷＭ 波控 制 电机 的方 向及 转 向。整个系 统的框架 制电机Ａ）、Ｅ Ｎ Ｂ （ 控制 电机Ｂ）时 ，可以分别从 Ｉ Ｎ１ 、Ｉ Ｎ ２ 图如 图 ｌ 所示。
片机 的Ｐ ３ ． ２（ Ｉ Ｎ Ｔ ０ Ｐ Ｆ 部 中断 ），目的是 为了通过外部Ｉ Ｎ Ｔ 壤湿度 的实 时情况 动态调 节喷
头 喷水 的半 径 ；根据环 境风 速 的大小 ，动态选 择采用 雾状
断测量风速所对应 的脉 冲个数 。
此外 ，为 了增加传输 的距离 ，需要上拉一个 １ ０ Ｋ 左右 的
工干预 。
Ｌ ２ ９ ８ Ｎ电机驱动为２ 路Ｈ 桥驱动 ，可 以同时驱动两个直流
１ ． 系统 总体框 架设计
电机 （ 即可 同时控制 两个 喷头 ，若 想要 控制多 个喷 头 ，可
组 ）。 本 文 设 计 了一个 基 于 ５ １ 单 片 机 的智 能喷 洒 系 统 。选 以采用并联 的方式 ，把多个喷头分成２ 该驱动模块 共有４ 根控制引脚 ，与５ １ 单片机 分别相连 。 用 型号 为 Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ １ 的单 片机 作 为控 制 系统 的核 心 ，采用 Ｎ１ 和Ｉ Ｎ ２ 控 制电机Ａ，Ｉ Ｎ ３ 和Ｉ Ｎ ４ 控制 电机Ｂ 。值得注 Ｄ Ｈ Ｔ １ １ 温湿度传感器获取土壤 的湿度和温度 ，风速 的大小值 其 中 ，Ｉ 意的是Ｌ ２ ９ ８ Ｎ 驱 动需 要较高的外接 电源 （ ＋ １ ２ Ｖ ～ ＋ ２ ４ Ｖ）进行 则是 由Ｂ Ｃ Ｑ — Ｆ Ｓ — Ｔ Ｔ Ｌ ８ ＝杯风风 速传感器 采集 。同时 ，喷 头
电阻 ，电阻的一 端接在Ｖ Ｃ Ｃ 电源线上 ，另外一端接在信号引 脚上 ，目的是 为了增大驱动 电流 。
２ ． ３ Ｌ ２ ９ ８ Ｎ 电机 驱动
喷洒 还是柱 状喷 洒 的方 式进 行喷灌 ；当土壤 的湿度达 到预 先设 定 的阈值条 件下 ，喷灌 系统 能够 自动关 闭 ，不需 要人
关键词 ：５ １ 单 片机 ；智能灌溉 ；风速传感 器；温湿度传感 器
中图分 类号 ：Ｔ Ｐ ２ ７ ３ 文献 标识 码 ：Ａ
０ 。 引 言
单片机采集一 次Ｄ Ｈ Ｔ １ １ 传感器数据 的时间大约为４ ｍ ｓ ，
每 当夏 季 来 临 ，学 校 草 坪 上 ，公 园草 地 上 等地 方 总
新产品开发
…
２ ０ １ ７ ｏ ． ０ ２ － Ｆ ）中 国 攘 产 虽 》
基于５ １ 单片机智能喷洒系统 的设计
杨 桐
（ 西安 高新 第一 中学，陕西 西安 ７ １ ０ ０ ７ ５ ）
摘 要：本 系统采 用Ｓ Ｔ Ｃ８ ９ Ｃ５ １ 单 片机 为主控 制核 心 ，搭 配风速传 感器和温 湿度 传感 器，设计 了一 款智能喷洒 系 统 。通过 三杯风风速传感 器来实现 对风速的 实时检测 ，当风速 大于所设定的阈值 ，调节喷 头模式 为水柱状喷 洒模
式 ，具 有较 强抗风速干扰 能力；反之 则为默认喷 头模式为 雾状喷 洒模 式 ，具有均 匀喷洒的特点。 同时，温湿度传 感 器能够实时采集土壤的温度和 湿度 ，系统根 据特定花草对水分 的需求，进 行智能化的控制喷洒 的时间以及调 节 喷 头的喷洒半径 。基 于此 ，不仅 充分地 满足 了花草的需求 ，而且 节省宝贵的水资源。
能看 到许 多喷头 不停地 转圈 ，喷洒 出水雾 ，滋润 着花 草 。
每次传输４ ０ ｂ ｉ ｔ 的数 据。４ ０ ｂ ｉ ｔ 的数据格式包括８ ｂ ｉ ｔ 湿度 整数数 据＋ ８ ｂ ｉ ｔ 湿度小 数数据＋ ８ ｂ ｉ ｔ 温度整数 数据＋ ８ ｂ ｉ ｔ 温度小数数 据
