【《家用智能浇花系统设计》11000字（论文）】.docx

家用智能浇花系统设计摘要如今.养花已成为许多人的爱好之一.但人们却非常担心浇花的问政。目前市场上各种花舁浇灌设籥虽然琳琅满目,但或多或少都存在一望缺陷。为了解决这一问题.本文设计了一种掾性简单.易于使用,设计成本低的家用智能花卉浇灌系统。本系统采用STC89C52作为主控芯片.夕卜接电源供电。通过瘦键输入设警卷散。采用Y1-69型土爆湿度传解器和DHTI1.型温湿度传感器作为检测装置,实时采集忿裁土壤湿度和环境温度信息,通过AD磴敌转换塞转换后得出检测值,以1.CDI602液晶显示逐作为显示装置.g示设定他和桧测值,同时相桧测值与设定情JS行比较,判断是否需要浇水,然后输出控制信号.控制维电器的动作,从而控制挂鸣器跟警装置和水泵浇水装置的开关,合现浇灌盆栽.实现智能浇水。关镇真：STC89C52;智能浇花；传感器目录摘要目录1结论-11设计背景-11.2国内外研究现状-I2系统功能要求及基本工作隙理-22功能要求-22.2至本工作原遽-33系统硬件选择-43.1 STC89C52单片机-43.2 Y1.-69土壤湿度传感器-63.2.1 Y1.-69土填湿度传感器的使用-63.2.2 Y1.-69工作原理-63.3 DHT1.1.温湿度传感器-83.4 ADCo832模数转换器-93.5 1.CD1.602液墨显示器IO3.5 .!1.CD1.602显示原理-103.6 .21.CD1.602的指令-I1.3.6 电磁携电卷-133.6.1 电磁继电器工作原理-133.7 电磁阀-153.7.1 电磁制的工作原理-153.8 三极菅-163.8.1 三极管的工作原理-16382三极管的放大原理-183.8.3 三极管的参数-183.8.4 三极管的结构类型-183.8.5 三极管的封装形式和管蒯识别-193.8.6 三极管的作用-194系统各95分设计-194.1 全片机经制模块-194.1.1 爱位电路-204.1.2 晶最电路-214.2 土壤湿度检测模块-224.3 空气温度捡测模域-23-4.4 液晶显示模块-24-4.5 报警器模诀-25-4.6 按键输入模块-26-4.7 浇水电珞模块-27-4.8 电源供电模决-28-5系统怠体设计305.1 系统主程序流程图-30-5.2 系统总电路图-31-6结论-32-参考文献-32-I1.1.1绪论1.1.设计背景近年来.防若我国社会经济的不新改革、进步和发展.人民群众对生活质量的要求大大提高,实现人民美好生活的迫切鬻要与日俱塔。在书定上摆放益栽或在家里种花.已逐渐成为人们追求美好生活的方式之一。如今,越来越多的年轻人开始直双用花卉栽培来保护和改善自己的生存环境°种花已成为许多年轻人的更要爱好。人们可以在家里种花养花,享受身心,闷右情操.为生活环阅g源一抹亮色和活力。花草还能改善室内环境.有利于人们的身心健康。植初的生长离不开水分,许多花卉对水分有若强烈的需求,特别是在花卉的开花明.除水会产垂影响花卉的数量和废量.产生缺水甚至会导致稻物的死亡。另夕卜,一些植物对土壤水分的控制有产格的要求,过的浇水会大幅度塔大土墩的湿受,从而导致这些植物的根部IS之,严里影Q向它们的正常健康生长和发育。这不仅是个人的经济损失.也是以花盆为精神寄知者的精神损失。对于花草的浇水管理是一项非常发杂的工作,而且许多花草对土壤水分的要求不同.人工控制也很难保证土壤水分适宜,往往造成水量不足或浇水时间过少,并合导致大聂的水资源被浪贽“当今社会,生活节奏越来越快人们总是忙于学习或工性,可能没有时间喝咫他种植的花草。有时.史于出差、IS游等原因，植扬长期无人看官,导致植物枯萎甚至死亡。为了有效地解决这些问SS.