基于单片机控制的室内智能浇花系统设计

胡轩亭 黄聪贤 刘虹羚

摘要：本设计提出一种基于单片机控制的室内智能浇花系统，系统以AT89C51单片机为主控核心，采用土壤湿度传感器和环境温度传感器，并在显示屏上进行数据显示。系统通过WIFI模块与智能手机连接，手机APP可以发送浇灌指令，实现对室内盆栽的远程无线控制。

关键词：单片机;智能浇花;WIFI通信

Abstract：This paper introduces an indoor intelligent watering system controlled by single chip microcomputer. The system uses AT89C51 microcontroller as the main control core，using soil moisture sensor and environmental temperature sensor to collect data which is displayed on the LCD display. The mobile phone APP can send watering instructions to achieve remote wireless control of indoor potted plants.

Keywords：MCU; Intelligent Watering; WIFI communication

引言

在如今的工作生活中，人们大多会选择在家里或者办公室内种植盆栽，但是许多人缺乏种植的经验或者因工作生活忙碌而忽视植物的生长情况，导致植物缺水甚至干枯死亡。因此本文研究一种室内智能浇花系统，可根据植物土壤湿度和环境温度对植物进行智能浇灌控制，为人们的工作生活提供方便。

1系统总体设计

系统以AT89C51单片机为主控核心，按键模块用于设置土壤湿度的上下限值，单片机采集土壤湿度数据后，与设置的上下限值进行比较，如果土壤湿度值小于下限值，报警电路工作，同时控制继电器驱动水泵工作。显示电路选用LCD1602模块，WIFI模块实现手机APP与系统之间的无线通信。系统组成如图1所示。

2系统硬件设计

2.1土壤湿度传感器

土壤湿度检测选用专用的土壤湿度传感器，型号为YL-69，YL-69湿度传感器主要依靠湿敏电容判断环境的湿度变化[1]。传感器采集土壤湿度信息经A/D转换后发送给单片机，模数转换模块选用ADC0832。

2.2环境温度传感器

环境温度检测选用型号为DS18B20的数字温度传感器，该芯片有3个引脚，分别为VCC、DQ和GND。VCC引脚连接3.3v电源，DQ引脚接4.7kΩ上拉电阻后直接与单片机引脚相连。传感器可以测量的温度测量范围为-55～+125℃，可以满足系统测量要求[2]。

2.3继电器控制电路

系统通过继电器控制水泵工作，对植物进行喷淋浇灌。PNP三极管的集电极连接继电器和二极管电路，三极管的基极连接AT89C51单片机的P2.3引脚。当单片机控制P2.3引脚为低电平时，Q1三极管导通使继电器线圈通电，而后带动触点开关动作，使水泵开始工作，同时发光二极管D1点亮，进行提示 [3]。电路连接如图2所示。

2.4 WIFI传输模块

WIFI传输模块实现手机APP与单片机之间的无线通讯，该模块连接单片机的串行接口。WIFI模块选用型号为ESP8266，它有三种工作模式，STA模式、AP模式和STA混合AP模式。ESP8266可以连接互联网，实现广域网通信;也可以作为WIFI热点，连接其它设备，在局域网内通信[4]。本系统将模块设置成AP模式。

3系统软件设计

根据智能浇花系统的控制要求，系统可以划分成LCD显示、读取温度、读取湿度、按键扫描和WIFI配置5个模块，软件设计分模块进行。主程序完成系统初始化，包括定时器设置、串行口初始化设置等，以及实现蜂鸣器报警和继电器控制。手机APP使用Android Studio来开发，面向安卓手机用户使用 [5]。用户将手机与WIFI模块连接成功后，可以通过APP查看植物土壤湿度和环境温度，用户按下浇花按键，手机APP向WIFI模块发送按键对应的控制字符，而后通过串行通信发送给单片机，控制继电器动作，实现浇花功能。

4结论

本文设计了一种基于AT89C51的室内智能浇花系统，它采集YL-69土壤濕度传感器和DS18B20温度传感器数据并进行自动浇灌控制，并在LCD1602上显示。WIFI模块选用ESP8266，实现手机与系统之间的通信，用户可以在手机APP查看数据，并且实现一键浇花功能。

参考文献

[1]覃凤，曹美媛，谷红霞，周莹.基于AT89C51单片机的智能浇水系统设计[J].工业控制计算机，2021，34（01）：118-119.

[2]杨洁，叶晶晶.基于51单片机的多功能电子时钟设计[J].电子测试，2021（07）：20-21+31.

[3]刘仁志.基于STC89C52单片机的智能浇花系统设计[J].信息技术与信息化，2018（04）：39-41.

[4]张琥石，林伟龙，杨发柱，黄向军，金星伊，陈洁，罗晓春，张盈盈，甘辛.基于ESP8266 WiFi模块的物联网体温监测系统[J].物联网技术，2020，10（12）：32-35.

[5]陈庭威，李亚飞，李亚军，赵冰飞.基于ESP8266的智能充电桩及其控制系统设计[J].智能计算机与应用，2020，10（05）：238-239.

作者简介：

胡轩亭（2001.08-），男，汉族，安徽蚌埠，学生，大专，现就读于南京科技职业学院工业机器人技术专业。

黄聪贤（2000.01-），男，汉族，江苏盐城，学生，大专，现就读于南京科技职业学院机电一体化技术专业。

刘虹羚（1991.06-），女，汉族，山东威海，讲师，硕士研究生，研究方向为机电控制等。