基于单片机的智能浇花系统的设计与实现


    基单片机智浇花系统设计实现



    着社会发展民越越注重环境质量养殖花卉成首选择家养殖陶怡情操丰富生活时花卉通光合作吸收二氧化碳释放氧气时净化空气花卉吸收毒物质例刚装修房屋里苯甲醛等越越喜欢养殖花卉文设计种智湿度感应浇花系统系统单片机AT89S52 控制芯片启动浇花前先蜂鸣器报警时量供水完成天限定时间动启动水泵浇花种花卉需水量差钮装置控制水时间电磁阀开启闭合时间余时间水泵转会水流通供补水温度湿度严格控制水SLHT51 土壤温度湿度传感器果传感器检测温度湿度达规定求开始浇花达规定温度湿度停止浇花该系统时 量花卉浇水节约水资源花卉更生长
    关键词:单片机智浇花系统传感器

    Abstract

    With the development of society people pay more and more attention to environmental quality Flower cultivation has become the first choice in farming can Tao Yi sentiment enrich life At the same time flowers can absorb carbon dioxide through photosynthesis release oxygen also can purify the air and the flower also can absorb toxic substances such as just decoration house of benzene and formaldehyde So more and more people like to breed flowers This paper designs a kind of intelligent humidity sensing watering system The systemwith AT89S52 single chip computer as control chip first started watering the flowers before thebuzzer alarm timing quantitative watering is to pump water the flowers
     every day to open automatically at a specified time according to the different flowers need different quantity of water with a button to set the watering time length ie the solenoid valve open time the rest of the time the pump does not turn water can not flow through according to water the flowershumidity control is to use a SLHT51 soil moisture sensor when the detected humidity did not reach the setting humidity began to water the flowers to the setting humidity stop wateringThis system can not only on time according to the amount of give flower watering can alsosave water resources so as to make flowers grow better
    Keyword MCU  intelligent watering system   sensor




    目 录

    1绪 1
    11 选题目意义 1
    12 国市场发展现状 1
    13 研究方法手段 2
    2基单片机智浇花系统 4
    21系统组成部分 4
    22系统工作原理 4
    3系统硬件设计 5
    31 AT89S52型单片机 5
    32 土壤湿度检测电路 5
    33 键盘液晶显示电路 5
    34 水泵调节电路 6
    35 报警电路 7
    36 单片机系统 7
    361 晶振电路设计 7
    362 复位电路 8
    363 键消抖方法 8
    4系统软件设计 10
    总 结 12
    参考文献 13
    致 谢 14