人们发明了各种自动浇花系统。目前.我国市场上虽然有各种自动控制浇花系统,但许多自动浇花装置仍存在许多跳陷。一些自动浇花装置其实并不可行,锹乏严通的设计机制。还有一些刹车控制洒水装置,虽然功能多,但反价格太甚,而对于一般家瘦来说.过于爱杂的掾花和太多的功能是没有物要的。目前我国市场上现有的自动控制浇花设备要么过于简单.功能不完善,要么设计不完善,不如人们所期望的方便、高效.要么由于增加了许多不必要的工具和功能而变得过于品贵。1.2国内外研究现状上世纪70年代初,世界上第一个比特御处理器诞生于英特尔。在接下来的几年里,澈处理器技术不断发展,从此.微处理器和弑型计算机时代被广泛应用于各个领域。智能花卉浇灌系蜕是在这一时期滋生的一种方便的园艺产品,在国外应用广泛,但价格寄货。例如.以色列灌溉行业的盅控系同时具有许多不同的灌溉程序,每次灌溉的开始时间可以根据日照这行调整.对人类来说很方便.法国一家专门从事农业研究的公司M发了一神智爱洒水装置.该装置由一定的水压传感器驱动,大大提总了施肥和茂洒农药浓度的精度。上世纪90年代末,智能花卉洗灌系统开始运入中国市场。直到十多年前,我们使用的自动控制浇水装置都是直接从国外避口的,价格非常不贲,而且多用于各种园林、农场等地区。然而,随着我国现代经济和科技的发展,各种智能化的花卉浇潼设备也随之发展起来。目前市场上的各冲自动控制洸花装置大多采用虹吸原理.利用液位差进行渗透。这样浇花的过程只能尿证花卉本身不会因为水资源短缺而死亡,但也有以下两个缺点:一是不能及时确定植物的实际需水,容易导致浇水过少或过多,也会导致水资源的浪费。二是雨天过多浇水可能使土壤相对湿度超标,导致植物根都酹江.严更影响植物的正常健,康生长。还有一些智建花卉浇木控制系淄.可以设定桓次浇水的时间和茸境时间.并自动完成用户摄天设定的浇水操作,类似于大型花卉基地的浇水系统。与上述方法类似.当植物需要浇水时,不需要浇水。该智能浇花装置控制方式单一,不同植物的需水集和浇花时间没有差异.不能根据不同植物的生长需要自动调节。同时浇灌各种植物,浪费水资源,不利于植物生长。因此,本文在分桁和曲结目前花卉浇灌设备市场销售状况及应用中存在的一些问题的基世上.改进和设计了一种新型的家用智里花卉浇灌系统,以更好地海足现代花卉种植者的需求。2系统功能要求及基本工作原理2.1 功能要求为满足现代社会中外花人的家用需要,本系统需要实现以下功能：1 .利用土填湿度传感器.实时检测植物所在的±攘湿度数据：2 .通过超便传感器,实时检测植物生长的空气环境温箧数据：3 .通过投世输入模块.输入所栽培植物生长所需的温湿度设定值区间：4 .通过液曷显示模块显示系统测得的温度和湿度以及实时温度和湿度设定值：5 .实时调行工煨水分.当土壤水分低于设定妁围的下限时,可以自动扇动水泵迸行洸水;6 .当浇水完成（即实时土爆湿度达到设定土塘湿度区间上限时）,能够自动关闭水泵停止浇水；7 .当实时湿度高于设定温度时.能够自动浇水降遑。2.2 基本工作原理本系嫌以STC89C52为核心。Y1.-69土壤湿度色感建采生植物所生长的土壤的湿度信息并揩具传输到ADC0832唤教转换器,DHTII温溶受传感器收集植物所在空气环境的温度信息,ADC0832模数转换器将传密器测得的模族信号转换为数字信号并将其发送到单片机;根据设定值判断是否需要浇水1.CDI602液晶显示塞用于实时显示土壤湿度和气温值,用户可以通过按禳输入模域,根据天气情况和花卉的不问需水量,调至浇水时间和浇水量的报警值,探证淡水系统的正确运行。当检测到的空气温度大于设定的报警值时.报警月动水泵这行洒水:当检测到土填含水量低于报警值时,总动水泵迸行浇水。系统般体设计框图如图2-1所示。三2-1.