新型室內(nèi)智能化綠植培養(yǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

武世雷

（西安石油大學(xué)電子工程學(xué)院，陜西西安，710065）

0　引言

本文設(shè)計(jì)了一種具有智能養(yǎng)植功能的系統(tǒng)，整個(gè)設(shè)計(jì)通過單片機(jī)作為控制核心，采用52芯片的晶振電路進(jìn)行計(jì)時(shí)和定時(shí)的設(shè)計(jì)。 智能養(yǎng)植系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用了C語言編程的模式，簡單易懂，設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，有很大的擴(kuò)展空間。

1　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

為了方便在無人環(huán)境下對植物進(jìn)行澆灌、光照等。本文設(shè)計(jì)了如圖1的智能培養(yǎng)控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成，硬件分為單片機(jī)主控、顯示、傳感器、按鍵輸入、 AD模數(shù)轉(zhuǎn)換、繼電器六大模塊。軟件結(jié)構(gòu)相適應(yīng)于硬件配置，也是使用模塊化，主要包含主程序、顯示數(shù)據(jù)子程序、按鍵輸入子程序、數(shù)據(jù)存儲程序等。 這個(gè)系統(tǒng)很靈活，有較強(qiáng)的交互性， 實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)說明該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，有著很可靠的使用效果，所以可以被廣泛的推廣使用。

圖1　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

2　控制電路的設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)在室內(nèi)無人照顧的情況下，室內(nèi)綠植能夠被澆灌且能獲得光照，設(shè)計(jì)了以下主要電路：LCD1602顯示模塊電路、晶振電路、復(fù)位電路、電源電路。LCD1602顯示模塊電路主要顯示當(dāng)下采樣值和設(shè)定的上下限值，晶振電路為系統(tǒng)提供及本周的時(shí)鐘信號，電源來實(shí)現(xiàn)電路供電。

2.1　LCD1602顯示模塊電路

顯示采用LCD1602顯示，字符型LCD簡介：字符型液晶顯示模塊是一個(gè)用于顯示字母、數(shù)字、符號等點(diǎn)陣式 的LCD，經(jīng)常使用用16*1， 16*2，20*2和40*2行等的模塊。

1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:16×2個(gè)字符，芯片工作電壓:4.5—5.5V，工作電流:2.0mA(5.0V)，模塊最佳工作電壓:5.0V，字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm。

2.2　晶振電路

單片機(jī)晶振為系統(tǒng)提供及其本周的時(shí)鐘信號，一般一個(gè)系統(tǒng)會共用一個(gè)晶振，以方便各個(gè)部分能夠保持同步，有一些通訊系統(tǒng)的基頻與射頻會使用不一樣的晶振，卻是通過電子調(diào)整頻率的方式來保持同步。晶振一般和鎖相環(huán)電路來搭配使用，為系統(tǒng)提供需要的時(shí)鐘頻率，可以用在同一個(gè)晶振項(xiàng)鏈的不同鎖相環(huán)來提供的。單片機(jī)AT89S51里面的晶振電路采用的是無源晶振，微調(diào)電容是22uf。

2.3　復(fù)位電路

此設(shè)計(jì)采用了上電復(fù)位，當(dāng) RST引腳上出現(xiàn)兩個(gè)周期以上的高電平時(shí)就觸發(fā)了內(nèi)部復(fù)位， EA端和復(fù)位電路無關(guān)，因?yàn)閿?shù)據(jù)全放在內(nèi)部的存儲器里，故連接 EA只需要直接拉高引腳即可。

2.4　電源電路

由于工業(yè)生產(chǎn)過程中所用到的電都是220V，而我們的設(shè)計(jì)中，繼電器的接口處設(shè)計(jì)了12V電源的接口和水泵、風(fēng)扇、光帶的接口，這樣繼電器才能起到控制水泵、光帶、風(fēng)扇的作用。所以在本設(shè)計(jì)中制作了220V交流轉(zhuǎn)12V開關(guān)。

3　系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

該智能化綠植培養(yǎng)系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件主要由主程序和多個(gè)子程序組成。系統(tǒng)對各個(gè)模塊進(jìn)行初始化設(shè)置，設(shè)置好需要的參數(shù)值， 進(jìn)行土壤濕度、二氧化碳濃度、感光參數(shù)值的檢測，再對檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判斷是否開啟水泵澆水和 關(guān)閉水泵、打開風(fēng)扇和關(guān)閉風(fēng)扇、光帶亮和光帶滅等的一系列工作。 其他子程序包括LCD1602顯示，液位測量，按鍵操作等，在此不再贅述。

4　結(jié)語

本文介紹了基于STC89C52RC單片機(jī)的室內(nèi)智能化綠植培養(yǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對整個(gè)硬件電路進(jìn)行了仿真并加以實(shí)現(xiàn)。 文中介紹了自動系統(tǒng)的功能和作用，通過對控制電路的關(guān)斷與閉合來實(shí)現(xiàn)智能化。在設(shè)計(jì)了該智能培養(yǎng)系統(tǒng)過程中，把實(shí)踐和理論相結(jié)合，鍛煉了我們運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識的綜合能力和解決現(xiàn)實(shí)工程問題的能力， 同時(shí)也提高了我們查閱文獻(xiàn)資料和運(yùn)用電腦制圖軟件等專業(yè)能力水平。