智能滴灌花盆控制器的研制

（淮安信息職業技術學院，淮安，223003）

智能滴灌花盆控制器的研制

王海燕,高之圣

（淮安信息職業技術學院，淮安，223003）

利用傳感技術和滴灌技術實現的一款智能滴灌花盆控制器。以MCU為控制核心，通過土壤型濕度傳感器、溫度傳感器，實現對土壤濕度、環境溫度進行實時監測及智能控制。適用于無水陽臺、居室及辦公室等場所植物花卉的管理，能給上班族帶來很多方便，只要預先設置好參數，即使主人長期出差智能滴灌花盆控制器也可以對植物進行有效監控管理。

傳感技術；滴灌技術；MCU；花盆；智能控制

0 引言

隨著社會經濟的發展，人們的生活節奏越來越快，對于經常在外出差、工作繁忙的人們來說，或許他們愛好養花種草，可是繁忙的工作使他們無暇顧及這些生活瑣事，從而使得花草因無人及時管理而枯死，這給人們帶來了諸多不便和遺憾。本系統所設計的智能滴灌花盆控制器是利用傳感技術和智能滴灌技術實現的一款智能滴灌花盆控制器。

1 系統方案設計

系統控制單元是以單片機為控制核心，外圍電路主要包括:電源電路、鍵盤電路、指示燈驅動、LCD顯示電路、環境溫度檢測電路、土壤濕度檢測電路、電磁閥驅動電路及報警電路等。系統方案框圖如圖1所示：

2 系統核心電路設計

2.1 系統主控電路設計

主控模塊采用國產宏晶科技公司推出的新一代高速、低功耗、超強抗干擾的單片機STC12C5A60S2作為主控芯片，它是一種低功耗，8位CMOS工藝處理器，片內資源豐富，具有高速A/D及在線可編程Flash存儲器，使用非常方便，性價比高。

圖1 系統方案框圖

圖2 土壤濕度檢測接口電路

2.2 土壤濕度檢測電路

土壤濕度檢測電路采用了傳感器（FC-28）。這是一個簡易的水分傳感器可用于檢測土壤的水分，當土壤缺水時，模塊輸出一個高電平，反之輸出低電平。放在空氣中電壓最低為0V，放在土中根據土壤濕度傳感器的電阻值的變化而發生電壓變化，將檢測到的電壓信號送入AD，根據電壓大小來確定土壤的濕度，并送入顯示。

2.3 溫度檢測電路

測溫檢測電路主要運用PN結來檢測環境的溫度信號。選用的是二極管IN4148，利用的是PN結的溫度特性，即溫度越高二極管的導通電壓越低。當經過二極管的電流恒定在1mA時，溫度每升高1℃，則二極管的導通電壓將降低約2~2.5mv；反之，溫度每降低1℃，二極管的導通電壓升高約2~2.5mV。為了使流過二極管的電流恒定在1mA，此時二極管的溫度變化呈近似線性關系，故根據需要設計恒流源電路。

2.4 報警電路設計

報警電路主要由一個蜂鳴器驅動電路來實現的，主要作用是當蓄水池缺水用來發聲告警，提醒主人加水。

3 系統軟件設計

整個系統的正常運行需要配合正確的程序才能正常工作。系統上電后，首先進行初始化，包括溫度、濕度的預設值的設置，接著同時進行花盆土壤濕度、溫度信息的檢測，判斷花盆是否缺少，若花盆缺水，則開啟電磁閥對蓄水池放水，進行正常的澆水操作，當檢測到，花盆中土壤濕度在達到預設范圍時，停止放水過程。

圖3 環境溫度檢測電路

4 測試數據與分析

實驗表明，電路通電后濕度比為10%時的電壓為0.48 V，濕度比為98%時的最大電壓為4.8V。根據測量結果分析，檢測到的土壤濕度越大，濕度傳感器輸出電壓越大。

5 結束語

實驗證明，以環境溫度、花卉土壤濕度等外界環境為控制器的輸入參數，比單純依靠的主人觀察更合理，具有實用、省心、省力等優點，還可實現短期無人看管花卉而自動灌溉。新型智能滴灌花盆控制器能夠把景觀藝術和節水灌溉聯系在一起，實現了花盆的自動灌溉和施肥，解決了人們工作之余享受漂亮花卉，本系統具有廣闊的應用前景。這一設計還可以進一步推廣到設施農業中的盆栽作物，促進設施農業的發展，給設施農業栽培提供一個新的思路。

[1] 宋鳳娟,付侃,薛雅麗.STC12C5A60S2單片機高速A/D轉換方法[J]. 煤礦機械,2010,(6):219-221.

[2] 方澤鵬,黃雙萍,陳仲濤.基于單片機的花盆土壤濕度控制系統設計[J].現代農業裝備,2013,(4):41-45.

[3] 韓晨燕,封維忠,施山菁,申斌.基于FDR原理的土壤濕度實時監控灌溉系統[J].節水灌溉,2012,(6):75-77.

Development of intelligent drip irrigation flowerpot controller

Wang Haiyan，Gao Zhisheng
(Huaian College of Information Technology,Huaian，223003)

Realize the use of sensor technology and drip irrigation technique of a intelligent drip irrigation flowerpot controller.With single chip microcomputer as control core,through the soil humidity sensor,temperature sensor,realize real-time monitoring and intelligent control of soil moisture,ambient temperature.Applicable to non water balcony,bedroom and office management of plant flowers,can bring a lot of convenience to commuters,as long as the preset parameters,even if the owner to long-term business intelligent drip irrigation flowerpot controller can also be effective monitoring and management of plant.

Sensor technology;Drip irrigation technology;MCU;Flowerpot;Intelligent control

TP273.5

A

高之圣（1978-），男，研究生，主要從事嵌入式系統控制方面的教學和研究。

省級創新項目。