一種盆花自動澆水系統的設計

姜娓娓,劉巧平

（延安大學物理與電子信息學院，陜西延安，716000）

0 引言

隨著人們生活水平的提高以及生活節奏的加快誕生了自動澆花器這一種園藝用品。早在多年前自動澆花器在國外就普及了，但從國外進口的電子類自動澆花器昂貴的價格決定了了它不適用于國內。目前國內陶瓷制作的自動澆花器由于價格低廉而受到人們的喜愛，但從實用性來看遠不如電子類的自動澆花器實用。目前在市面上出售的自動澆花器主要有電子類自動澆花器與玻璃、陶瓷類自動澆花器。電子類自動澆花器又稱時控淋水裝置，根據電源不同分為交流電自動澆花器和電池自動澆水器兩種。電子類自動澆花器可控制連續作業1分鐘到168個小時；每天可以完成十次以上的花作業，手動自動兩用，是比較先進的系統。而玻璃、陶瓷類自動澆水系統又稱自動滲水裝置，它是根據物理滲水原理而制成的，當土壤干燥時水就會自動流出，這類自動澆花器的制作工藝不同，其效果也有所差距。

1 設計方案

每種植物對其周圍環境的濕度、溫度要求多有一定的范圍，一旦高于或低于這個范圍其生長就會受到影響。通過對植物周圍空氣的濕溫度進行檢測，來進行判定是否澆水。當周圍空氣過于干燥時可以進行噴水對環境進行降溫加濕。主要核心由單片機和濕溫度傳感器以及控制電路構成。其中控制部分選用STC89C51單片機，空氣濕溫度采集選用DHT11溫濕度傳感器，定時選用DS1302時鐘芯片，顯示選用LCD1602液晶顯示。通過檢測空氣的濕溫度，對花卉進行適時適量的澆水。智能澆水部分是通過單片機程序設定澆水的上下限值與DHT11送入單片機的空氣濕度值相比較，當低于下限值時，單片機輸出一個信號控制電磁閥打開，開始澆水，高于上限值時再由單片機輸出一個信號控制電磁閥關閉，停止澆水。具體系統設計框圖如圖1所示。

圖1 智能澆水框圖

2 系統的硬件設計

該系統包括空氣濕溫度的采集與顯示系統和定時器的設置與顯示系統兩個系統。空氣式是溫度采集于顯示系統是以STC89C51單片機為核心控制，通過軟件設置已完成動作。DHT11濕溫度傳感器將檢測的空氣濕溫度數據通過單片機的I/O接口傳送到LCD上顯示出來。同時，當系統處于智能澆水狀態下，傳感器所檢測到的值將于設定的濕溫度上下線值進行比較，若低于下限值，則單片機發出一個控制信號，開始澆水。若高于上限值，則停止澆水。定時器部分是以STC89C51單片機為控制核心通過軟件設置達到目的要求。通過按鍵開關對當前時間以及澆水時間進行設置，單片機從時鐘芯片DS1302讀入時間與每天的實時時間，當時間處在所設置的澆水時間內時，單片機發出一個控制信號，開始澆水。否則停止澆水。本設計系統原理圖如圖2所示。

圖2 系統原理圖

3 系統的軟件設計

本設計的澆花模式有兩種選擇：智能澆花與手動澆花。系統軟件所實現的功能是，通過設置按鍵次數來選擇澆花的方式，若按鍵次數是奇數則系統選擇智能澆花，否則為手動澆花。智能澆花是由DHT11濕溫度傳感器將感應到的空氣濕溫度信號傳送給單片機，并通過單片機將空氣濕度在LCD液晶屏顯示出來，同時與設定的濕度值所比較，若低于所給值則進行澆花，當濕度高于所給值停止澆花。手動澆花是由STC89C51單片機向時鐘芯片DS1302讀取實時時間，若與設定的定時澆水的時間相同，則進行澆花，當達到設定的澆花時長后停止澆花，已達到定時定量澆花。其中實時時間也可以進行手動調整。圖3所示為軟件流程圖。

4 總結

運用單片機控制技術并配合傳感器技術已達到集空氣濕度采集控制與定時控制于一體的自動澆水系統。在用數字電路控制自動給水系統及時的給澆水系統供水。整個設計包括空氣濕度的檢測與控制和實時時間的顯示與定時控制。空氣濕度的檢測和顯示以SHT11溫濕度傳感器為感應部件，將檢測到的空氣濕度值送給STC89C51單片機，再由單片機的I/O口輸出到LCD液晶屏中進行顯示。當傳感器檢測到的濕度低于所設定的濕度值時，單片機輸出一個信號進行澆水，高于設定的給定值時停止澆水。實時時間的顯示與定時控制是由單片機從時鐘芯片DS1302讀入年月日與每天的實時時刻，通過軟件程序設定定時澆水的時間與澆水時長，來進行定時定量的澆水。

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