    1 绪
    国外均动浇花系统实际部分动供水灌溉系统采虹吸方式运渗透原理实现补水浇该模式补水程持续中断根该种模式确保会出现干旱现象根花实际需实施补供水外部分动浇水系统够规定时间花卉进行补水两种方式基致花需求进行补水灌溉时部分动浇水系统运单片机控制原理根温度湿度传感器获取温湿度具体数根设定值实现动补水浇灌种方式求外界提供水龙头前提通常家庭花草种植普遍放置阳台阳台常常会水龙头起相较棘手文设计基单片机智浇花系统够实现阳台应做定时定量浇花
    11选题目意义
    着生活水提高许城乡居民美化环境净化空气喜欢家中阳台种植花草现代生活节奏越越快事情越越植物离开水需常浇灌时忘定时适量花卉 浇水出差事家时植物供水会中断植物面干枯花草生长问题80花浇灌问题引起容易养花卉浇水浇水问题长势更严重出现枯萎甚凋亡 植物湿度求高度浇水植物根茎容易腐烂影响植物正常生长
    然市面卖浇花装备昂贵价格性价步种浇花装 置部分指定时浇水时间难做花卉适时适量浇水花卉缺水报 警器报警适时适量浇水效果想知解决时适量浇 水问题设计动浇花体统通传感器感知土壤湿度光强度温度传达 单片机单片机判断花卉否缺水终传达电磁水阀达适时动浇水
    12 国市场发展现状
    微喷微灌年应国外动浇水设施微喷微喷带组成[1]工作原理利水压力交付微喷嘴带领域通排水洞微喷重力空气阻力影响形成细雨喷涂效果微喷带出水孔半采空气组方式定距离定规律布置:斜三通斜五孔左右孔横三孔空等出水孔般采机械钻孔启动孔激光孔孔径0102mm空形呈圆形途:蔬菜蘑菇 苗圃果园花卉棚等微灌利微灌设备组成微灌系统压力水分配田间通灌水微流量湿润作物根部附土壤种局部灌水技术微灌技术容易水分配株植物土壤常保持低水压力满足作物生长需
    [2]微灌系统投资通常远高面灌溉出口容易堵塞滤系统求
    许年前国外已开始普国电子动浇花部分国外进口价格 昂贵质量太适合国国外流行玻璃动浇花种类型灌溉设备数中国山西浙江区加工生产价格便宜实际没电子动浇花种花简单浇花难商家块市场目前种家居品制 造商集中广东海浙江区[3]现市场动浇花类:
    ① 玻璃陶瓷类动浇花器玻璃陶瓷类动浇花器动渗水装置身材质物理结构构成根器具物理渗水原理完成动浇灌动浇水器部存水身形成定压力遇干燥土壤水会流出土壤湿润会形成堵塞压力导致水流速度变慢者停止[4]器具工艺效果样然土壤疏松情 况决定器具水流速度前传感器技术单片机技术发展迅速应逐步工业军事等领域领域渗透已日常生活息息相关智家居概念越越受推崇 微电脑控制电子类动浇花系统发展前景
    ② 电子类动浇花器(时控喷装置)该系统构成:机(者控制器)分水接头副喷淋时控喷浇花装置根电源分交流电动浇花器电池动浇花器两种控制器般性:电磁阀控制智时控电路微电脑芯片控制适电AC220V50HZ适宜水压0306Mpa机功率(4VA浇水时<12VA)控制连续作业时间1 分钟168 时天动完成十次浇水作业天隔天隔天动循 环进行浇水手动动两天计时误差正负3 秒电器适应环境温度10~ 50℃相湿度<90RH
    [5]
    13 研究方法手段
    毕业设计设计单片机控制动浇花系统节点网络中功分协调器节点传感器节点控制器节点单网络中协调器节点作整网络中心存放控制策略接收传感器节点发送数通智判断灌溉命令发送控制器节点传感器节点分布灌区方配种 传感器测量温度空气湿度光度等传感器负责采集灌区环境参数 研究土壤湿度浇水量间关系浇灌控制技术设备系统硬件软件编程部分定时间间隔发送协调器节点控制器节点负责分灌区灌溉作业 直接灌溉执行器(阀门水泵等)相连接收协调器节点发送灌溉命令 执行相应操作[7]土壤温湿度传感器检测土壤温湿度模拟量放转换成数字量通单片机程序控制精确温度湿度分显示LCD 显示屏时通单片机中断服务程序判断否花浇水需浇水单片机系统发出浇水信号放驱动设备开启电磁阀进行浇水需浇水进行次循环检测 
    2基单片机智浇花系统
    21系统组成部分
    该系统土壤湿度检测电路键盘LCD 液晶显示电路报警电路水泵控制电路等组成具体结构图1 示通土壤湿度传感器测量出土壤湿度信号单片机采集土壤湿度信号进行分析处理输出控制信号控制水泵工作否达需浇花目

