基于AT89C52的花卉管理控制電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

李一可 劉大維 張健 朱芨宇 謝林宏

摘 要：針對(duì)花卉在無人管理時(shí)水分無法及時(shí)供應(yīng)導(dǎo)致無法正常生長(zhǎng)以及花卉生長(zhǎng)環(huán)境濕度難以調(diào)節(jié)的問題，設(shè)計(jì)并構(gòu)想了一種花卉管理的智能控制電路系統(tǒng)，本系統(tǒng)基于AT89C52單片機(jī)和利用多傳感器的信息采集與管理實(shí)現(xiàn)了針對(duì)不同花卉的需求實(shí)現(xiàn)空氣濕度和土壤濕度自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能。

關(guān)鍵詞：AT89C52單片機(jī)，自動(dòng)澆水，自動(dòng)保濕罩

1總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)基于AT89C52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，該電路系統(tǒng)由保濕模塊和澆水模塊構(gòu)成，其中保濕模塊包括空氣溫濕度顯示電路和保濕罩保濕電路構(gòu)成，澆水模塊由土壤濕度信息讀取電路、水泵驅(qū)動(dòng)電路、自動(dòng)澆水電路和水箱缺水報(bào)警電路構(gòu)成，通過以上模塊該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了土壤濕度以及花卉生長(zhǎng)環(huán)境的濕度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

2硬件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)基于AT89C52單片機(jī)進(jìn)行控制，單片機(jī)由寫入的程序程序控制端口輸出的高低電平控制模塊電路的工作狀態(tài)；與此同時(shí)，外部按鍵電路通過輸入結(jié)合單片機(jī)控制進(jìn)行預(yù)置數(shù)據(jù)的設(shè)置，從而形成整個(gè)系統(tǒng)完整的硬件設(shè)計(jì)。

2.1保濕模塊

2.1.1空氣溫濕度顯示電路

通過DHT11測(cè)得空氣的溫濕度，如圖1所示其中DHT11有4個(gè)引腳，引腳1接VDD，引腳2接單片機(jī)P2.7，引腳3懸空，引腳4接地。

如圖2所示，通過程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)使LCD1602顯示屏第一行顯示濕度，第二行顯示溫度。其中的LCD1602顯示屏的RS，RW，E為命令端口，D0到D8為數(shù)字端口，接上拉電阻保證LCD1602正常驅(qū)動(dòng)，VDD接電源，VSS接地，通過接電阻接地實(shí)現(xiàn)V0控制顯示屏對(duì)比度。

2.1.2空氣保濕功能

單片機(jī)P2.1引腳接繼電器和接伸縮桿，繼電器的斷開和閉合控制推桿的啟動(dòng)與關(guān)閉，推桿連接保濕罩，推桿驅(qū)動(dòng)保濕罩的開啟與閉合，以達(dá)到控制保濕罩控制空氣濕度。單片機(jī)P3.5，P3.6，P3.7引腳分別接獨(dú)立按鍵S1，S2，S3。空氣濕度閾值設(shè)置由按動(dòng)按鍵來實(shí)現(xiàn)，按下S2按鍵進(jìn)入菜單并持續(xù)幾秒，在菜單界面按下S1按鍵控制濕度下限減一，按下S3調(diào)濕度下限加一，初始設(shè)定濕度為40%RH，當(dāng)空氣濕度低于設(shè)定濕度時(shí)保濕罩開啟，以達(dá)到保濕效果，當(dāng)空氣濕度達(dá)到設(shè)定的閾值上限時(shí)，保濕罩收起。

2.2澆水模塊

2.2.1自動(dòng)澆水

2.2.1.1土壤濕度信息讀取

通過土壤濕度檢測(cè)傳感器獲取土壤濕度信息，數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC0832接收土壤濕度傳感器傳出的模擬信號(hào)，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳入單片機(jī)中。

2.2.1.2水泵驅(qū)動(dòng)電路

若土壤濕度小于所設(shè)定的額度下限，那么單片機(jī)P1.7引腳輸出低電平，使繼電器閉合，直到土壤濕度大于額度上限時(shí)，P1.7管腳輸出高電平，繼電器斷開，二極管熄滅。

三極管在單片機(jī)電路中作為開關(guān)器件。單片機(jī)輸出低電平時(shí)，三極管處于放大區(qū)，集電極輸出放大電流，發(fā)光二極管導(dǎo)通，形成閉合回路，繼電器閉合；單片機(jī)輸出高電平時(shí)，三極管處于截止區(qū)，發(fā)光二極管所處的電路斷電，繼電器斷開。

當(dāng)土壤濕度低于閾值下限時(shí)，單片輸出低電平，三極管導(dǎo)通，進(jìn)而單片機(jī)對(duì)繼電器的驅(qū)動(dòng)，繼電器閉合。與此同時(shí)，繼電器的閉合驅(qū)動(dòng)水泵的工作，水泵開啟、抽水，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抽水。

2.2.2缺水報(bào)警

水位傳感器采用非接觸式液位傳感器，將其固定在水箱的外部。

2.2.2.1液位信號(hào)接收電路

當(dāng)液面高于水位傳感器時(shí)，液位傳感器輸出為高電平；當(dāng)水位傳感器檢測(cè)到液面低于它時(shí)，液位傳感器輸出為低電平。單片機(jī)通過P2.0口接受液位傳感器發(fā)送的液位信號(hào)。

2.2.2.2紅外感應(yīng)電路

當(dāng)有人經(jīng)過紅外傳感器時(shí)，傳感器輸出為高電平，否則為低電平，單片機(jī)通過P2.2接口接受紅外傳感器信號(hào)。

2.2.2.3蜂鳴器報(bào)警電路

當(dāng)P2.0為低電平，P2.2為高電平時(shí)，即缺水有人經(jīng)過時(shí)，蜂鳴器報(bào)警，幾秒后蜂鳴器自動(dòng)關(guān)閉，延時(shí)幾秒后，若仍是缺水有人，繼續(xù)重復(fù)以上步驟。

3軟件設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)操作操作方法為當(dāng)開啟系統(tǒng)后進(jìn)入主函數(shù)，初始化函數(shù)變量及初始化傳感器模塊，進(jìn)入按鍵掃描函數(shù)，通過按鍵選擇系統(tǒng)的工作模式，在自動(dòng)控制模式下，調(diào)用土壤/空氣濕度數(shù)據(jù)采集函數(shù)，采集當(dāng)前土壤/空氣濕度值，利用數(shù)據(jù)處理程序?qū)穸戎颠M(jìn)行分析，當(dāng)濕度值小于預(yù)設(shè)值時(shí)，進(jìn)入電機(jī)驅(qū)動(dòng)函數(shù)，開啟相應(yīng)模塊功能。

4總結(jié)

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了軟硬件結(jié)合，通過閾值設(shè)置的方法，基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了花卉自動(dòng)澆水和花卉生長(zhǎng)環(huán)境保濕技術(shù)，如此同時(shí)，添加報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)水箱缺水智能報(bào)警的功能，增加了花卉培育的便捷程度以及花卉的成活率。

作者簡(jiǎn)介：

李一可，生于1998年8月，漢族，河北唐山人，本科在讀，微電子方向。