＋ ８ ｂ ｉ ｔ 校验 和 。其 中 ，８ 位校验 和的数据 为８ ｂ ｉ ｔ 湿 度整数数 据 然而 ，市 面上应 用 的喷 洒系 统存在 着很 多的不 足之处 。大 ＋ ８ ｂ ｉ ｔ 湿度小数 数据＋ ８ ｂ ｉ ｔ 温度整数数 据＋ ８ ｂ ｉ ｔ 温度小数数 据所 体上存 在三 方面 的缺 陷。首先 ，市 面上 的喷洒 系统喷 水覆 得结果 的末８ 位 ，用于检验数据 的传输是 否正确 。 ‘ 盖 的半 径是 固定 的 。这 将严 重导致 土壤水 分 的不均匀 。其 ２ ． ２ Ｂ Ｃ Ｑ — Ｆ Ｓ — Ｔ ｒ Ｌ ８ ＝杯 风风速传感器 ￣ 次 ，喷灌 系统 的喷灌时 间一般 为 系统预先 设定好 的固定时 三杯风传感器结 构相对简单 ，通 过３ 片小碗状 口来捕 获 间段 ，或人 为控 制喷洒 时间 。人们 只能靠 经验满 足花 草相 风速 的强弱 ，风速越 大 ，３ 片小碗状 口转 速越快 ，反 之 ，其 应 的水 分需 求 。一方 面 ，这 导致花 草 的水 分需求 未能 得到 转速越 慢。工作原 理大致如下 ：每转 一圈 ，信 号引脚输 出８ 合适 的供给 ，另 一方面 ，这很 可能 造成水 资源 的浪费 或人 个 脉冲 ，单位 时间内所产生 的脉 冲个数除 以６ ，即为对 应的 力 的浪费 。最后 ，市 面上喷 灌系统 所喷洒 的水 的形态 一般 风 速值 （ 单位 是ｍ／ ｓ ）。启动 风力 为 ：０ ． ２ ｍ／ ｓ ，即风速超 过 分为雾 状或 者水 柱状 。雾状水 ，能够均匀 地洒 落在喷 灌 区 阈值０ ． ２ ｍ／ ｓ ，信号引脚才会 有脉冲输 出。 域 ，更 好地 让花 草吸 收 ，然 而却受 风力影 响 比较大 ，容易 该 传感器 共３ 根 引脚 ，一根 电源线 接Ｖ Ｃ Ｃ（ ＋ ５ Ｖ），一 被 吹散 ；柱 状水 ，单位 体积 的水量 较大 ，不容 易受风 的干 根 地线接 Ｇ Ｎ Ｄ， （ 与单 片机共 地 ），另外 一个信 号线接 单 扰 ，其缺点是 ，喷洒水的 区域相对集 中。 为 了克 服 以上问题 ，本文设 计 了一个基 于５ ｌ 单 片机 的
片机 的Ｐ ３ ． ２（ Ｉ Ｎ Ｔ ０ Ｐ Ｆ 部 中断 ），目的是 为了通过外部Ｉ Ｎ Ｔ 壤湿度 的实 时情况 动态调 节喷
头 喷水 的半 径 ；根据环 境风 速 的大小 ，动态选 择采用 雾状
断测量风速所对应 的脉 冲个数 。
此外 ，为 了增加传输 的距离 ，需要上拉一个 １ ０ Ｋ 左右 的
工干预 。
Ｌ ２ ９ ８ Ｎ电机驱动为２ 路Ｈ 桥驱动 ，可 以同时驱动两个直流
１ ． 系统 总体框 架设计
电机 （ 即可 同时控制 两个 喷头 ，若 想要 控制多 个喷 头 ，可
组 ）。 本 文 设 计 了一个 基 于 ５ １ 单 片 机 的智 能喷 洒 系 统 。选 以采用并联 的方式 ，把多个喷头分成２ 该驱动模块 共有４ 根控制引脚 ，与５ １ 单片机 分别相连 。 用 型号 为 Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ １ 的单 片机 作 为控 制 系统 的核 心 ，采用 Ｎ１ 和Ｉ Ｎ ２ 控 制电机Ａ，Ｉ Ｎ ３ 和Ｉ Ｎ ４ 控制 电机Ｂ 。值得注 Ｄ Ｈ Ｔ １ １ 温湿度传感器获取土壤 的湿度和温度 ，风速 的大小值 其 中 ，Ｉ 意的是Ｌ ２ ９ ８ Ｎ 驱 动需 要较高的外接 电源 （ ＋ １ ２ Ｖ ～ ＋ ２ ４ Ｖ）进行 则是 由Ｂ Ｃ Ｑ — Ｆ Ｓ — Ｔ Ｔ Ｌ ８ ＝杯风风 速传感器 采集 。同时 ，喷 头
电阻 ，电阻的一 端接在Ｖ Ｃ Ｃ 电源线上 ，另外一端接在信号引 脚上 ，目的是 为了增大驱动 电流 。
２ ． ３ Ｌ ２ ９ ８ Ｎ 电机 驱动
喷洒 还是柱 状喷 洒 的方 式进 行喷灌 ；当土壤 的湿度达 到预 先设 定 的阈值条 件下 ，喷灌 系统 能够 自动关 闭 ，不需 要人
