基于单片机控制的智能浇花系统设计制作

基于单片机控制的智能浇花系统设计制作

作者：陈春先曲鸣飞

来源：《中国科技博览》2017年第27期

[摘要]为了实现室内花卉自己照顾自己，改善室内空气环境，给室内创造更舒适的环境，利用单片机技术，使传统的灌溉技术得以突破。本设计以STC89C52单片机为处理器，湿度传感器将采集到的信号经A/D转换送至控制器，控制器将浇水的上下限值与土壤湿度值相比较，当低于下限值时，单片机输出一个信号控制直流电机浇水，高于上限值时再由单片机输出一个信号控制停止浇水；手动部分是由通过关闭单片机电源，由外围电路供电进行浇灌。

[关键词]单片机，湿度传感器，浇水，电机

中图分类号：S68 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）27-0158-01

1.智能浇水系统组成框图

智能浇花控制系统结构如图1所示，控制系统的前向通道由传感器的数据采集输入及人机交互的按键输入两部分，控制系统的前向通道由显示输出及控制执行机构动作两部分组成。控制系统中主控制器选用单片机，负责对土壤湿度数据的采集处理，负责对数据的实时显示，负责将数据与控制输入的理想值比较，进而控制执行机构自动浇水。

2.硬件系统设计

系统硬件电路包括几类：湿度传感器数据采集模块、数据实时显示模块、电机驱动及控制模块及系统警示模块。

（1）单片机最小系统电路设计

图2中S1，C1，R5组成系统复位电路，C2、C3及Y1组成晶振电路，为控制系统做好准备工作。

（2）土壤湿度采集电路

土壤湿度采集电路如图3所示。湿度插片传感器在不同的湿度环境下两端电阻发生变化，进而比较器LM393同相端电压发生变化，与反相端的标准值比较，LM393输出发生翻转，模拟湿度模拟量，经过A/D转换，变成数字量，送入控制器待处理。

（3）人机交互按键输入电路

图2中S2，S3，S4组成人机交互按键输入电路，当按键按下时，控制器收到低电平信号，进行相应处理。其中两个按键为湿度的增减设置按键，另一个设计为自动或人工浇水设别按键。

（4）人机交互LCD液晶显示输出电路

当操作输入按键时，显示的就是设定的标准湿度，无按键操作时，用于实时显示当前土壤湿度值。数码管为四位共阴极数码管，采用PNP型三极管驱动。

（5）驱动及直流电机控制电路

当需要浇水时，控制器通过I/O口发信号给继电器线圈，触电控制电机转动，同时给出浇水指示灯提示信号。此处也可以加上蜂鸣报警提示。

3.软件系统设计

（1）软件系统总体流程框图

软件系统流程框图如图4所示，主程序实时监控三个按键是否按下，并对应处理按键子程序，同时实时显示湿度数据。

（3）代码（略）

本软件系统采用C语言编程，开发环境选用KeilμVision5。

4.系统装配调试

用万能板装配该系统，后期制作用PCB板，可以减小制作的体积，从而更方便设计储水单元及系统集成结构。

5.结论

针对室内花卉养殖灌溉的具体需求，本设计利用8位单片机为控制器，利用湿度传感器进行湿度数据采集，用LCD液晶显示器进行湿度数据实时显示，与理想设定湿度数据对比，控制电机启停。经设计制作及验证，基本满足室内花卉自动浇水的需求，在外观设计及包装上仍需要进一步改善。

参考文献

[1] 王东峰等.单片机C语言应用100例[M].北京：电子工业出版社，2009：151-161.