基于单片机的智能浇花系统的设计与实现

基于单片机的智能浇花系统的设计与实现摘要随着社会的发展，人民越来越注重环境质量。养殖花卉成了首要选择，在家养殖可以陶怡情操，丰富生活。同时花卉可以通过光合作用吸收二氧化碳释放氧气同时还可以净化空气，而且花卉还可以吸收有毒物质例如刚装修的房屋里的苯、甲醛等。因此越来越多的人喜欢养殖花卉。本文设计了一种智能湿度感应浇花系统。系统以单片机AT89S52为控制芯片，启动浇花之前先有蜂鸣器报警，按时按量的供水是完成每天在限定的时间自动启动水泵浇花，按照各种花卉所需水量的差别，使用一个按钮装置来控制给水的时间，也就是电磁阀开启和闭合的时间，其余时间水泵不转，不会有水流通供给补水；按照温度、湿度来严格控制给水主要用到的是SLHT5-1土壤温度、湿度传感器，如果传感器检测温度、湿度都达不到规定的要求，就开始浇花，达到了规定的温度、湿度就停止浇花。该系统既能按时、按量的给花卉浇水，还可以为节约水资源，从而让花卉更好的生长。关键词：单片机；智能浇花系统；传感器；AbstractWiththedevelopmentofsociety,peoplepaymoreandmoreattentiontoenvironmentalquality.Flowercultivationhasbecomethefirstchoice,infarmingcanTaoYisentiment,enrichlife.Atthesametime,flowerscanabsorbcarbondioxidethroughphotosynthesisreleaseoxygenalsocanpurifytheair,andthefloweralsocanabsorbtoxicsubstancessuchasjustdecorationhouseofbenzeneandformaldehyde.Somoreandmorepeopleliketobreedflowers.Thispaperdesignsakindofintelligenthumiditysensingwateringsystem.ThesystemwithAT89S52singlechipcomputerascontrolchip,firststartedwateringtheflowersbeforethebuzzeralarm,timingquantitativewateringistopumpwatertheflowerseverydaytoopenautomaticallyataspecifiedtime,accordingtothedifferentflowersneeddifferentquantityofwater,withabuttontosetthewateringtimelength,i.e.,thesolenoidvalveopentime,therestofthetimethepumpdoesnotturnwatercannotflowthrough,accordingtowatertheflowers;humiditycontrolistouseaSLHT5-1soilmoisturesensor,whenthedetectedhumiditydidnotreachthesettinghumidity,begantowatertheflowers,tothesettinghumiditystopwatering.Thissystemcannotonlyontime,accordingtotheamountofgiveflowerwatering,canalsosavewaterresources,soastomakeflowersgrowbetter.Keyword:MCU;intelligentwateringsystem;sensor目录1、绪论.................................................11.1选题目的及意义....................................11.2国内市场发展现状..................................11.3研究方法和手段....................................32、基于单片机的智能浇花系统............................42.1系统组成部分.......................................42.2系统工作原理.......................................43、系统硬件设计.........................................53.1AT89S52型单片机...................................53.2土壤湿度检测电路..................................53.3键盘及液晶显示电路................................63.4水泵调节电路......................................63.5报警电路..........................................73.6单片机最小系统....................................73.6.1晶振电路设计.................................73.6.2复位电路.....................................83.6.3按键消抖方法.................................84、系统软件设计........................................10总结...............................................12参考文献...............................................13致谢...............................................1411、绪论国内外均有自动浇花系统的实际使用，大部分自动供水灌溉系统都是采用虹吸的方式，也就是运用渗透的原理来实现补水浇，该模式的补水过程是持续的、不中断的，根据该种模式只可以确保不会出现干旱现象，而不是根据花的实际需要来实施补给供水。