基于单片机的远程控制智能浇水系统

杨林++何海龙+++周波+++王雪琴+++杜杰

摘 要：文章介绍了一种以STC89C52单片机为主控芯片，HR202湿敏传感器作为检测装置，通过上位机与单片机的蓝牙通信来实现远程控制的智能浇花系统。单片机将检测到的土壤湿度与所设定的阈值进行比较，通过控制水泵的运行状态来实现浇水的动作，以保持土壤的湿度在合适的范围，达到实时监测土壤湿度的目的。系统的开启、花卉种类选择、土壤湿度的设定与显示都可通过上位机来控制，极大地方便了人们的生活。

关键词：湿度传感器；蓝牙通信；上位机；远程控制；单片机

1 概述

本设计提出了一种基于单片机的可远程控制的智能浇花系统解决方案，该系统不仅解决了根据植物需求自动适量的浇水的问题，其可远程控制的功能也让该系统的应用更加智能化。

2 总体设计

基于单片机的远程控制智能浇水系统主要由STC单片机最小系统、湿度传感器模块、水泵控制电路、蓝牙传输模块及上位机远程控制部分组成，系统通过湿度传感器模块采集土壤的湿度值，然后将检测到的模拟值通过A/D转换模块转换为数字值并送到单片机，单片机会将采集值与设定阈值进行比较处理后，再通过蓝牙传输模块将当前湿度值传送到上位机并显示出来，若采集值小于设定值，证明湿度过低，单片机发出浇水指令，当湿度值达到所设定阈值，单片机发送停止浇水指令，系统还可以通过直接对上位机界面设置操作来远程调整浇水速度。

3 系统硬件设计

（1）湿度传感器模块。该传感器采用HR202湿敏传感器，其输出波形稳定，驱动能力强，工作电压为3.3V-5V，可直接将采集到的模拟信号转换为数字信号，信号稳定，适用环境广泛。湿度传感器模块用于检测土壤的湿度，传感器能实时采集土壤的湿度值，其中自带的AD转换将湿度模拟信号转换为数字信号，此信号通过杜邦线传送到单片机，供单片机对该信号进行处理。（2）水泵电机驱动模块。水泵电机驱动电路如图2 所示，电路由三极管、二极管及继电器搭建而成，三极管主要起开关作用，继电器线圈两端并联的二极管主要为了防止线圈断电时感应出反向电动势，当单片机I/O口输出高电平时，三极管导通，同时作为状态指示的发光二极管点亮，集电极产生电流并使继电器开关闭合，水泵电机开始工作，由单片机产生的PWM信号作为模块的输入，模块输出直接连接电机；此系统为了达到控制浇水速度的功能，就需要对水泵电机进行调速操作，有了电机驱动就可以通过对三极管实现PWM（脉冲宽度调制）调速。使用PWM调速能极大的提高整个电路的效率，而高的效率意味着对能源的节省。

4 系统软件设计

（1）单片机部分。STC89C52单片机软件部分的设计，具体流程图如图3所示。系统首先对程序进行初始化，接着等待上位机发送相关指令，接收指令成功后，对程序相关设定参数进行更新（包括土壤湿度、花卉种类、浇花速度等），之后开始检测土壤湿度，在将当前湿度检测值传回上位机后，系统将把检测值与设定值进行比较，当检测值低于设定值时，单片机使能I/O口驱动水泵电机工作，土壤湿度将随着水分的增加而增加，一直到检测值大于设定值时，水泵停止工作。此时，花卉将处于适宜的生长环境中。

（2）上位机部分。上位机界面编译环境：VS2010，编译工具：C#，上位机主要用于与单片机的数据通信，传输用户所设定的相关参数值，实现系统的远程控制功能。此系统上位机界面主要包括花卉种类、土壤湿度、浇水速度、设备启动等选项，分别用于用户对不同花卉的相关参数的设置和系统运行状态的控制，此外，该界面还设计了当前土壤湿度显示栏，用于用户对当前土壤湿度值进行实时的监测。

5 结束语

本次设计采用上位机与单片机相结合的方式，设计了一款可远程控制的智能浇花系统。人们通过上位机的人机交互界面可对所浇花的种类，土壤的湿度，浇水的速度进行设置并发出系统是否运行的指令，实现了系统的可远程控制和对植物所生长的土壤湿度实时监测的功能，真正的让系统可根据植物的需求对其进行适时适量的浇水，让植物生长在适宜的环境。该系统操作简单，方便高效，只需要用户设置好相关植物生长最适宜的土壤湿度、浇水速度即可。

本系统就实用性与环保性角度出发，既可以放置于阳台、寝室，也可用于花卉种植户的大棚、草坪上，不仅极大给人们的生活带来便利，而且充分利用了水资源，符合当代人以节能为主的可持续发展观念。

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