一种GSM智能浇水系统的设计

张建荣

(山西大学商务学院 信息学院，山西 太原 030031)

0 引言

许多住户为了使室内坏境美观，同时也为了净化空气，很喜欢在家中栽种一些花卉。但人们工作繁忙或不在家时，无暇浇水，导致花卉供水被停止，使其濒临焦枯或死亡[1]。因此，市场上慢慢出现自动浇花设备，但这些设备大部分只能在固定时间浇水，且价格昂贵，也有一些花卉报警装置，可以在没有水的情况下发出警告提醒人们，但仍然不能自动浇灌植物，其效果可想而知。

本文设计了GSM智能浇水系统，该系统通过对花盆中泥土的温、湿度以及外部的日照情况进行测量，自适应为植物浇水以及补光，使其健康成长。

1 系统工作原理

本文设计的GSM智能浇水系统通过温湿度传感器感应花盆中泥土的温湿度并传递给控制电路，再由控制电路判断植物是否缺少水分，最后再传递给电磁水阀，从而实现为植物自动浇水；同时光照传感器检测外部的日照情况并传递给控制电路，控制电路判断如果光照不足，则启动超高亮LED灯电路进行补光。也可以通过GSM模块，用短信远程控制浇水和补光：发送一条短信“jiaoshui”，继电器连通，LED信号指示灯亮起，一分钟后自动关闭；发送一条短信“buguang”，超高亮LED灯亮，一分钟后自动关闭。

本系统具体框图如图1所示。

图1 系统原理框图

2 电路设计

2.1 控制电路

采用STM32系列单片机。该系列单片机中的STM32F103C8T6微控制器具有中等容量，闪存容量介于64 k～128 k字节之间，拥有7个定时器。其低廉的价格、超低的功耗、优良的性能完全能够满足该设计的要求。

2.2 补光电路

在本设计中，选择白色高亮LED灯作为补光电路。超高亮LED是一种新型的LED，其亮度是普通LED发光二极管亮度的近100倍，且外壳为无色透明树脂包装。白色高亮LED灯具有可靠耐用、寿命长、点亮速度快、效率高、维护费用极为低廉等优点。本设计中，三极管控制高亮LED灯的亮灭，限流电阻用来保护三极管。当单片机的控制引脚为低电平时，三极管连通，此时高亮LED灯亮。否则，高亮LED灯灭。

高亮LED电路原理如图2所示。

图2 高亮LED电路原理图

2.3 继电器控制电路

本设计为了实现为盆栽植物进行自动浇水，继电器是必不可少的器件。在本系统中，三极管控制继电器。当单片机控制引脚为低电平时，三极管导通，继电器闭合，LED灯亮[2]。继电器控制原理图如图3所示。

图3 5 V继电器控制原理图

2.4 显示电路

显示电路采用液晶显示器LCD1602。LCD1602体积轻巧，功耗很低，抗干扰能力强，且屏幕分辨率高，可同时显示32个字符，且内部有192种字符，可以显示丰富的内容。

2.5 LED信号指示灯电路

LED信号指示灯，是一种能够将电能转化成可见光的电致发光半导体器件。单片机控制引脚为低电平，则LED灯发光；否则，LED灯不发光。

LED灯指示电路原理图如图4所示。

图4 LED灯指示电路原理图

2.6 无线遥控电路

本设计中采用GSM模块实现对系统的远程信息交互。该模块以SIM800A作为信息传输的媒介，只需要插上移动卡，即可在全球有移动网络的地方接收到信号。

2.7 温湿度传感器电路

采用DHT11数字温湿度传感器[4，5]。该传感器可测量的温湿度范围广，误差较小，能够进行超远距离的数据传输，且成本低廉，功耗较小，完全满足该设计所需。

DHT11具体电路原理图如图5所示。

图5 DHT11电路原理图

2.8 光照检测电路

光照检测电路采用光敏电阻传感器。该传感器主要用于测量光照亮度，其使用比较器输出，信号干净，波形良好，驱动能力强，超过15 mA。有两种输出形式，且通过可调电位器调节光的亮度。传感器体积小巧，能够直接与继电器模块相连，构成一个光控开关[6]。

3 结束语

该系统通过对花盆中泥土的温、湿度以及外部的日照情况进行测量，实现自适应为植物浇水以及补光，也可以通过GSM远程控制浇水以及补光，比市场现有相关产品更能悉心照料花卉。本设计如何实现对盆栽进行远程实时监控，是下一步需要继续考虑的问题。