智能滴灌花盆控制器的研制

（淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，淮安，223003）

智能滴灌花盆控制器的研制

王海燕,高之圣

（淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，淮安，223003）

利用傳感技術(shù)和滴灌技術(shù)實現(xiàn)的一款智能滴灌花盆控制器。以MCU為控制核心，通過土壤型濕度傳感器、溫度傳感器，實現(xiàn)對土壤濕度、環(huán)境溫度進行實時監(jiān)測及智能控制。適用于無水陽臺、居室及辦公室等場所植物花卉的管理，能給上班族帶來很多方便，只要預(yù)先設(shè)置好參數(shù)，即使主人長期出差智能滴灌花盆控制器也可以對植物進行有效監(jiān)控管理。

傳感技術(shù)；滴灌技術(shù)；MCU；花盆；智能控制

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們的生活節(jié)奏越來越快，對于經(jīng)常在外出差、工作繁忙的人們來說，或許他們愛好養(yǎng)花種草，可是繁忙的工作使他們無暇顧及這些生活瑣事，從而使得花草因無人及時管理而枯死，這給人們帶來了諸多不便和遺憾。本系統(tǒng)所設(shè)計的智能滴灌花盆控制器是利用傳感技術(shù)和智能滴灌技術(shù)實現(xiàn)的一款智能滴灌花盆控制器。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計

系統(tǒng)控制單元是以單片機為控制核心，外圍電路主要包括:電源電路、鍵盤電路、指示燈驅(qū)動、LCD顯示電路、環(huán)境溫度檢測電路、土壤濕度檢測電路、電磁閥驅(qū)動電路及報警電路等。系統(tǒng)方案框圖如圖1所示：

2 系統(tǒng)核心電路設(shè)計

2.1 系統(tǒng)主控電路設(shè)計

主控模塊采用國產(chǎn)宏晶科技公司推出的新一代高速、低功耗、超強抗干擾的單片機STC12C5A60S2作為主控芯片，它是一種低功耗，8位CMOS工藝處理器，片內(nèi)資源豐富，具有高速A/D及在線可編程Flash存儲器，使用非常方便，性價比高。

圖1 系統(tǒng)方案框圖

圖2 土壤濕度檢測接口電路

2.2 土壤濕度檢測電路

土壤濕度檢測電路采用了傳感器（FC-28）。這是一個簡易的水分傳感器可用于檢測土壤的水分，當(dāng)土壤缺水時，模塊輸出一個高電平，反之輸出低電平。放在空氣中電壓最低為0V，放在土中根據(jù)土壤濕度傳感器的電阻值的變化而發(fā)生電壓變化，將檢測到的電壓信號送入AD，根據(jù)電壓大小來確定土壤的濕度，并送入顯示。

2.3 溫度檢測電路

測溫檢測電路主要運用PN結(jié)來檢測環(huán)境的溫度信號。選用的是二極管IN4148，利用的是PN結(jié)的溫度特性，即溫度越高二極管的導(dǎo)通電壓越低。當(dāng)經(jīng)過二極管的電流恒定在1mA時，溫度每升高1℃，則二極管的導(dǎo)通電壓將降低約2~2.5mv；反之，溫度每降低1℃，二極管的導(dǎo)通電壓升高約2~2.5mV。為了使流過二極管的電流恒定在1mA，此時二極管的溫度變化呈近似線性關(guān)系，故根據(jù)需要設(shè)計恒流源電路。

2.4 報警電路設(shè)計

報警電路主要由一個蜂鳴器驅(qū)動電路來實現(xiàn)的，主要作用是當(dāng)蓄水池缺水用來發(fā)聲告警，提醒主人加水。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

整個系統(tǒng)的正常運行需要配合正確的程序才能正常工作。系統(tǒng)上電后，首先進行初始化，包括溫度、濕度的預(yù)設(shè)值的設(shè)置，接著同時進行花盆土壤濕度、溫度信息的檢測，判斷花盆是否缺少，若花盆缺水，則開啟電磁閥對蓄水池放水，進行正常的澆水操作，當(dāng)檢測到，花盆中土壤濕度在達到預(yù)設(shè)范圍時，停止放水過程。

圖3 環(huán)境溫度檢測電路

4 測試數(shù)據(jù)與分析

實驗表明，電路通電后濕度比為10%時的電壓為0.48 V，濕度比為98%時的最大電壓為4.8V。根據(jù)測量結(jié)果分析，檢測到的土壤濕度越大，濕度傳感器輸出電壓越大。

5 結(jié)束語

實驗證明，以環(huán)境溫度、花卉土壤濕度等外界環(huán)境為控制器的輸入?yún)?shù)，比單純依靠的主人觀察更合理，具有實用、省心、省力等優(yōu)點，還可實現(xiàn)短期無人看管花卉而自動灌溉。新型智能滴灌花盆控制器能夠把景觀藝術(shù)和節(jié)水灌溉聯(lián)系在一起，實現(xiàn)了花盆的自動灌溉和施肥，解決了人們工作之余享受漂亮花卉，本系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。這一設(shè)計還可以進一步推廣到設(shè)施農(nóng)業(yè)中的盆栽作物，促進設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展，給設(shè)施農(nóng)業(yè)栽培提供一個新的思路。

[1] 宋鳳娟,付侃,薛雅麗.STC12C5A60S2單片機高速A/D轉(zhuǎn)換方法[J]. 煤礦機械,2010,(6):219-221.

[2] 方澤鵬,黃雙萍,陳仲濤.基于單片機的花盆土壤濕度控制系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備,2013,(4):41-45.

[3] 韓晨燕,封維忠,施山菁,申斌.基于FDR原理的土壤濕度實時監(jiān)控灌溉系統(tǒng)[J].節(jié)水灌溉,2012,(6):75-77.

Development of intelligent drip irrigation flowerpot controller

Wang Haiyan，Gao Zhisheng
(Huaian College of Information Technology,Huaian，223003)

Realize the use of sensor technology and drip irrigation technique of a intelligent drip irrigation flowerpot controller.With single chip microcomputer as control core,through the soil humidity sensor,temperature sensor,realize real-time monitoring and intelligent control of soil moisture,ambient temperature.Applicable to non water balcony,bedroom and office management of plant flowers,can bring a lot of convenience to commuters,as long as the preset parameters,even if the owner to long-term business intelligent drip irrigation flowerpot controller can also be effective monitoring and management of plant.

Sensor technology;Drip irrigation technology;MCU;Flowerpot;Intelligent control

TP273.5

A

高之圣（1978-），男，研究生，主要從事嵌入式系統(tǒng)控制方面的教學(xué)和研究。

省級創(chuàng)新項目。