智能澆花系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

何偉

摘要：在單片機(jī)運(yùn)用趨于成熟和社會(huì)節(jié)奏加快的社會(huì)背景下，綠植種養(yǎng)已成為減壓的必備方法。但是種養(yǎng)綠植困難的問(wèn)題也越來(lái)越影響人們的體驗(yàn)。所以，本文探討了目前已有的解決辦法提出了，根據(jù)土壤濕度和綠植標(biāo)準(zhǔn)濕度閾值對(duì)比的情況，利用濕度傳感器等硬件，達(dá)到自動(dòng)澆水的目的。研究解決人們種養(yǎng)綠植困難的問(wèn)題，增加種養(yǎng)綠植的趣味性。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 綠植種養(yǎng) 濕度閾值 自動(dòng)澆水

1研究背景

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)人們的生活水平和工作環(huán)境發(fā)生著巨大的變化，生活節(jié)奏不斷加快，壓力也越來(lái)越大。隨著國(guó)內(nèi)居民消費(fèi)水平和生活質(zhì)量的提高，越來(lái)越多的人們開始向往更加悠然自得的生活方式。越來(lái)越多的人們喜愛(ài)種植綠植，不僅因?yàn)榫G植可以美化環(huán)境，還能愉悅?cè)藗兊男那椋徑鈮毫?。但是往往人們由于忙于工作、學(xué)習(xí)而忘記及時(shí)地為綠色植物補(bǔ)充水分及養(yǎng)料，或者由于節(jié)假日外出游玩，綠植沒(méi)人管理而導(dǎo)致枯死所以對(duì)于忙于應(yīng)對(duì)現(xiàn)今快節(jié)奏的生活和工作狀態(tài)，而又種植著花卉等盆栽植物的人們來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)一種可以在短期內(nèi)無(wú)人管理的情況下自動(dòng)工作的智能澆花系統(tǒng)顯得尤為重要。

2項(xiàng)目的主要研究?jī)?nèi)容

2.1數(shù)據(jù)收集

為了得到更為準(zhǔn)確合理的數(shù)據(jù)，我們對(duì)市面上較受歡迎的一些綠檀進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。以控制變量法為測(cè)試基礎(chǔ)，第一步，將不同綠植種類作為變量，選取相同生長(zhǎng)情況的綠植，放置在溫度適宜的地方進(jìn)行觀察，盡量保證綠植不受無(wú)關(guān)變量的影響。然后，為每個(gè)不同種類綠植的澆花系統(tǒng)設(shè)置好預(yù)設(shè)的澆水閾值。再定期測(cè)量土壤濕度是否滿足該綠植正常生長(zhǎng)的條件，盡可能多組測(cè)試，以盡可能的減少環(huán)境誤差。從而得到適合大多數(shù)綠植生長(zhǎng)的土壤濕度范圍。第二步為了得到每種綠植具體的濕度閾值范圍，將第一步中得到的澆水閾值范圍作為變量，對(duì)同一種綠植進(jìn)行測(cè)試，用多組同類綠植進(jìn)行測(cè)試，觀察其生長(zhǎng)情況，進(jìn)行對(duì)比分析。得到該綠植最佳土壤濕度和對(duì)應(yīng)的澆水閾值。最終得到不同品種的綠檀所對(duì)應(yīng)的最佳土壤濕度。最后將得到的數(shù)據(jù)與花卉市場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比后進(jìn)行更加有針對(duì)性的對(duì)比培育。進(jìn)一步矯正數(shù)據(jù)，從而得到不同種類綠植更為精確的濕度閾值。為后面硬件編程和設(shè)計(jì)奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.2系統(tǒng)硬件部分

2.2.1土壤濕度獲取

我們首先利用土壤濕度傳感器來(lái)檢測(cè)綠植土壤的水分含量，當(dāng)結(jié)果顯示土壤缺水時(shí)，濕度傳感器顯示值將會(huì)變小，然后當(dāng)土壤水分含量大于提前設(shè)置的閾值后，傳感器顯示值將變大。接著，使用A/D轉(zhuǎn)換器讀取輸出值，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析后，然后傳送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)數(shù)值大小來(lái)判斷是否該澆水。

傳感器是一種輸出裝置，其原理是將采集到的信息轉(zhuǎn)換為有用電信號(hào)信號(hào)。再由內(nèi)置敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和相對(duì)應(yīng)的電子電路共同組成的。在使用時(shí)被測(cè)試的濕度會(huì)直接觸發(fā)它的響應(yīng)。同時(shí)產(chǎn)生可用信號(hào)的輸出，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞。當(dāng)土壤的濕度發(fā)生改變時(shí)，相應(yīng)的電阻值也會(huì)隨之改變，電阻值的邊界一般是O歐-1OK歐。同時(shí)當(dāng)電阻值發(fā)生改變時(shí)時(shí)，系統(tǒng)電路的輸出電壓也會(huì)隨之發(fā)生改變。所以當(dāng)變調(diào)電阻的大小發(fā)生改變時(shí)，便可以得到與之對(duì)應(yīng)的電壓值，從而實(shí)現(xiàn)電路的需求。我們采用的土壤濕度傳感器的測(cè)量邊界為O-IOO%RH，它主要擁有功耗較低、響應(yīng)時(shí)間較短的優(yōu)點(diǎn)。

2.2.2水泵控制

在自動(dòng)澆水模塊，我們采用電磁式繼電器控制開關(guān)。電磁繼電器由控制線圈、鐵心、電樞和接觸簧片組成。繼電器線圈工作時(shí)，會(huì)增加額定電壓，產(chǎn)生電流。然后電流會(huì)產(chǎn)生電磁效應(yīng)。電磁力將吸收電樞，電樞的動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)將吸收和作用。當(dāng)線圈失電時(shí)，電磁力消失，電樞在彈簧的作用下回到原來(lái)的非帶電位置，松開并切斷。按照上述的電磁繼電器的原理，實(shí)際上它起到了一個(gè)類似開關(guān)的作用。它能與電路配合，達(dá)到預(yù)期的效果，其控制精度和靈活性更可靠。繼電器作為開關(guān)，需要一個(gè)三極管和單片機(jī)的相關(guān)接口相連，當(dāng)引腳被置高電平的時(shí)候，繼電器工作驅(qū)動(dòng)水泵灌溉。

3總結(jié)

本次實(shí)現(xiàn)的智能澆花系統(tǒng)，在功能上解決了現(xiàn)如今用戶種養(yǎng)綠植的難題。智能澆花系統(tǒng)靈活可靠，操作簡(jiǎn)單，同時(shí)為用戶的綠植提供最合理的生長(zhǎng)環(huán)境。跟傳統(tǒng)的澆花方式相比，智能澆花系統(tǒng)不僅解放用戶雙手，也提高了用戶體驗(yàn)度和增加種養(yǎng)綠植的趣味性，讓人們?cè)诠ぷ鲗W(xué)習(xí)的閑暇之際也能夠愉悅心情。