基于單片機(jī)的智能灑水器設(shè)計(jì)

劉毅強(qiáng)　何雨陽　王中豪

【摘 要】本論文以單片機(jī)為控制芯片，設(shè)計(jì)了一款智能灑水系統(tǒng)。該系統(tǒng)用單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源電路、土壤濕度檢測(cè)電路、顯示電路、繼電器和水泵等組成。溫濕度傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和設(shè)定初始參數(shù)比較，其結(jié)果反饋于單片機(jī)后控制灑水器的智能化工作。利用LCD顯示屏顯示實(shí)時(shí)溫濕度值，并且通過人體紅外傳感器的報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)人性化。經(jīng)實(shí)物制作及使用驗(yàn)證，該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、使用方便，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】灑水器；單片機(jī)；智能；草坪

中圖分類號(hào)：TP368 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）17-0014-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.17.006

【Abstract】In this dissertation，a smart sprinkler system was designed with a single-chip computer as the control chip. The system consists of a single-chip microcomputer minimum system， power supply circuit， soil moisture detection circuit， display circuit， relay and water pump. The real-time data of the temperature and humidity sensor is compared with the set initial parameters，and the results are fed back to the single chip microcomputer to control the intelligent operation of the sprinkler.The LCD display is used to display the real-time temperature and humidity values， and humanized by the alarm circuit of the human infrared sensor. The physical production and use of verification， the system is simple，easy to use，has a high practical value.

【Key words】Sprinkler；SCM；Intelligent；Lawn

0 引言

目前學(xué)校、學(xué)校、公園、企事業(yè)單位和一些運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地都有大面積草坪，需要人員去維護(hù)，從而提高草坪的使用年限和利用率。目前草坪灑水管理，主要有三類方式[1-3]。一類是靠綠化工人的日常灑水和打理，但會(huì)出現(xiàn)灑水延遲和灑水量不易控制等問題。另一類是場(chǎng)地保養(yǎng)灑水器，包含車架、貯水桶、車輪，其車輪軸為兩截，可隨時(shí)拆下，還設(shè)有冰橇、直管式噴水管。但成本昂貴，且缺乏智能化，還需要依靠人力判斷是否澆水。還有一類是以單片機(jī)為控制芯片，結(jié)合濕溫度傳感器和顯示電路的自動(dòng)控制灑水器。但沒有人體紅外傳感器，澆水時(shí)沒有提前預(yù)警。因此，需要一種成本低、能夠采集環(huán)境溫濕度、判斷灑水范圍是否有人的智能澆水系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為核心控制器件，由溫濕度采集電路、人體紅外檢測(cè)電路、報(bào)警電路、顯示電路、電源電路、灑水水泵控制電路和灑水水泵構(gòu)成。具體如圖1所示。

STC89C52單片機(jī)作為數(shù)據(jù)信息采集和處理的主體，以溫濕度傳感器DHT-11為感應(yīng)部件，將檢測(cè)到的土壤溫濕度數(shù)據(jù)送入STC89C52單片機(jī)。單片機(jī)采集并進(jìn)行分析和處理，最后輸出控制信號(hào)，發(fā)送到灑水水泵控制電路，進(jìn)而調(diào)節(jié)水泵的工作，同時(shí)會(huì)在LCD屏顯示溫濕度值。滿足灑水條件時(shí)，人體紅外檢測(cè)電路若在感應(yīng)范圍內(nèi)采集到行人的存在的信息，單片機(jī)會(huì)驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路和顯示電路，各部分協(xié)調(diào)合作，從而達(dá)到智能灑水的目的。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 溫濕度采集電路

溫濕度采集電路如圖2所示。單片機(jī)P1.3引腳與濕溫度傳感器的引腳2連接，需要4.7K上拉電阻（當(dāng)單片機(jī)引腳輸出低電平的時(shí)候，外部電路提供電流給引腳）。單片機(jī)P1.3口由高電平拉低再拉高，輸出模式改為輸入模式觸發(fā)DHT11工作，DHT11被成功觸發(fā)后，會(huì)把P1.3電壓拉低再拉高準(zhǔn)備開始傳數(shù)據(jù)。給與傳感器額定電壓時(shí)，輸出信號(hào)引腳可以直接采集數(shù)字信號(hào)，然后傳送給單片機(jī)，單片機(jī)采集分析和處理后進(jìn)入下一狀態(tài)。

2.2 人體紅外檢測(cè)電路

電路如圖3所示。單片機(jī)P2.3引腳與HC-SR501的引腳2連接，當(dāng)檢測(cè)到人時(shí)，信號(hào)會(huì)通過引腳2反饋到單片機(jī)檢測(cè)處理，驅(qū)使報(bào)警電路和顯示電路工作。因?yàn)榧t外檢測(cè)模塊是一個(gè)延時(shí)熱緩釋模塊，在感應(yīng)范圍內(nèi)是檢測(cè)掃描，延時(shí)再檢測(cè)再掃描的過程。檢測(cè)到行人的存在，蜂鳴器鳴叫和顯示屏提醒行人；沒有即正常工作，這樣可以一定程度上在灑水過程中保護(hù)了行人的安全。

2.3 顯示電路

使用顯示器LCD1602進(jìn)行溫濕度顯示。電路如圖5所示。P0口與LCD1602的數(shù)據(jù)線連接，P1.0與RS連接，R/W與單片機(jī)的P1.1相連，EN端與單片機(jī)的 P1.2相連。P0口需要上拉電阻。 在論文的設(shè)計(jì)中，只需要供電，顯示屏最初會(huì)顯示實(shí)時(shí)的濕溫度傳感器的探測(cè)值，溫度和濕度的數(shù)值。

2.4 水泵控制電路

水泵控制電路通過繼電器控制灑水水泵工作。水泵控制電路如圖5所示。繼電器6引腳與電源相連，4引腳與水泵接口相連，單片機(jī)口P1.4口通過三極管連接繼電器，三極管連接繼電器5引腳控制繼電器的開關(guān)和閉合，單片機(jī)輸出一個(gè)信號(hào)控制三極管，用三極管當(dāng)做開關(guān)控制繼電器。本設(shè)計(jì)中，水泵控制電路采用了繼電器。繼電器被單片機(jī)控制，水泵通過繼電器控制，實(shí)現(xiàn)灑水。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主程序流程圖如圖6所示。

4 結(jié)論

本系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為核心控制器件，實(shí)現(xiàn)了智能灑水器的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)利用溫濕度傳感器對(duì)環(huán)境溫濕度進(jìn)行采集、處理、顯示、并結(jié)合人體紅外線傳感器進(jìn)行周圍是否有人的判斷、報(bào)警與顯示，控制水泵是否澆水?？梢愿鶕?jù)草坪特點(diǎn)和天氣情況等調(diào)整設(shè)定溫濕度，成本較低，簡(jiǎn)單易操作，適用面廣，可擴(kuò)展性強(qiáng)，該設(shè)計(jì)已制作完畢，在學(xué)校草坪上實(shí)際使用，效果良好。該系統(tǒng)也可以拓展到大棚、室內(nèi)澆花等場(chǎng)合使用。

【參考文獻(xiàn)】

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