    图1 智浇花系统组成框图
    22系统工作原理
    花卉需水特性浇花时应适时适量需浇花系统采模糊控制方式达精确浇花目方面单片机采集土壤湿度信号通计算判断否应该浇花 方面单片机采查表方法实现浇水量模糊控制软件设计时根花卉需水量土壤湿度值允许区间存入表格中模糊控制响应表数均长期积累验值表格事先置入ROM 存储区某位置中供查表例 君子兰进行动浇水单片机采集湿度信号表格中君子兰湿度值进行较采集湿度值表格中湿度值时开始浇花采集湿度值表格中君子兰湿度值时停止浇花控制浇水时机浇水量少[8]
    单片机控制系统中通键盘输入数命令键盘组常开键组成键赋予代码称键码键码分编码键盘非编码键盘编码键盘 通编码电路识闭合键键码非编码键盘通软件识键码非编码键盘硬件电路简单户方便改变键数量单片机系统中应广泛
    3系统硬件设计
    31 AT89S52型单片机
    AT89S52 种低功耗高性CMOS8位微控制器具8K 系统编程Flash存储器Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造工业80C51 产品指令引脚完全兼容片Flash允许程序存储器系统编程适常规编程器[9]单芯片拥灵巧8位CPU系统编程FlashAT89S52众嵌入式控制应系统提供高灵活超效解决方案AT89S52众嵌入式控制应系统中广泛应AT89S52具标准功: 8k字节Flash256字节RAM32 位IO 口线门狗定时器2数指针三16 位 定时器计数器6量2级中断结构全双工串行口 片晶振时钟电路外AT89S52 降0Hz 静态逻辑操作支持2种软件选择节电模式空闲模式CPU 停止工作允许RAM定时器计数器串口中断继续工作掉电保护方式RAM容保存振荡器冻结
    单片机切工作停止直中断硬件复位止
    32 土壤湿度检测电路
    设计采土壤温湿度传感器SLHT51该传感器采全量程标定两线数字输出直接单片机连接实现具相高统性湿度测量限度0~100RH够探头直接插入土壤中草花园农业温室棚苗圃等土壤中进行温湿度检测运具体检测电路见图2

    图2 SLHT51 土壤湿度传感器检测电路
    33键盘液晶显示电路
    该设计选取LCD12232F 液晶显示模块具置字节库具存储功采行连接模式起相便捷显示系统操作状态花卉种类土壤温湿度信息键盘选取独立式钮中复位钮选取花卉类钮开启钮开机时出现 欢迎您次出现请选取花卉类选取花卉类钮设置根液晶屏出现容确明确花卉种类该系统香雪兰仙球银杏牡丹芦荟芍药君子兰总七品种花卉时置七温湿度范围明确完花卉类出现花卉具体名称止设置完成
    34水泵调节电路
    图3水泵调节电路图中三极发射极E 连接继电器线圈端点线圈端接+ 5V 电源VCC 三极Q1基极B连接单片机P36 继电器线圈两端联二极IN4148实现继电器线圈停电时引发反电动势
    消避免反电势击坏三极扰乱余电路 R2红色发光二极构成继电器状态指示电路果继电器通电吸合LED会变亮实现继电器操作状态检测

    图3 水泵调节电路图
    中系统水泵选取220V 供电潜水泵流量1640L H浇花喷头选取花洒喷头达均匀喷水目避免局部土壤湿度高检测稳定果AT89S52 单片机中P36 引脚导入高电三极饱电流通+5V电源接入继电器线圈接口继电器闭合发光二极工作状态变亮继电器常开触点关闭水泵通电水泵进行浇水外P36引脚导入低电三极会导电继电器线圈两端法产生电位差继电器衔铁断开发光二极工作状态变熄灭时继电器常开触点断开水泵断点水泵停止进行浇水
    35报警电路
    该系统应室环境中防止水泵开启影响该系统置报警电路通常水泵开启前会出现嘟嘟嘟秒警报声然水泵实现补水该报警电路图见图4单片机中P30引脚决定三极
    开启闭合实现控制蜂鸣器通断

    图4 报警电路
    36单片机系统
    361 晶振电路设计
    AT89S52 单片机芯片部设反相放器形成振荡器XTAL2XTAL1振荡电路中输出端输入端时XTAL1XTAL2引脚连接定时器件部振荡电路够实现激振荡定时器件般石英晶体电容构成联谐振回路系统选择12MHz晶振片两30pF电容C7C8
    362 复位电路
    设计采键复位电路系统动复位时需住S 键时电源 Vcc 电阻R1R2 分压RST 端产生复位高电样保证RST 端保持高电压时间两机器周期时系统动实现正常复位复位电路图5 示:

    图 5 AT89C52 单片机复位电路
    363键消抖方法
    非编码键盘分独立式键盘行列式键盘两种结构形式行列式键盘IO 线部分作行线部分作列线键设置行线列线交叉点种结构形式键盘适键数较场合硬件电路结构较复杂独立式非编码键盘中键独立占条数线键闭合时相应IO 线变低电处常开状态独立式键盘键闭合时IO 线低电键常态时IO 线高电[10]机械触点弹性作触点闭合弹开瞬间电接触情况稳定 造成电压信号抖动键抖动时间般5~10ms避免次闭合引起CPU 次处理采措施消抖动抖动方法硬件抖软件抖两种方法硬件抖般采双稳态抖电路软件消抖方法CPU 检测键延时10~20ms次检测该键电否保持闭合状态果保持闭合状态确认键否头检测次设计中键数较少简化硬件电路选独立式非编码键盘采软件消抖方法消键抖动
    4系统软件设计
    系统软件设计包括初始化显示子程序选择花卉种类子程序土壤湿度检测子程序数处理子程序报警子程序等程序流程图图6 示

    图6 程序流程图
    设计采AT89S52 单片机做控制芯片构造出款智浇花系统系统根花盆中土壤湿度调节水泵运行中断选取模糊控制形式调节浇水量时土壤湿度采取实时检测设定模糊控制响应表湿度值做出判定浇水量没满足标准全面完成定时定量智化浇花系统种花卉实际需求状况设定应浇水量开机设定花卉类系统动早出需调节温湿度区域[11]该系统置家中阳台较实通实验验证效果明显时该系统够实现草场花卉温室棚苗圃等场合应方便节约水源


     




    总 结

    次设计系统单片机控制中心温度湿度传感器检测环境温度湿度温度湿度传感器检测温度系统预设温度湿度值实验程中检测花卉缺水时水泵开启进行供水水量达定额度时水泵动停止供水液晶显示器稳定显示环境温度湿度设置温度湿度智浇水系统通单机片程序设定浇水限度温度湿度采集电路送入单机片土壤湿度值相较传感器检测湿度值低设定限值时单片机输入信号开始浇水高设定限值时单片机输出信号中断水泵停止浇水
    通次毕业设计更深入认识单机片智控制系统结构原理实际接触检测控制系统设计该系统属日常生活中系统懂设计需注意问题获益匪浅




    参考文献

    [1]毛明轩朱皋杨守良.基单片机温湿度感应智晾衣杆系统设计[J]. 重庆文理学院学报201330(4)46-49.
    [2刘明真陈鸿.基单片机智节水灌溉系统设计[J].学术问题研究2010(1)75-80.
    [3程捷辰.基单片机温湿度检测系统设计实现[J].电子测试2011(6)56-58.
    [4尹发根.果蔬膨化干燥监测系统设计[J].农机化研究2011(8) 85-88.
    [5]张泽根周洪夏明晔.基单片机油量数采集监测系统设计[J]微计算机信息201427(1)109-110.
    [6]满红邹存名冀勇钢.基单片机仓库温湿度智控制系统设计[J].现代电子技术201134(9)118-120.
    [7]宋维强基单片机智制冷系统设计华中师范学出版社200912(8)7183
    [8]孙彩凤杨红军农村蔬菜灌溉系统设计实现[J]海电子出版社2011101110
    [9]姚国农村智浇花系统设计实现研究北京现代科学文献出版社2013210223
    [10]孟寒基单片机稻田温湿度智控制系统设计广西智科技出版社20112957
    [11]彭正德单片机实际应原理探究[M]中国科技学社会科学学报201331(5)255267
    致 谢

    衷心感谢指导老师毕业文设计选题提纲拟定执笔次修改断完善整程中正益老师断鼓励悉心教导严格教诲克服困难利完成毕业文老师渊博知识开阔思维受许启发严谨治学态度激励着砥砺前行真诚谦帮助树立完成学业信心文撰写程中老师悉心指出文缺陷足指导审改生事业道路予支持帮助事业热爱奉献学术高深造诣研究公正派做做事风格学榜样
    里特感谢家微关怀坚持懈鼓励支持利完成学业
    水原文中观点够成熟存许足需完善方恳请位老师学者批评指正

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    贡献于2019-06-24

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