关键词 ：５ １ 单 片机 ；智能灌溉 ；风速传感 器；温湿度传感 器
中图分 类号 ：Ｔ Ｐ ２ ７ ３ 文献 标识 码 ：Ａ
０ 。 引 言
单片机采集一 次Ｄ Ｈ Ｔ １ １ 传感器数据 的时间大约为４ ｍ ｓ ，
每 当夏 季 来 临 ，学 校 草 坪 上 ，公 园草 地 上 等地 方 总
新产品开发
…
２ ０ １ ７ ｏ ． ０ ２ － Ｆ ）中 国 攘 产 虽 》
基于５ １ 单片机智能喷洒系统 的设计
杨 桐
（ 西安 高新 第一 中学，陕西 西安 ７ １ ０ ０ ７ ５ ）
摘 要：本 系统采 用Ｓ Ｔ Ｃ８ ９ Ｃ５ １ 单 片机 为主控 制核 心 ，搭 配风速传 感器和温 湿度 传感 器，设计 了一 款智能喷洒 系 统 。通过 三杯风风速传感 器来实现 对风速的 实时检测 ，当风速 大于所设定的阈值 ，调节喷 头模式 为水柱状喷 洒模
式 ，具 有较 强抗风速干扰 能力；反之 则为默认喷 头模式为 雾状喷 洒模 式 ，具有均 匀喷洒的特点。 同时，温湿度传 感 器能够实时采集土壤的温度和 湿度 ，系统根 据特定花草对水分 的需求，进 行智能化的控制喷洒 的时间以及调 节 喷 头的喷洒半径 。基 于此 ，不仅 充分地 满足 了花草的需求 ，而且 节省宝贵的水资源。
能看 到许 多喷头 不停地 转圈 ，喷洒 出水雾 ，滋润 着花 草 。
每次传输４ ０ ｂ ｉ ｔ 的数 据。４ ０ ｂ ｉ ｔ 的数据格式包括８ ｂ ｉ ｔ 湿度 整数数 据＋ ８ ｂ ｉ ｔ 湿度小 数数据＋ ８ ｂ ｉ ｔ 温度整数 数据＋ ８ ｂ ｉ ｔ 温度小数数 据
＋ ８ ｂ ｉ ｔ 校验 和 。其 中 ，８ 位校验 和的数据 为８ ｂ ｉ ｔ 湿 度整数数 据 然而 ，市 面上应 用 的喷 洒系 统存在 着很 多的不 足之处 。大 ＋ ８ ｂ ｉ ｔ 湿度小数 数据＋ ８ ｂ ｉ ｔ 温度整数数 据＋ ８ ｂ ｉ ｔ 温度小数数 据所 体上存 在三 方面 的缺 陷。首先 ，市 面上 的喷洒 系统喷 水覆 得结果 的末８ 位 ，用于检验数据 的传输是 否正确 。 ‘ 盖 的半 径是 固定 的 。这 将严 重导致 土壤水 分 的不均匀 。其 ２ ． ２ Ｂ Ｃ Ｑ — Ｆ Ｓ — Ｔ ｒ Ｌ ８ ＝杯 风风速传感器 ￣ 次 ，喷灌 系统 的喷灌时 间一般 为 系统预先 设定好 的固定时 三杯风传感器结 构相对简单 ，通 过３ 片小碗状 口来捕 获 间段 ，或人 为控 制喷洒 时间 。人们 只能靠 经验满 足花 草相 风速 的强弱 ，风速越 大 ，３ 片小碗状 口转 速越快 ，反 之 ，其 应 的水 分需 求 。一方 面 ，这 导致花 草 的水 分需求 未能 得到 转速越 慢。工作原 理大致如下 ：每转 一圈 ，信 号引脚输 出８ 合适 的供给 ，另 一方面 ，这很 可能 造成水 资源 的浪费 或人 个 脉冲 ，单位 时间内所产生 的脉 冲个数除 以６ ，即为对 应的 力 的浪费 。最后 ，市 面上喷 灌系统 所喷洒 的水 的形态 一般 风 速值 （ 单位 是ｍ／ ｓ ）。启动 风力 为 ：０ ． ２ ｍ／ ｓ ，即风速超 过 分为雾 状或 者水 柱状 。雾状水 ，能够均匀 地洒 落在喷 灌 区 阈值０ ． ２ ｍ／ ｓ ，信号引脚才会 有脉冲输 出。 域 ，更 好地 让花 草吸 收 ，然 而却受 风力影 响 比较大 ，容易 该 传感器 共３ 根 引脚 ，一根 电源线 接Ｖ Ｃ Ｃ（ ＋ ５ Ｖ），一 被 吹散 ；柱 状水 ，单位 体积 的水量 较大 ，不容 易受风 的干 根 地线接 Ｇ Ｎ Ｄ， （ 与单 片机共 地 ），另外 一个信 号线接 单 扰 ，其缺点是 ，喷洒水的 区域相对集 中。 为 了克 服 以上问题 ，本文设 计 了一个基 于５ ｌ 单 片机 的