花卉自動澆水系統(tǒng)設計與實現(xiàn)文獻綜述

1、題目:姓名:學院:專業(yè):班級:學號:成績：指導教師:花卉自動澆水系統(tǒng)設計與實現(xiàn)綜述xxxxxxx大學專業(yè)文獻綜述xxxxxxxxxxxx學院電子信息科學與技術xxxxxxxxxxxxXXX職稱：2015年12月1日XXXXXXXX教務處制盆花自動澆水系統(tǒng)設計與實現(xiàn)作者：XXX指導教師：XXX摘要：針對盆栽植物澆水不及時、缺乏澆水管理導致植物生長不健康的情況，將單片機測控技術應用于盆栽植物的澆水過程中，以單片機為核心的花盆土壤濕度控制系統(tǒng)。采用土壤濕度傳感器實時檢測花盆土壤濕度，單片機根據(jù)花盆土壤的濕度值判斷植物是否需要進行澆水，通過控制繼電器進而控制電磁閥實現(xiàn)自動澆水的功能。控制系統(tǒng)還具有報警

2、功能，當花盆水箱水位低于設定值時，能夠及時提示為水箱加水。關鍵詞：單片機花盆土壤濕度濕度傳感器PottedflowerdesignandimplementationofautomaticwateringsystemAuthor:xxxTutor:xxxAbstract：Forpottedplantsisnottimely,thelackofwatermanagementinplantgrowthisnothealthy,single-chipmicrocomputermeasurementandcontroltechnologywasappliedtowaterplantsintheproce

3、ssofflowerpotsoilmoisturewiththesinglechipprocessorasthecorecontrolsystem.Real-timedetectionflowerpotsoilmoistureusingsoilmoisturesensor,microcontrollerbasedontheflowerpotsoilhumidityvaluejudgmentwhethertheneedforwateringplants,waterautomaticallybythecontrolrelayandcontrolelectromagneticvalvefunctio

4、n.Controlsystemalsohasalarmfunction,whentheflowerpotwatertankwaterlevelislowerthanthesetvalue,canbetimelyremindertothetankwithwaterKeywords:SingleChipMicrocomputer，pot，Soilmoisture,Humiditysensor1.花盆土壤濕度控制系統(tǒng)設計背景及意義現(xiàn)如今很多家庭把植物當作裝飾物，這些美麗的裝飾物不同于普通工藝品，它們有生命，需要定期進行澆水，因此，如何使花盆土壤的濕度值保持在一個合理的范圍內(nèi)是每個養(yǎng)花者所關心的問題。

5、傳統(tǒng)花盆需要人工進行澆水，要求養(yǎng)花者定期為花盆進行澆水，不僅費時，而且也無法保證為植物提供合適的澆水量。目前市場上許多自動澆水花盆是通過定時、定量為花盆進行澆水或者利用滲透原理來實現(xiàn)的，雖然具有自動澆水的功能，但是仍不能根據(jù)植物當前的生長環(huán)境進行實時澆水。該系統(tǒng)能夠在植物需要澆水的時候自動進行澆水，使花盆土壤濕度值保持在一個合適的水平，不僅保證植物有一個健康的生環(huán)境，同自動澆水時也使養(yǎng)花工作變得輕松、有趣。2.花盆土壤濕度控制系統(tǒng)的主要功能及設計方案2.1花盆土壤濕度控制系統(tǒng)的主要功能花盆土壤濕度控制系統(tǒng)主要由五個部分組成，分別是單片機、濕度傳感器模塊、澆水模塊、報警模塊以及電源電路，系統(tǒng)原理

6、框圖如圖1所示。濕度傳感器模塊負責實時檢測花盆土壤的濕度值，將花盆土壤的濕度值轉換為對應的模擬電壓，然后由單片機內(nèi)部的AD轉換電路將模擬電壓轉換為數(shù)字量。當濕度傳感器模塊輸出電壓高于設定的閾值時，單片機判斷花盆處于缺水狀態(tài)。澆水模塊主要由繼電器和電磁閥組成。當單片機判斷花盆處于缺水狀態(tài)時，通過控制繼電器進而控制電磁閥進行澆水。報警模塊主要由水位開關和報警電路組成。水位開關負責檢測花盆水箱的水位情況，當花盆水箱水位低于設定值時，單片機控制報警電路輸出報警信號，提醒花盆主人花盆水箱加水。最后，由電源電路為系統(tǒng)提供電源。圖1花盆土壤濕度控制系統(tǒng)原理框圖3.2設計方案（一）本設計是通過設計出程序來控制

