基于AT89C51单片机的智能浇花系统设计

□张绪强 韩坚洁 夏普凯特·买买提 麦合木提·依明

随着科学技术的进步，智能工具已经成为人们生活的重要组成部分，经查资料发现，市场上现有的自动浇花系统大多都是采用了虹吸原理，而且只是一种简单的定时浇水，完全不按照土壤的实际湿度和实际需求按时定量完成浇水，这样就会造成花卉过旱或者过涝而死，对此，课题小组决定研究一种由单片机控制的智能浇花系统。

一、基本工作原理介绍

整个系统可以分为六大模块，即按键模块、A/D转换器模块、单片机信息处理模块、液晶显示模块、继电器驱动模块、湿度采集模块。当湿度检测模块电路导通时，由于土壤湿度的变化导致湿敏电阻的阻值发生变化，在电路中产生变化的电流信号，通过变换得到需要的电压信号，再经过A/D转换器处理之后转变为数字信号发送至LCD显示器显示，通过这种方式对土壤实时的湿度信息得以监测和控制。系统框图如图1所示。

图1 系统流程图

二、硬件电路的设计

(一)单片机的基本组成。本系统采用AT89S 51单片机，该器件还具有高密度、非易失性存储技术以及兼容标准MCS-51指令系统，其内部置有8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元,功能强大，可灵活地应用于许多高性价比的场合。其功能特征有4k字节Flash闪速存储器、128字节内部RAM、32个I/O口线、2个16位定时/计数器、一个5向量两级中断结构、一个全双工串行通信口、片内振荡器及时钟电路。

(二)湿度传感器。湿度传感器有敏感元件和转换元件以及相对应的电子电路共同组成。传感器将采集的土壤湿度信息转变成电压信号传送到A/D转换器，由于土壤湿度的变化，导致其内部的电阻值发生变化，电阻值的变化范围一般为0欧～10K欧，由于电路中电阻的变化而引起电路输出电压的变化，这样就实现了由湿度变化到输出电压的变化。此系统选用的是YL-69土壤湿度传感器。

(三)ADC0832AD转换器。ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。具有双通道A/D转换芯片、输入输出电平与TTL/CMOS相兼容、5V电源供电时输入电压在0～5V之间、工作频率为250KHZ、转换时间为32μS等特点，由于它体积较小，且兼容性强，性价比高，所以使用比较广泛。

(四)液晶显示器LCD。在显示模块选择的是LCD1602液晶显示器，液晶显示比数码管显示内容丰富，除一些数字和特殊符号以外，还可以显示图形，具有耗电少、发光效果好等优势。液晶显示器与单片机的连接相对比较简单，只需要把主机处理后的数据进行屏幕显示，即把一个8为I/O接口和液晶模块的8位数据连接在一块，在把3为控制口分别与液晶模块的RS、R/W、E连接在一块。

(五)键盘与电源。S0:复位键；S1:设置/保存；S2:加/模式切换；S3:减/手动灌溉。检测：上电水泵转LCD1602显示当前土壤湿度,将土壤湿度传感器放入水中湿度值上升,水泵停止。按下S2键，切换为手动浇花模式，按S3键就可以手动开关水泵了。设定：按下S1设置键,进入预设湿度值调节模式；按S2键,预设值加；按S3键,预设值减。设置成功后,再按S1设置键退出,返回到正常模式。

三、结语

该智能浇花系统通过AT89S51单片机对土壤湿度情况进行的采集、处理、显示和控制等多种功能实现给花木实时适量地浇水。既有利于花木生长，又可达到节能的目的。适用性强，可以对土壤进行手动、自动灌溉，并且该系统成本比较低，过程以及系统的硬件电路都比较简单，扩展性也不错，经过实验调试，系统设计基本可以满足预期功能要求，应用前景广阔。