基于手机遥控的智能浇灌系统设计研究

2014-08-15宁礼佳鲍玉冬史松卓

安徽农业科学 2014年18期

郭帅，宁礼佳，鲍玉冬，史松卓

(东北林业大学，黑龙江哈尔滨 150040)

随着生活水平的提高，对于智能的要求越来越高，伴随着手机已经离不开人们的生活，如何将智能控制与手机联系起来成为一个非常热门的话题。此次设计以浇灌系统为设计基础，实现手机遥控智能控制，为以后手机智能遥控的研究奠定基础。

越来越多的人喜欢在室内种植花草，以美化环境和净化空气。植物的生存离不开水分，需要定期浇灌。但由于诸多原因植物不能及时补充水分。另外，有些植物对湿度的要求很高，人为地过度浇水，植物的根茎容易腐烂，从而影响到植物的正常生长。因此，对于自动智能浇灌系统的研究具有重要的意义。

近些年来，国内外许多学者对植物自动浇灌进行了大量研究，取得了一些成果［1－21］，其中比较典型的成果有张兆明的基于AT89S52的家庭智能浇花器的设计、袁腾等的基于单片机原理的可定时自动浇花器等。但从应用现状来看，现有对植物浇灌一般利用单片机控制定时定量对植物进行浇灌，自动化水平较低，这样不仅费时费力、浪费水资源，而且浇灌的准确度很低。随着手机在人们生活中的普及，利用手机进行远程智能控制显得尤为必要，作为更人性化方式，利用手机智能控制浇灌在现实生产中会推广应用。

1 工作原理

此次设计的目的为设计一种基于手机遥控的智能浇灌系统，其可以利用手机对浇灌系统进行控制，使浇灌过程更简单、精准，而且更节约水资源，有利于对人工的合理应用和植物生长。图1所示为该系统的组成框图，温湿度传感器进行植物状态监测，并将状态发送给单片机，单片机根据所收到的数据进行分析，然后发送短信给人们手机，手机接收短信便知道植物状态，并且通过短信回复可以控制系统工作。

2 硬件电路设计

2.1 土壤温湿度监测电路该设计采用AM2302型温湿度传感器，该传感器超低能耗，传输距离远，全部自动化校准，采用电容式湿敏元件，完全互换，标准数字单总线输出，卓越的长期稳定性，采用高精度测温元件;相对湿度精度±2%RH，相对温度±0.5℃;可直接与单片机连接使用，适合在温室大棚、花卉市场、居家小阳台等监测土壤温湿度的环境使用。其连接电路如图2所示。

图1 手机遥控智能浇灌系统组成

图2 温湿度传感器连接电路示意

2.2 浇灌与通风控制电路浇灌水泵与通风电机采用相同型号的24 V交流电机，以便以后维修统一方便。图3所示为电机控制电路，三级管接到P1.1口上，通过编程控制P1.1高低电平高低便可以控制继电器吸合与断开，从而控制电机工作状态;继电器线圈两端并联1个IN4148二极管，用于吸收和释放继电器线圈断电时产生的反向电动势，防止反向电动势击穿三极管造成电路问题;另外，在电路上添加LED指示灯，以便更直观地了解继电器工作状态。

图3 电机控制连接电路示意

2.3 TC35智能短信模块连接电路 TC35是西门子公司推出的一种完整的无线GSM模块，它以GSM网络作为无线传输网络，不受地域、线路等影响，且运行成本低。其主要通过串口与单片机进行连接，从而单片机实现对TC35的控制。由于考虑到设计接口的简单性，并且可以和单片机的UART进行连接，所以采用两线连接(TXD、RXD)，如图4所示。

图4 TC35与单片机连接电路示意

3 软件设计

系统软件设计包括初始化函数、温湿度传感器检测子程序、数据分析处理控制电机子程序、TC35发短信程序、TC35收短信程序等。图5所示为土壤湿度检测并进行浇灌程序流程图，开机首先进行初始化，系统实时监测土壤湿度，当土壤湿度低于设定值时，单片机就给手机模块发指令，启动浇花，当浇花足够时即土壤湿度传感器检测达到指标时，自动断开水泵。同理，对于土壤温度检测程序也是如此设计。

图5 土壤湿度检测并进行浇灌程序流程

4 小结

该设计采用STC12C5608AD型单片机作为控制芯片，TC35作为人机通讯模块，通过GSM短信模式与手机通讯，达到智能浇灌的目的。该系统可以实时监测土壤温湿度变化，并且将实际情况与程序中设置的状态进行比较，当实际情况不满足设定要求时会发短信给人们，人们通过短信知道植物状况，并且通过回复短信可以控制系统工作。经实际试验证明，该系统试验效果良好，达到预期目的。该系统的设计成功，在日后智能家居研究中可起到抛砖引玉的作用，在此基础上进行的改进与试验可以在新世纪将智能家居提升到更高档次。

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