基于单片机的智能浇灌系统设计

第十一届“博创杯”全国大学生嵌入式设计大赛

作品设计报告

室内自动浇花系统

Auto-watering System in our House

设

计

报

告

队伍编号：

参赛学校：西北民族大学

作者：沙苗宋开强周乾斌

指导教师：邓克岩贺艳萍

组别：□硕士组□本科组□高职组

摘要

在这个信息技术高速发展的社会中，智能控制为人们的生产生活带来了诸多便利。在家庭中，很多花草养殖爱好者由于工作、出差等原因对花草缺少照顾而由于产生许多烦恼。如何利用智能控制对此产生便利便是我们要加以研究的一个问题。

本系统是基于AT89C51单片机的家庭智能浇花系统,使用YL-69作为土壤湿度传感模块，LCD1602作为显示数据的模块，蜂鸣器作为通知模块，按键是用来设定报警的数值。通过YL-69湿度传感器进行土壤湿度的采集，单片机AT89C51进行信息处理，输出控制信号，控制信号通过控制继电器控制水泵电源是否通断，从而完成自动浇水，浇水的同时蜂鸣器会发出声音提示。

关键词： AT89C51、YL-69、LCD1602、水泵

Abstract

In the society,with the development

Key words: AT89C51、YL-69、LCD1602、水泵

目录

1 引言................................... 错误!未定义书签。

2 系统设计 (5)

2.1 方案论证 (5)

2.1.1总体方案设计 (5)

2.1.2 芯片的选择 (6)

2.1.3 系统结构 (6)

2.2 系统硬件设置 (7)

2.2.1 AT89C51主要性能参数 (7)

2.2.2 时钟电路 (8)

2.2.3 AT89C51的复位电路 (9)

2.2.4 YL-69土壤湿度传感器 (11)

2.2.5 ADC0832功能特点及引脚 (11)

2.2.6 ADC0832 的控制原理 (12)

2.2.7继电器 (13)

2.2.8 蜂鸣器及按键 (14)

2.3 系统软件设计 (15)

2.3.1 系统流程图 (15)

2.3.2 LCD1602显示程序 (16)

2.3.3按键程序 (17)

2.3.4 ADC0832芯片接口程序 (18)

3 仿真设计与硬件调试 (19)

3.1 (20)

3.2 仿真设计 (19)

3.3 硬件测试与调试 (20)

4 结论 (21)

参考文献 (22)

致谢 (23)

附录 (19)

第1章绪论

随着人们生活水平的提高，花卉逐渐收到人们的青睐，陶冶情操，净化空气。利用单片机设计了一款家庭智能浇花器实现自动浇花，节省人力，方便人们出差的时候，不至于影响花卉的生长，如果在家也可以关断浇花器，手动浇花。浇花器设置为根据土壤湿度浇花。采用这种方式定量浇花时，数码管显示时间和流水时间。

因为不同的花和植物需要水的不同特点，所以合理地浇水会使植物生长良好，也能达到节约用水的目的，因此，高效的灌溉系统是能够根据人们的意愿进行适量、适时的方向发展。所以，本设计主要包括两个方面，一是测量，获取土壤水分信息，并根据土壤水分、湿度和植物需水特性的多少来确定浇水的水量。这将摆脱过去，只有浇水的经验，给植物浇水要在科学基础上的决策。二是控制，根据对土壤研究及植物需水特性进行合理的浇水决策，即将传统的只是凭经验由人工手控制洒水器的方式，变化为自动进行适量的、适时的、按需的灌溉控制。系统根据由测量土壤湿度和植物合理的生活环境，通过抽水装置控制给水量的多少，从而使得水资源能够得到高效的使用，同时也节省了人力，达到智能灌溉的目的。

第2章系统方案

2.1 方案论证

2.1.1总体方案设计

在国内外都是用自动灌溉装置，其中大部分都是使用虹吸原理进行灌溉的，即是使用渗透的方法灌溉，这种灌溉的方法是连续地、不间断的。采用这种浇花系统仅仅只能保证花卉不应缺水而干枯死，但是对于植物来讲并不是其生长的良好环境，并且浪费水资源。

本设计提供了一种智能浇灌的系统，这个系统可以在没有人的环境下在对植物进行浇灌，在浇水的过程中,根据植物需要水分的不同，对植物进行浇水控制。这个系统是根据单片机原理，运用土壤湿度传感器进行数据的收集，然后通过按键调整上下限，在通过单片机对收集数据的分析及处理，进而判断外界土壤湿度值，假如土壤湿度低于设置的下限，单片机控制水泵浇水同时蜂鸣器发出通知，当土壤湿度达到上限就停止浇水，从而达到自动浇花的目的。本实验重要完成以下的几个功能：1.用YL-69检测土壤湿度；2.使用LCD1602显示测量的数据3.通过分析植物生存的最佳环境设置浇灌的上下限；4.使用单片机对采集到的数据进行分析和处理，在控制水泵是否需要进行浇灌。这个系统是由硬件部分及软件部分组成的，硬件划分为单片机主控、显示、土壤湿度的检测、按键输入、水泵

浇灌、蜂鸣器发出通知六大模块。主控模块位AT89C51单片机是负责对数据的分析及处理；YL-69作为湿度检测模块；湿度的上下限是通过按键模块输入；显示模块是显示土壤湿度检测器检测出来的湿度数值及其上限数值；水泵和蜂鸣器是用来执行系统命令的。软件结构与硬件配置相适应，同样是使用模块化，它主要包含主程序、湿度采集子程序、显示数据子程序、按键输入子程序、执行子程序及系统定时中断服务程序等组成。这个系统很灵活，有较强的交互性，可以随时设置湿度的上下限；在系统的开发设计中，应当将软件和硬件相互结合起来，并且个个部件都使用模块化的设计思路。实验检验说明，该系统测量数据误差小、运行稳定，有着很可靠的使用效果，所以可以被广泛的推广使用。

2.1.2 芯片的选择

●芯片的选择：AT89C51是由Atmel生产的低电压、高性能CMOS8位单片机，同时AT89C51有着便宜的价格，而且它和 MCS-51系列有这很好的兼容性。因此在这个系统中采用AT89C51作为控制芯片。

●A/D转换：ADC0832是具有双通道和8位分辨率的A/D转换芯片。由于其性价比高、体积较小、兼容性很强的特点，因此深受广企业欢迎及单片机爱好者喜爱，目前的普及率已经很高。

●继电器选择：设备在设计过程中是需要一个继电器来控制电磁阀的工作。由于工作电压在只需要5V左右，并且成本相对而言比较低。所以在这个系统中选择了型号为松乐SRS-05VDC-SL型号的继电器。其工作电压在 5V，其触电容值为3A/250VAC/30VDC,而且在市场上的价格为1.5元左右。

●显示器的选择：在系统的设计过程需要一个显示土壤湿度值的显示器。LCD1602是一种专门可以显示英文字母、阿拉伯数字及符号的点阵型液晶，其能够同时显示16*02即32个字符。市场价格大概为8元左右。

2.1.3 系统结构

本系统有电源接口电路、显示电路、土壤检测电路、继电器控制潜水泵电路、蜂鸣器电路、按键设置六大部分组成。系统原理图如图1所示。