7、自動澆水，以達到室內(nèi)盆花自動澆水的目的。該盆花澆水自動化系統(tǒng)能夠對盆景生活要素（包括土壤溫濕度、光照強度）進行檢測，并對其進行適量、適時的澆水。該系統(tǒng)的主要構造有單片機、光強度以及溫濕度的傳感器、由澆水驅動電路構成的檢測控制部分。本次設計主要是對澆灌控制技術、系統(tǒng)的軟硬件情況以及土壤濕度與澆水量的關系進行研究。其中，土壤溫濕度傳感器和光傳感器可將檢測到的土壤溫濕度模擬量和光強度模擬量放大轉換成數(shù)字量通過單片機內(nèi)程序控制精確的將溫度、濕度、光強度分別顯示在LCD顯示屏上，同時在判斷盆花是否澆水可通過單片機內(nèi)部的中斷服務程序進行分辨，當需要澆水時，單片機系統(tǒng)會發(fā)出澆水信號，同時會通過放大驅動設備使

8、電磁閥開啟，進而進行澆水，反之，則進入下一次循環(huán)。并判斷花是否需要旋轉。蓄水箱水位報警部分采用純硬件控制。泵水電機-圖2硬件框圖3.3 設計方案（二）花盆土壤濕度控制系統(tǒng)主要由五個部分組成，分別是單片機、濕度傳感器模塊、澆水模塊、報警模塊以及電源電路，系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。濕度傳感器模塊負責實時檢測花盆土壤的濕度值，將花盆土壤的濕度值轉換為對應的模擬電壓，然后由MSP430單片機內(nèi)部的AD轉換電路將模擬電壓轉換為數(shù)字量。當濕度傳感器模塊輸出電壓高于設定的閾值時，單片機判斷花盆處于缺水狀態(tài)。澆水模塊主要由繼電器和電磁閥組成。當單片機判斷花盆處于缺水狀態(tài)時，通過控制繼電器進而控制電磁閥進行澆水。

9、報警模塊主要由水位開關和報警電路組成。水位開關負責檢測花盆水箱的水位情況，當花盆水箱水位低于設定值時，單片機控制報警電路輸出報警信號，提醒花盆主人花盆水箱加水。最后，由電源電路為系統(tǒng)提供電源。比較兩種設計方案，各有所長，各有所短。采用的單片機芯片不一樣。89C51單片機是8位單片機。其指令是采用的被稱為“CISC”的復雜指令集，共具有111條指令。而MSP430單片機是16位的單片機，采用了精簡指令集（RISC）結構，只有簡潔的27條指令，大量的指令則是模擬指令，眾多的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器都可參加多種運算。這些內(nèi)核指令均為單周期指令，功能強，運行的速度快。再者，89C51系列單片機由于其內(nèi)

10、部總線是8位的，其內(nèi)部功能模塊基本上都是8位的雖然經(jīng)過各種努力其內(nèi)部功能模塊有了顯著增加，但是受其結構本身的限制很大，尤其模擬功能部件的增加更顯困難。MSP430系列其基本架構是16位的，同時在其內(nèi)部的數(shù)據(jù)總線經(jīng)過轉換還存在8位的總線，在加上本身就是混合型的結構，因而對它這樣的開放型的架構來說，無論擴展8位的功能模塊，還是16位的功能模塊，即使擴展模/數(shù)轉換或數(shù)/模轉換這類的功能模塊也是很方便的。這也就是為什么MSP430系列產(chǎn)品和其中功能部件迅速增加的原因。最后，就是在開發(fā)工具上面。對于89C51來說，由于它是最早進入中國的單片機，人們對它在熟悉不過了，再加上我國各方人士的努力，創(chuàng)造了不少適

11、合我們使用的開發(fā)工具。但是如何實現(xiàn)在線編程還是一個很大的問題。對于MSP430系列而言，由于引進了Flash型程序存儲器和JTAG技術，不僅使開發(fā)工具變得簡便，而且價格也相對低廉，并且還可以實現(xiàn)在線編程。4.系統(tǒng)的軟硬件設計4.1單片機AT89c51此系統(tǒng)選用的是一款高性能、低成本、低功耗的AT89c51單片機.AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器的低電壓、高性能CMOS8位微處理器。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器。單機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相

12、兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。4.2壤濕度信號采集及處理。由于土壤中含有礦物質(zhì)離子，這些礦物質(zhì)離子都溶解在土壤中的水中如果將兩個電極插入土壤中，由于兩級間的電阻與電壓成正比，所以通過計算兩級的電壓來表征土壤濕度在測量電壓之前，需將傳感器得到的模擬電壓信號經(jīng)過A/D轉換成數(shù)字信號以便單片機處理選擇YL-69土壤濕度傳感器模塊傳感器得到的模擬電壓通過精密半波整流電路進行整流，再經(jīng)過濾波電路濾波，之后通過A/D轉換送給單片機處理為了方便精確測量，我們選擇用交流電源給土壤濕度傳感器供電，因為

