基于单片机的自动浇花器的设计

韩玉磊 贾婷 宋昊洋 沈阳工学院信息与控制学院

近年来，人们的生活水平有了很大的提高，如何真正提高生活品质，在生活中有一个质的飞跃成为了许多人眼中的一个问题，所以大多数人都选择了培育植物。但是由于生活节奏快，人们往往不能照顾它们很周到。要解决给植物浇水这个问题，人们通过手机、备忘录和笔记等一系列信息存储方式来记住给植物浇水的周期。但这些方法总是有很多的缺陷，智能浇水系统可以解决此问题。该系统主要是一个电磁阀致动器在一端连接管，连接到外部水管作为浇水主要由微控制器控制的另一端。主要是通过设备控制浇水时间和间隔，从而实现了现代家庭生活，也容易保证植物的正常发育。

1 硬件设计

系统硬件部分由核心控制模块、按键输入模块、水泵驱动模块、显示模块、AD转换电路等组成。核心控制模块由STC89C52RC芯片、复位电路、时钟组成；输入模块由4个独立按键组成；水泵驱动模块由ULN2003达林顿芯片组成，显示模块由LCD1602显示完成，湿度数据采集和AD转换由ADC0809芯片完成。

盆花自动浇水系统方框图如图1所示。

图1. 1 盆花自动浇水系统方框图

湿度检测部分：通过传感器测的的湿度数据存入单片机然后设定的上下限的值做比较，当测的的值低于下限时，开始浇水，如果测的的值高于下限时，就再与设定的上限值做比较，当湿度低于上限时就开始浇水，反之则停止浇水。

按键部分：这是整个系统的一个比较简单的部分，需要一共有三个按键，根据系统的功能要求，按键分为三个部分，其按键上下按钮，按钮的工作。不是加号和减号按钮，按钮的工作，该系统是相对简单的部件，根据所述请求函数需要成员的三个按钮的主要三键构件。

液晶显示部分：液晶显示液体是低功耗的液晶显示装置的功能。目前的工作是适用于设备和电气系统。常用冲程型液晶显示器，点阵字符的LCD显示屏和一个点阵液晶显示屏。使用液晶显示器LCD原理是通过液晶的物理性质，在其显示区域中的电压来控制。电以黑色示出，从而显示该图形。

2 软件设计

自动浇花系统软件设计包括四个部分的程序设计，分别是：AD转换模块程序设计、湿度检测模块设计、阀值调节模块、数码管显示模块设计。

AD转换模块程序设计主要实现以下功能：将湿度传感器产生的模拟信号转换成数字信号。湿度检测模块设计主要实现以下功能：通过程序设计，对所测湿度值进行处理，当低于所设定阀值继电器打开，实现浇水功能；当高于或等于所设阀值继电器关闭，关闭浇水功能。

阀值调节模块主要实现以下功能：设定两个按键实现对阀值的调节功能，其中一个按键要求是上调键，另一个是下调节，同时设定调节幅度为5。

数码管显示模块主要实现以下功能：需要数码管实现三个值的显示，分别是：采集的电压值、采集的当前土壤湿度值、设定的适合植物生长的土壤湿度阀值。数值顺序显示，通过间歇加以区分显示。

当开启系统后进入主函数，初始化化函数变量及初始化传感器模块，进入按键扫描函数，在自动控制模式下，调用土壤湿度数据采集函数，采集当前土壤湿度值，并通过数据处理程序对湿度值进行分析，当湿度值小于预设值时，进入水泵电机驱动函数，开启浇灌功能，直到达到湿度预设值，停止浇灌。

3 结论

本次设计的盆花自动浇水系统以电子类的自动浇花器的工作原理为参考，运用湿度采集电路及单片机控制技术构成一个土壤湿度采集与控制系统。再用数字电路控制自动给水系统及时的浇水系统供水。本设计组成部分有STM32F205微处理器、STC89C51处理器、湿度传感器、键盘输入以及LCD 1602显示模块。每当检测到植物土壤水分低于设定值，湿度传感器就会反馈信息给单片机，紧接着微处理器接收到被处理的浇水信息。在微处理器中，所产生的信息第一个被存储，紧接着单片机输出一个信号控制浇水。

[1] 陈忠平.51单片机C语言程序设计经典实例[M].北京：电子工业出版社，2012：1-40.