基于AT89C51單片機(jī)的智能澆花系統(tǒng)設(shè)計

□張緒強(qiáng) 韓堅潔 夏普凱特·買買提 麥合木提·依明

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，智能工具已經(jīng)成為人們生活的重要組成部分，經(jīng)查資料發(fā)現(xiàn)，市場上現(xiàn)有的自動澆花系統(tǒng)大多都是采用了虹吸原理，而且只是一種簡單的定時澆水，完全不按照土壤的實際濕度和實際需求按時定量完成澆水，這樣就會造成花卉過旱或者過澇而死，對此，課題小組決定研究一種由單片機(jī)控制的智能澆花系統(tǒng)。

一、基本工作原理介紹

整個系統(tǒng)可以分為六大模塊，即按鍵模塊、A/D轉(zhuǎn)換器模塊、單片機(jī)信息處理模塊、液晶顯示模塊、繼電器驅(qū)動模塊、濕度采集模塊。當(dāng)濕度檢測模塊電路導(dǎo)通時，由于土壤濕度的變化導(dǎo)致濕敏電阻的阻值發(fā)生變化，在電路中產(chǎn)生變化的電流信號，通過變換得到需要的電壓信號，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器處理之后轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號發(fā)送至LCD顯示器顯示，通過這種方式對土壤實時的濕度信息得以監(jiān)測和控制。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)流程圖

二、硬件電路的設(shè)計

(一)單片機(jī)的基本組成。本系統(tǒng)采用AT89S 51單片機(jī)，該器件還具有高密度、非易失性存儲技術(shù)以及兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，其內(nèi)部置有8位中央處理器(CPU)和Flash存儲單元,功能強(qiáng)大，可靈活地應(yīng)用于許多高性價比的場合。其功能特征有4k字節(jié)Flash閃速存儲器、128字節(jié)內(nèi)部RAM、32個I/O口線、2個16位定時/計數(shù)器、一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)、一個全雙工串行通信口、片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。

(二)濕度傳感器。濕度傳感器有敏感元件和轉(zhuǎn)換元件以及相對應(yīng)的電子電路共同組成。傳感器將采集的土壤濕度信息轉(zhuǎn)變成電壓信號傳送到A/D轉(zhuǎn)換器，由于土壤濕度的變化，導(dǎo)致其內(nèi)部的電阻值發(fā)生變化，電阻值的變化范圍一般為0歐～10K歐，由于電路中電阻的變化而引起電路輸出電壓的變化，這樣就實現(xiàn)了由濕度變化到輸出電壓的變化。此系統(tǒng)選用的是YL-69土壤濕度傳感器。

(三)ADC0832AD轉(zhuǎn)換器。ADC0832為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。具有雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片、輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容、5V電源供電時輸入電壓在0～5V之間、工作頻率為250KHZ、轉(zhuǎn)換時間為32μS等特點，由于它體積較小，且兼容性強(qiáng)，性價比高，所以使用比較廣泛。

(四)液晶顯示器LCD。在顯示模塊選擇的是LCD1602液晶顯示器，液晶顯示比數(shù)碼管顯示內(nèi)容豐富，除一些數(shù)字和特殊符號以外，還可以顯示圖形，具有耗電少、發(fā)光效果好等優(yōu)勢。液晶顯示器與單片機(jī)的連接相對比較簡單，只需要把主機(jī)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行屏幕顯示，即把一個8為I/O接口和液晶模塊的8位數(shù)據(jù)連接在一塊，在把3為控制口分別與液晶模塊的RS、R/W、E連接在一塊。

(五)鍵盤與電源。S0:復(fù)位鍵；S1:設(shè)置/保存；S2:加/模式切換；S3:減/手動灌溉。檢測：上電水泵轉(zhuǎn)LCD1602顯示當(dāng)前土壤濕度,將土壤濕度傳感器放入水中濕度值上升,水泵停止。按下S2鍵，切換為手動澆花模式，按S3鍵就可以手動開關(guān)水泵了。設(shè)定：按下S1設(shè)置鍵,進(jìn)入預(yù)設(shè)濕度值調(diào)節(jié)模式；按S2鍵,預(yù)設(shè)值加；按S3鍵,預(yù)設(shè)值減。設(shè)置成功后,再按S1設(shè)置鍵退出,返回到正常模式。

三、結(jié)語

該智能澆花系統(tǒng)通過AT89S51單片機(jī)對土壤濕度情況進(jìn)行的采集、處理、顯示和控制等多種功能實現(xiàn)給花木實時適量地澆水。既有利于花木生長，又可達(dá)到節(jié)能的目的。適用性強(qiáng)，可以對土壤進(jìn)行手動、自動灌溉，并且該系統(tǒng)成本比較低，過程以及系統(tǒng)的硬件電路都比較簡單，擴(kuò)展性也不錯，經(jīng)過實驗調(diào)試，系統(tǒng)設(shè)計基本可以滿足預(yù)期功能要求，應(yīng)用前景廣闊。