系统总体设计框图3系统硬件选择3.1 STC89C52单片机STC89C52由STC公司生产。STC89C52是一种高性能、低能耗的CMOS8位赏控制器.虽然STC89C52采用了传蜕的MCS-51内核,但它的许多新功能是其他51单片机所不具备的。STC89C52的最高工作频委为35MHz,可选择6T熨12（。STC89C52只自8位CPU.为嵌入式控制应用系统提供了多种高效的解决方案。STC89C52具有以下功能：1. 8k字节F1.asi1；2. 512字节RAM;3. 32位UO口线：4. 看门狗定时器；5. 内置4KBEEPRoMMAX810爱位电路：6. 3个16位的定时器，计数器；7. 4个外部中断；8. 一个7向量4级中断绝掏9. 全双工序行口。其引脚图如图31.所示.实物仅如用32所示。T2P1.0T2BXP1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RSTRXDP3.0TXDP3.11111P3.2IMT1P3.3T0P3.4T1P3.5些P3.6RDP3.7XTA1.2XTA1.1.11111111111111111111111111111111111111111.JE=1.J匚匚匚匚匚匚匚1.J匚=工匚匚VCCPO.O/ADOPO.1AD1PO.2AD2PO.3AD3PO.4AD4PO.5AD5PO.6AD6PO.7AD7B1.EPROGPSBNP2.7A15P2.6A14图3-1STC89C52引脚图P2.5A13P2.4A12P2.3A11P2.2A10P2.1A9P2.0A8图3-2STC89C52实物图3.2 Y1.-69土壤湿度传感器土壤湿度传感器包括一个由不锈钢制醐探针和一个具有防水功柒的探头。在运行中.土填湿度传感器可以长时间埋在土壤和大坝中,主要负贲检测固定点并实时测景表层和深层土壤泡麦。YIM9土壤湿度传感器与数据收集器一起使用,可用于土壤湿度检测，并可作为定点水分检测工具或农业濯溉和森林保沪中的流动观星工具.以测量土惠的体积含水量。Y1.-69是一种简单的土堪湿度传感器,其主要原理是使用对湿度敬感的冷屣转。随着国国湿度的变化.对湿度敏用的冷凝器所在的环境招发生变化,并且湿度中的湿度将增加。电客卷的靖加变化电容值发生变化,并且电容值与湿度值成正E由于湿度敏窈电容器本身具有高灵敏度.快速叫应速度和小滞后特性,因此可以轻松地使其小型化和集成化。3.2.1 Y1.-69土壤湿度传感器的使用1 .电源33VTV2 .获取湿度信息的方式（2种可何时使用）:（1）由Y1.69土壤湿度传感雄的DO引蒯获取湿度信息:通过电位器调节控制相应阖值.湿度低于设定值时,DO输出高电平.高于设定值时,Do输出低电平。（这种方式多应用于湿度阈值控制开关）（2）由Y1.69土壤湿度传感器的Ao引脚荻取湿便信息:可以获得湿度数据的模版量,更加精满。（多用于湿度值的实时显示）本设计采用的荻取湿度信息方式为第二种,即由Y1.-69土厚湿度内感器的AO引脚获取湿度信息。3.2.2 Y1.-69工作原理Y1.-69土爆湿便传感器中电压比较器采用1.M393芯片，模块中电位器是用于土壤海度的阈值调节。当土雄湿度低于设定值时,DO输出高电平,该模块提示灯灭；当土壤湿变高于设定值时.DO输出低电平.模块提示灯亮；顺时计谓节.1.M393的反向输入端输入电压越高,较低的湿度环境,模块即可输出低电平，模:夬灯亮；图向右发转,甯加模宗的灵敏便。逆时针调节.1.M393的反向输入时输入电压越低.较高的湿度环境.像域力能输出低电平.模块灯亮。即为了让1.M393电压比较器输出低电平.痛要反向输入端电压大于正向输入挑电压,而反商输入施电压已经通过电位器调