13、如果使用直流電源，兩電極間會發(fā)生極化現(xiàn)象，會影響電壓的測量交流電源取自所用單片機的模擬輸出端，該端出來有正弦波分量和直流分量，經(jīng)過電容隔直后給傳感器供正弦交流電壓4.3 數(shù)據(jù)處理及顯示模塊數(shù)據(jù)處理及顯示模塊是由A/D轉換電路、STC89C52單片機和繼電器控制電路組成，單片機處理模塊是系統(tǒng)的核心此系統(tǒng)滴灌方式分為定時和自動兩個模式自動模式就是通過采集土壤濕度檢測模塊傳遞的實時土壤濕度信號，與設定的濕度數(shù)據(jù)進行對比，然后輸出信號使繼電器控制電路控制水泵的開關，從而進行對盆栽植物的實時灌水定時模式是通過設定澆灌時間和澆灌的時長來進行澆灌設定兩種模式的數(shù)據(jù)變化信息可通過液晶器進行顯示顯示器采用液晶L

14、CD1602模塊，可以顯示16*2共32個7*7點陣6-8定時和自動兩個模式兩種顯示界面是通過切換實現(xiàn)的4.4 水泵及供水模塊水泵及供水模塊中的采用滴灌管有助于節(jié)水和均與澆灌，低音水泵不影響正常生活，并且自帶儲水罐水泵開始工作后，通過滴灌管進行系統(tǒng)的供水工作，在供水的過程中每30s（根據(jù)滴管口徑調(diào)節(jié)）會由土壤濕度檢測模塊進行濕度的實時監(jiān)測當達到合適的濕度值的時候電磁閥和水泵停止工作4.5 電源管理系統(tǒng)盆栽植物土壤水分監(jiān)測及自動澆灌模塊的電源特別重要水泵采用12V電源供電，通過市電經(jīng)過降壓、穩(wěn)壓和濾波處理的直流穩(wěn)壓電源獨立電源方面采用的是基于LM2576-50的開關電源模塊，將大容量鋰電池的11

15、1V電壓轉換到穩(wěn)定的50V電源，供給整個系統(tǒng)使用5軟件設計盆栽植物土壤水分監(jiān)測及自動澆灌模塊的程序結構是主程序以及按鍵掃描處理、時間、土壤濕度數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、顯示、電機驅動等子程序組成，如圖7所示在設計中，整個程序采用C語言在KeiluVision4種進行編寫調(diào)試系統(tǒng)采用模塊化設計，模塊化設計可以使程序結構清晰便于調(diào)試。整個系統(tǒng)操作操作方法為當開啟系統(tǒng)后進入主函數(shù)，初始化化函數(shù)變量及初始化傳感器模塊，進入按鍵掃描函數(shù)，通過按鍵選擇系統(tǒng)的工作模式，在自動控制模式下，調(diào)用土壤濕度數(shù)據(jù)采集函數(shù)，采集當前土壤濕度值，并通過數(shù)據(jù)處理程序對濕度值進行分析，當濕度值小于預設值時，進入水泵電機驅動函數(shù)，開

16、啟灌溉功能，直到達到濕度預設值，停止灌溉；在定時模式下，可通過按鍵掃描函數(shù)，對定時時間進行設置，在該模式下，調(diào)用時間程序，當達到定時時間時，進入電機驅動函數(shù)，開啟灌溉功能，當灌溉時間到時停止灌溉，整個操作過程均可實現(xiàn)液晶顯示116總結：隨著智能生活智能家居業(yè)務的不斷拓展，盆栽植物土壤水分測控系統(tǒng)及灌溉系統(tǒng)因較低的設備投入，且不需要專門維護、檢修，并且克服了傳統(tǒng)的人工澆水的不定時性和不準確性，又避免了傳統(tǒng)水分控制系統(tǒng)因不準確性而造成的過澇等不足加上整個設計全程都是智能化、自動化、節(jié)能化設計使其既符合現(xiàn)在都市人智能生活的主題，也響應國家建設綠色環(huán)保節(jié)能的號召此系統(tǒng)必將是一款適合都市人生活的家居必備產(chǎn)品特別是它的拓展?jié)摿薮?，可以加裝溫度傳感器，空氣濕度傳感器，煙霧探測裝置只需加裝單片機的數(shù)量和控制程序來實現(xiàn)更多實用功能參考文獻：1 周國雄，許明情.城市公交車自動報站系統(tǒng)設計及其應用J.裝備制造技術.2007(04)2 周波，馮頑童,胡建龍，羅洪波.公交車自動報站系統(tǒng)的設計J.四川理工學院學報(自然科學版).2008(03)3 劉強，賈鴻莉.基于單片機的公交車自動報站器的設計J.中國科技信息.2011(09)4 張志勇，宋陽.公交車報站器硬件設計與實現(xiàn)J.才智.2009(29)5 李吉志.基于單片機的公交車智能語音報站和液晶顯示系統(tǒng)設計J.科技廣場.