另外部分自动浇水系统，能够在规定的时间内向花卉进行补水，这两种方式基本一致，都不是按照花的需求来进行补水灌溉。同时还有部分自动浇水系统，主要运用单片机控制的原理，根据温度、湿度传感器获取温、湿度的具体数据，再根据设定值来实现自动补水浇灌，只不过这种方式要求外界提供水龙头的前提下才能使用。通常家庭花草种植普遍都放置于阳台上，而阳台上常常不会用到水龙头，于是使用起来相对较为棘手。本文设计的基于单片机智能浇花系统能够实现在阳台上的应用，可以做到定时、定量地浇花。1.1选题目的及意义随着生活水平的提高，许多城乡居民为了美化环境，净化空气，喜欢在家中阳台上种植一些花草。但现代人的生活节奏越来越快，事情越来越多。植物是离不开水的，需经常浇灌。很多人有时忘了定时、适量给花卉浇水。而人们出差或有事不在家时，植物的供水就会中断，植物面临干枯。花草生长的问题80%以上由花儿浇灌问题引起，好不容易养的花卉浇水，因为浇水问题而长势不好或更严重的出现枯萎甚至凋亡。有些植物对湿度的要求很高，人为的过度浇水，植物的根茎容易腐烂，从而影响到植物的正常生长。虽然市面上也有卖浇花的装备但昂贵的价格和其性价比让人望而却步。那种浇花装置大部分只能是指定时浇水时间，很难做到给花卉适时、适量浇水。还有花卉缺水报警器但其只能报警并不能适时、适量的浇水。其效果可想而知。为了解决按时、适量浇水问题，所以我设计自动浇花体统，通过传感器感知土壤湿度、光照强度、温度并传达单片机，由单片机判断花卉是否缺水并最终传达给电磁水阀，从而达到适时自动浇水。1.2国内市场发展现状微喷、微灌是近些年应用国内外的自动浇水设施。微喷主要由微喷带组成[1]。其工作原理是利用水压力后交付和微喷嘴带领域,通过排水洞微喷,在重力和2空气阻力的影响,形成一个细雨的喷涂效果。微喷带的出水孔多半采用空气组方式，按照一定距离和一定规律布置，如：斜三通、斜五孔、左右孔、横三孔和无空等，出水孔一般采用机械钻孔、启动打孔和激光打孔，孔径为0.1-0.2mm，空形呈圆形。其用途：蔬菜、蘑菇、苗圃果园、花卉、大棚等。微灌是利用微灌设备组成微灌系统，用压力将水分配到田间，通过灌水去以微小的流量湿润作物根部附近土壤的一种局部灌水技术。微灌技术可以很容易地将水分配到每一株植物的土壤，,经常保持低水压力可以满足作物生长的需要[2]。但微灌系统的投资通常远高于地面灌溉;出口很小,容易堵塞,过滤系统的要求。许多年前,国外已经开始普及,国内使用的电子自动浇花大部分从国外进口,价格是昂贵的,但是质量是可靠的，但不太适合国内使用。国内外流行的玻璃自动浇花。这种类型的灌溉设备大多数在中国山西和浙江地区的加工生产,价格很便宜,实际没有电子自动浇花是好的。种花简单浇花难，很多商家看到了这块市场。目前这种小家居用品制造商主要集中在广东、上海、浙江地区[3]。现在市场上的自动浇花,主要有以下几类：①玻璃、陶瓷类自动浇花器玻璃、陶瓷类自动浇花器又叫自动渗水装置，它由本身材质的物理结构构成，根据器具的物理渗水原理完成自动浇灌，当自动浇水器内部存水，自身形成一定的压力，当遇到干燥的土壤，水就会自上而下的流出，当土壤湿润以后，会形成一个堵塞压力，从而导致水流速度变慢或者停止[4]。器具工艺不同，效果也不一样，当然也因土壤的疏松情况决定器具内水流的速度。当前传感器技术与单片机技术发展迅速，其应用逐步由工业、军事等领域向其他领域渗透，已经和我们的日常生活息息相关。而且智能家居概念也越来越受人们的推崇，因此，微电脑控制的电子类自动浇花系统有很好的发展前景。②电子类自动浇花器（时控临喷装置)该系统主要构成为：主机（或者控制器）、主管、分水接头、副管喷淋管。时控临喷浇花装置根据电源的不同分为交流电自动浇花器和电池自动浇花器两种。控制器的一般性能有：电磁阀控制；智能时控电路微电脑芯片控制；适用电AC220V/50HZ；最适宜水压0.3-0.6Mpa；待机功率（4VA，浇水时＜12VA）；可控制连续作业时间是1分钟至168个小时；可每天自动完成十次以上浇水作业，可每天、隔天、隔多天自动循环进行浇水，手动自动两用；每天计时误差小于正负3秒；电器适应环境温度为-10～50℃；3相对湿度＜90%RH[5]。1.3研究方法和手段本毕业设计是设计单片机控制的自动浇花系统。所有节点按照在网络中的功能不同分为协调器节点、传感器节点和控制器节点。单个网络中只有一个协调器节点,它作为整个网络的中心,存放所有的控制策略,它能接收传感器节点向其发送的数据,通过智能判断后,再把灌溉命令发送给控制器节点;传感器节点分布于灌区的各个地方,配有各种传感器,如测量温度、空气湿度、光照度等的传感器,负责采集灌区的环境参数,主要研究土壤湿度与浇水量之间的关系、浇灌控制技术及设备系统的硬件、软件编程各个部分。并按一定的时间间隔发送给协调器节点;每个控制器节点负责一个分灌区的灌溉作业,它直接与灌溉的执行器(如阀门、水泵等)相连,当接收到协调器节点发送的灌溉命令后,则执行相应的操作[7]。土壤温湿度传感器可将检测到的土壤温湿度模拟量放大转换成数字量通过单片机内程序控制精确的将温度与湿度分别显示在LCD显示屏上，同时通过单片机内的中断服务程序判断是否要给花浇水,若需浇水则单片机系统发出浇水信号并经放大驱动设备开启电磁阀进行浇水若不需浇水则进行下一次循环检测。42、基于单片机的智能浇花系统2.1系统组成部分该系统主要