基于單片機控制的盆栽植物生長過程土壤水分測控系統

摘要：盆栽植物越來越受到城市居民的喜愛，由于現在城市的生活節奏緊張，人們經常由于工作忙碌而忽略了養殖的盆栽植物，經常忘記給盆栽植物澆水而使植物枯死，或者由于一次澆水過多而使一些喜干的植物澇死，本文提供一種基于土壤濕度自動控制盆栽植物生長過程土壤水分測控系統，使土壤濕度控制在有利于植物生長的濕度范圍內，有效避免了因過澇或過干而給植物造成的影響，確保植物能夠正常生長、開花、結果。

關鍵詞；土壤濕度；單片機控制；電磁閥滴灌；盆栽植物

0 引言

目前，盆栽植物越來越受到城市居民的喜愛，為了克服傳統的人工給盆栽植物澆水帶來的局限性，本文所介紹的盆栽植物生長過程土壤水分測控系統基于單片機控制，再配合土壤濕度檢測電路設備探測盆栽植物所在的土壤環境，電磁閥門和可以根據不同植物進行多種灌溉方式的灌頭，既克服了傳統的人工澆水的不定時性和不準確性，又避免了以往水分控制系統的不準確性而造成的過澇等，因此采用土壤濕度監測模塊，單片機控制模塊，電磁閥門灌水模塊所構成的盆栽植物土壤水分測控系統以降低設備投入，同時也不用自己去專門維護、檢修，是比較理想的選擇。

1 系統方案設計

系統總體設計方案主要由土壤濕度檢測模塊、單片機采集控制及輸出電路模塊、電磁閥及滴灌設備模塊等幾部分組成。系統構成如圖1所示。

圖1系統組成框圖

整個系統的工作原理為：土壤濕度檢測模塊來完成對盆栽植物土壤濕度的采集；單片機采集控制系統將采集到的土壤濕度數據與設定的土壤濕度數據進行比較，進行實時灌水，達到設定值時停止灌水；電磁閥及滴灌設備用來實現根據單片機經過分析數據后，實現灌水或者停止灌水；進而使土壤濕度處在適宜農作物生長需求的最佳狀態。

2 系統硬件電路設計

由A/D轉換電路、STC89C52單片機和相應的振蕩、復位電路、繼電器控制電路組成單片機采集控制及信號輸出模塊是整個測控系統的核心。通過采集土壤濕度檢測模塊傳遞的實時土壤濕度信號，與設定的土壤濕度數據進行對比，然后輸出信號使繼電器控制電路控制電磁閥門的開關，從而進行對盆栽植物的實時灌水。

2.1 土壤濕度檢測模塊

土壤濕度檢測模塊由濕度探頭和信號放大電路組成。

土壤濕度檢測模塊的工作原理：為當土壤濕度傳感器插入土壤時，由于土壤含水量的不同，使得土壤濕度傳感器的電阻值也隨之變化，這個電阻器成為晶體管VT1的基極偏流電阻器。偏流電阻值的不同，使VT1的基極電流也不同，從而改變了VT1的集電極電流，也改變了發射極上的電流，這一電流流過電阻器R2時，在該電阻器上形成的電壓，再經電阻器R5和R8分壓以后加至運算放大器LM358的③腳(同相信號輸入端)，經放大以后從LM358的①腳輸出，并由VD3將輸出電壓限定在5V之內。

2. 2 單片機采集控制及信號輸出電路模塊

單片機采集控制及信號輸出電路模塊由A/D轉換器ADC0832、STC89C52、繼電器驅動電路組成。

圖2 A/D轉換器電路圖

在單片機采集控制及信號輸出電路中，土壤濕度檢測電路輸出端與A/D轉換器的2腳和3腳相連，如圖2所示。A/D轉換器的1腳，5腳，6腳，7腳與單片機的P3口的P34， P37， P36，P35相連，完成相應的數字量轉換。輸出時，單片機P1口與驅動電路中的ULN2003AN的輸入端相連，ULN2003AN的輸出端與繼電器相連，完成輸出。

2.3 電磁閥滴灌模塊

電磁閥采用常閉電磁閥，其壓力范圍0～0.8Mpa，電壓范圍0～24V。該電磁閥的原理是通電時，電磁線圈產生電磁力把關閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時，電磁力消失，彈簧把關閉件壓在閥座上，閥門關閉。

3 系統軟件設計

盆栽植物生長過程土壤水分測控系統程序設計是基于盆栽植物土壤水分的變化。單片機采集到土壤濕度信號數據后，與事先設定的值進行比較，以決定是否加濕。本盆栽植物生長過程土壤水分測控系統采用滴灌加濕的方法。為了避免滴灌過量的情況發生，在滴灌后的一段時間內，只檢測濕度，而不對土壤濕度信號進行處理。

4 結論

隨著單片機技術在農業園藝上業務的不斷拓展，采用土壤濕度監測模塊，單片機控制模塊，電磁閥門灌水模塊所構成的盆栽植物土壤水分測控系統以降低設備投入，同時也不用自己去專門維護、檢修，既克服了傳統的人工澆水的不定時性和不準確性，又避免了以往水分控制系統的不準確性而造成的過澇等是比較理想的選擇。

參考文獻：

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