基于单片机的智能洒水器设计

刘毅强　何雨阳　王中豪

【摘 要】本论文以单片机为控制芯片，设计了一款智能洒水系统。该系统用单片机最小系统、电源电路、土壤湿度检测电路、显示电路、继电器和水泵等组成。温湿度传感器实时数据和设定初始参数比较，其结果反馈于单片机后控制洒水器的智能化工作。利用LCD显示屏显示实时温湿度值，并且通过人体红外传感器的报警电路实现人性化。经实物制作及使用验证，该系统操作简单、使用方便，具有较高的实用价值。

【关键词】洒水器；单片机；智能；草坪

中图分类号：TP368 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）17-0014-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.17.006

【Abstract】In this dissertation，a smart sprinkler system was designed with a single-chip computer as the control chip. The system consists of a single-chip microcomputer minimum system， power supply circuit， soil moisture detection circuit， display circuit， relay and water pump. The real-time data of the temperature and humidity sensor is compared with the set initial parameters，and the results are fed back to the single chip microcomputer to control the intelligent operation of the sprinkler.The LCD display is used to display the real-time temperature and humidity values， and humanized by the alarm circuit of the human infrared sensor. The physical production and use of verification， the system is simple，easy to use，has a high practical value.

【Key words】Sprinkler；SCM；Intelligent；Lawn

0 引言

目前學校、学校、公园、企事业单位和一些运动场地都有大面积草坪，需要人员去维护，从而提高草坪的使用年限和利用率。目前草坪洒水管理，主要有三类方式[1-3]。一类是靠绿化工人的日常洒水和打理，但会出现洒水延迟和洒水量不易控制等问题。另一类是场地保养洒水器，包含车架、贮水桶、车轮，其车轮轴为两截，可随时拆下，还设有冰橇、直管式喷水管。但成本昂贵，且缺乏智能化，还需要依靠人力判断是否浇水。还有一类是以单片机为控制芯片，结合湿温度传感器和显示电路的自动控制洒水器。但没有人体红外传感器，浇水时没有提前预警。因此，需要一种成本低、能够采集环境温湿度、判断洒水范围是否有人的智能浇水系统。

1 系统方案设计

本系统以STC89C52单片机为核心控制器件，由温湿度采集电路、人体红外检测电路、报警电路、显示电路、电源电路、洒水水泵控制电路和洒水水泵构成。具体如图1所示。

STC89C52单片机作为数据信息采集和处理的主体，以温湿度传感器DHT-11为感应部件，将检测到的土壤温湿度数据送入STC89C52单片机。单片机采集并进行分析和处理，最后输出控制信号，发送到洒水水泵控制电路，进而调节水泵的工作，同时会在LCD屏显示温湿度值。满足洒水条件时，人体红外检测电路若在感应范围内采集到行人的存在的信息，单片机会驱动报警电路和显示电路，各部分协调合作，从而达到智能洒水的目的。

2 系统硬件设计

2.1 温湿度采集电路

温湿度采集电路如图2所示。单片机P1.3引脚与湿温度传感器的引脚2连接，需要4.7K上拉电阻（当单片机引脚输出低电平的时候，外部电路提供电流给引脚）。单片机P1.3口由高电平拉低再拉高，输出模式改为输入模式触发DHT11工作，DHT11被成功触发后，会把P1.3电压拉低再拉高准备开始传数据。给与传感器额定电压时，输出信号引脚可以直接采集数字信号，然后传送给单片机，单片机采集分析和处理后进入下一状态。

2.2 人体红外检测电路

电路如图3所示。单片机P2.3引脚与HC-SR501的引脚2连接，当检测到人时，信号会通过引脚2反馈到单片机检测处理，驱使报警电路和显示电路工作。因为红外检测模块是一个延时热缓释模块，在感应范围内是检测扫描，延时再检测再扫描的过程。检测到行人的存在，蜂鸣器鸣叫和显示屏提醒行人；没有即正常工作，这样可以一定程度上在洒水过程中保护了行人的安全。

2.3 显示电路

使用显示器LCD1602进行温湿度显示。电路如图5所示。P0口与LCD1602的数据线连接，P1.0与RS连接，R/W与单片机的P1.1相连，EN端与单片机的 P1.2相连。P0口需要上拉电阻。 在论文的设计中，只需要供电，显示屏最初会显示实时的湿温度传感器的探测值，温度和湿度的数值。

2.4 水泵控制电路

水泵控制电路通过继电器控制洒水水泵工作。水泵控制电路如图5所示。继电器6引脚与电源相连，4引脚与水泵接口相连，单片机口P1.4口通过三极管连接继电器，三极管连接继电器5引脚控制继电器的开关和闭合，单片机输出一个信号控制三极管，用三极管当做开关控制继电器。本设计中，水泵控制电路采用了继电器。继电器被单片机控制，水泵通过继电器控制，实现洒水。

3 系统软件设计

系统主程序流程图如图6所示。

4 结论

本系统以STC89C52单片机为核心控制器件，实现了智能洒水器的设计。该系统利用温湿度传感器对环境温湿度进行采集、处理、显示、并结合人体红外线传感器进行周围是否有人的判断、报警与显示，控制水泵是否浇水。可以根据草坪特点和天气情况等调整设定温湿度，成本较低，简单易操作，适用面广，可扩展性强，该设计已制作完毕，在学校草坪上实际使用，效果良好。该系统也可以拓展到大棚、室内浇花等场合使用。

【参考文献】

[1]傅海英.沈阳地区草坪的养护技术[J].农村科学实验，2016，12（01）：54-55.

[2]刘绪飞.城市居住区园林的发展趋势分析[J].房地产导刊，2013，20（16）：260-260.

[3]林琳.基于STC89C51的智能温度控制系统的设计[J].湖南城市学院学报（自然科学版），2016，20（04）：33-34.

[4]程卫东，董永贵.利用热释电红外传感器探测人体运动特征[J].仪器仪表学报，2015，14（04）：21-23.