基于SHT-11的单片机的智能花卉浇灌器的设计

泰山学院物理与电子工程学院　曹会国　姜文育

基于SHT-11的单片机的智能花卉浇灌器的设计

泰山学院物理与电子工程学院曹会国姜文育

本设计以AT89C52为控制核心，利用数字温湿度传感器SHT71进行花卉土壤温湿度检测，控制继电器驱动微喷系统实现花卉智能浇灌，并进行报警提示，显示温湿度信息及时间和日期信息。

AT89C51单片机；SHT-11温湿度传感器；微喷系统

0　引言

随着物质生活水平的提高，人们的审美水平和生活情趣有了越来越多的改变。人们喜欢在家庭或单位养一些绿色植物，用来美化环境和净化空气，改善自己心情，提高生活质量。但现代社会生活节奏的加快使得人们工作繁忙无暇浇灌花卉，常常导致植物的枯萎，而频繁更新植物在经济上又不合算，因此设计了智能花卉灌溉器，实现水分和营养液的适度添加，无需人力参与，实现智能花卉浇灌。

1　SHT71结构及测量原理

1.1SHT71内部结构

SHT11由相对湿度传感器、温度传感器、放大器、14位A/D转换器、校准存储器（E2PROM）、循环冗余校验码（CRC）寄存器、二线串行接口、控制单元、加热器及低电压检测电路组成。由于在其内部传感器、放大器、A/D转换器及串行接口电路都在同一芯片集成，实现了材料、电路、元件一体化，因此，SHT11响应速度加快、抗干扰能力增强， 同时性能更加稳定可靠。SHT71内部结构图见图1。

1.2SHT71测量温湿度工作原理

SHT71利用温湿度传感器得到模拟的相对湿度和温度信号电信号，由于信号相对比较微弱，经过内部放大器放大后再进行A/D转换，获得能够供单片机接收和处理的温湿度数字信号。在系统时钟信号SCK配合下，从SHT71的DATA线输出供给单片机进行分析和比对。

2　智能花卉灌溉器的设计

智能花卉灌溉器由单片机AT89C52、SHT71温湿度采集电路、继电器阀门驱动电路、蜂鸣器、键盘电路、LCD显示电路及时钟DS1302电路组成。由于SHT71是数字式传感器，输出温湿度检测信号可直接送给单片机。系统框图见图2。

图2　智能花卉灌溉器系统框图

2.1智能花卉灌溉器工作过程

温湿度传感器SHT-11获得被测环境的温湿度信号送给单片机，在单片机内部经与程序预先设定好的湿度数据进行比较。如果达到预先设定的旱度信息， 一方面单片机发出信号驱动继电器来打开阀门控制微喷灌溉系统对花卉进行浇灌，另一方面将温湿度信息送到LCD液晶进行显示， 如果有需要的话还可以控制单片机发出报警信号送给蜂鸣器以发出提示信号。当浇灌到预先设定的湿度时， 单片机控制继电器断开从而停止微喷系统停止浇灌。本系统主要电路见图3，用来进行是温湿度信号采集及显示。

图3　温湿度采集及显示电路

利用AT89C52 I/O口模拟I2C总线，其中P1.0作为数据线与SHT71 的SDATA端口连接，P1.1模拟时钟线与SHT71的SCK端口连接。微处理器驱动SDATA在低电平， SDATA数据线上需要接上拉电阻。

2.2其他电路作用分析

键盘电路用来设定具体的控制信息和数据，LCD用液晶12864来显示所测得温湿度信息及时间和日期信息， 时间和日期信息由时钟DS1302提供。为达到有效驱动和保护，通过继电器连接单片机和控制阀门来开启和关闭微喷系统。系统工作电源可用78系列三端集成稳压芯片来设计。

3　结语

本设计利用AT89C52为控制核心，通过数字温湿度传感器SHT71进行花卉温湿度检测，根据检测结果来判断花卉是否需要浇水，并可进行报警提示，显示温湿度信息及时间和日期信息。灌溉系统利用微喷系统，把微喷的概念运用到家庭盆花浇灌中，达到智能节水灌溉的目的。本系统通过进一步完善，加上无线电收发模块，通过RS232接口与微机连接，实现远距离测量和处理数据。

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［5］王芳琴.单片机控制的节水灌溉系统的研究［J］.华中农业大学.

This design uses AT89C52 as the control core using digital temperature and humidity sensor sht71 flower soil temperature and humidity detection，control relay driven micro spray system to realize intelligent flower watering，and alarm，display temperature and humidity information and the time and date information.

AT89C51 microcontroller；SHT-11 temperature and humidity sensor；micro sprinkler

曹会国（1970—），男，工学硕士，泰山学院物理与电子工程学院副教授，主要从事电子检测与控制技术研究。

姜文育（1995—），女，大学本科，现就读于泰山学院物理与电子工程学院。