基于單片機的自動澆花器的設(shè)計

韓玉磊 賈婷 宋昊洋 沈陽工學(xué)院信息與控制學(xué)院

近年來，人們的生活水平有了很大的提高，如何真正提高生活品質(zhì)，在生活中有一個質(zhì)的飛躍成為了許多人眼中的一個問題，所以大多數(shù)人都選擇了培育植物。但是由于生活節(jié)奏快，人們往往不能照顧它們很周到。要解決給植物澆水這個問題，人們通過手機、備忘錄和筆記等一系列信息存儲方式來記住給植物澆水的周期。但這些方法總是有很多的缺陷，智能澆水系統(tǒng)可以解決此問題。該系統(tǒng)主要是一個電磁閥致動器在一端連接管，連接到外部水管作為澆水主要由微控制器控制的另一端。主要是通過設(shè)備控制澆水時間和間隔，從而實現(xiàn)了現(xiàn)代家庭生活，也容易保證植物的正常發(fā)育。

1 硬件設(shè)計

系統(tǒng)硬件部分由核心控制模塊、按鍵輸入模塊、水泵驅(qū)動模塊、顯示模塊、AD轉(zhuǎn)換電路等組成。核心控制模塊由STC89C52RC芯片、復(fù)位電路、時鐘組成；輸入模塊由4個獨立按鍵組成；水泵驅(qū)動模塊由ULN2003達林頓芯片組成，顯示模塊由LCD1602顯示完成，濕度數(shù)據(jù)采集和AD轉(zhuǎn)換由ADC0809芯片完成。

盆花自動澆水系統(tǒng)方框圖如圖1所示。

圖1. 1 盆花自動澆水系統(tǒng)方框圖

濕度檢測部分：通過傳感器測的的濕度數(shù)據(jù)存入單片機然后設(shè)定的上下限的值做比較，當(dāng)測的的值低于下限時，開始澆水，如果測的的值高于下限時，就再與設(shè)定的上限值做比較，當(dāng)濕度低于上限時就開始澆水，反之則停止?jié)菜?/p>

按鍵部分：這是整個系統(tǒng)的一個比較簡單的部分，需要一共有三個按鍵，根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，按鍵分為三個部分，其按鍵上下按鈕，按鈕的工作。不是加號和減號按鈕，按鈕的工作，該系統(tǒng)是相對簡單的部件，根據(jù)所述請求函數(shù)需要成員的三個按鈕的主要三鍵構(gòu)件。

液晶顯示部分：液晶顯示液體是低功耗的液晶顯示裝置的功能。目前的工作是適用于設(shè)備和電氣系統(tǒng)。常用沖程型液晶顯示器，點陣字符的LCD顯示屏和一個點陣液晶顯示屏。使用液晶顯示器LCD原理是通過液晶的物理性質(zhì)，在其顯示區(qū)域中的電壓來控制。電以黑色示出，從而顯示該圖形。

2 軟件設(shè)計

自動澆花系統(tǒng)軟件設(shè)計包括四個部分的程序設(shè)計，分別是：AD轉(zhuǎn)換模塊程序設(shè)計、濕度檢測模塊設(shè)計、閥值調(diào)節(jié)模塊、數(shù)碼管顯示模塊設(shè)計。

AD轉(zhuǎn)換模塊程序設(shè)計主要實現(xiàn)以下功能：將濕度傳感器產(chǎn)生的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。濕度檢測模塊設(shè)計主要實現(xiàn)以下功能：通過程序設(shè)計，對所測濕度值進行處理，當(dāng)?shù)陀谒O(shè)定閥值繼電器打開，實現(xiàn)澆水功能；當(dāng)高于或等于所設(shè)閥值繼電器關(guān)閉，關(guān)閉澆水功能。

閥值調(diào)節(jié)模塊主要實現(xiàn)以下功能：設(shè)定兩個按鍵實現(xiàn)對閥值的調(diào)節(jié)功能，其中一個按鍵要求是上調(diào)鍵，另一個是下調(diào)節(jié)，同時設(shè)定調(diào)節(jié)幅度為5。

數(shù)碼管顯示模塊主要實現(xiàn)以下功能：需要數(shù)碼管實現(xiàn)三個值的顯示，分別是：采集的電壓值、采集的當(dāng)前土壤濕度值、設(shè)定的適合植物生長的土壤濕度閥值。數(shù)值順序顯示，通過間歇加以區(qū)分顯示。

當(dāng)開啟系統(tǒng)后進入主函數(shù)，初始化化函數(shù)變量及初始化傳感器模塊，進入按鍵掃描函數(shù)，在自動控制模式下，調(diào)用土壤濕度數(shù)據(jù)采集函數(shù)，采集當(dāng)前土壤濕度值，并通過數(shù)據(jù)處理程序?qū)穸戎颠M行分析，當(dāng)濕度值小于預(yù)設(shè)值時，進入水泵電機驅(qū)動函數(shù)，開啟澆灌功能，直到達到濕度預(yù)設(shè)值，停止?jié)补唷?/p>

3 結(jié)論

本次設(shè)計的盆花自動澆水系統(tǒng)以電子類的自動澆花器的工作原理為參考，運用濕度采集電路及單片機控制技術(shù)構(gòu)成一個土壤濕度采集與控制系統(tǒng)。再用數(shù)字電路控制自動給水系統(tǒng)及時的澆水系統(tǒng)供水。本設(shè)計組成部分有STM32F205微處理器、STC89C51處理器、濕度傳感器、鍵盤輸入以及LCD 1602顯示模塊。每當(dāng)檢測到植物土壤水分低于設(shè)定值，濕度傳感器就會反饋信息給單片機，緊接著微處理器接收到被處理的澆水信息。在微處理器中，所產(chǎn)生的信息第一個被存儲，緊接著單片機輸出一個信號控制澆水。

[1] 陳忠平.51單片機C語言程序設(shè)計經(jīng)典實例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012：1-40.