基于SHT-11的單片機的智能花卉澆灌器的設計

泰山學院物理與電子工程學院　曹會國　姜文育

基于SHT-11的單片機的智能花卉澆灌器的設計

泰山學院物理與電子工程學院曹會國姜文育

本設計以AT89C52為控制核心，利用數字溫濕度傳感器SHT71進行花卉土壤溫濕度檢測，控制繼電器驅動微噴系統實現花卉智能澆灌，并進行報警提示，顯示溫濕度信息及時間和日期信息。

AT89C51單片機；SHT-11溫濕度傳感器；微噴系統

0　引言

隨著物質生活水平的提高，人們的審美水平和生活情趣有了越來越多的改變。人們喜歡在家庭或單位養一些綠色植物，用來美化環境和凈化空氣，改善自己心情，提高生活質量。但現代社會生活節奏的加快使得人們工作繁忙無暇澆灌花卉，常常導致植物的枯萎，而頻繁更新植物在經濟上又不合算，因此設計了智能花卉灌溉器，實現水分和營養液的適度添加，無需人力參與，實現智能花卉澆灌。

1　SHT71結構及測量原理

1.1SHT71內部結構

SHT11由相對濕度傳感器、溫度傳感器、放大器、14位A/D轉換器、校準存儲器（E2PROM）、循環冗余校驗碼（CRC）寄存器、二線串行接口、控制單元、加熱器及低電壓檢測電路組成。由于在其內部傳感器、放大器、A/D轉換器及串行接口電路都在同一芯片集成，實現了材料、電路、元件一體化，因此，SHT11響應速度加快、抗干擾能力增強， 同時性能更加穩定可靠。SHT71內部結構圖見圖1。

1.2SHT71測量溫濕度工作原理

SHT71利用溫濕度傳感器得到模擬的相對濕度和溫度信號電信號，由于信號相對比較微弱，經過內部放大器放大后再進行A/D轉換，獲得能夠供單片機接收和處理的溫濕度數字信號。在系統時鐘信號SCK配合下，從SHT71的DATA線輸出供給單片機進行分析和比對。

2　智能花卉灌溉器的設計

智能花卉灌溉器由單片機AT89C52、SHT71溫濕度采集電路、繼電器閥門驅動電路、蜂鳴器、鍵盤電路、LCD顯示電路及時鐘DS1302電路組成。由于SHT71是數字式傳感器，輸出溫濕度檢測信號可直接送給單片機。系統框圖見圖2。

圖2　智能花卉灌溉器系統框圖

2.1智能花卉灌溉器工作過程

溫濕度傳感器SHT-11獲得被測環境的溫濕度信號送給單片機，在單片機內部經與程序預先設定好的濕度數據進行比較。如果達到預先設定的旱度信息， 一方面單片機發出信號驅動繼電器來打開閥門控制微噴灌溉系統對花卉進行澆灌，另一方面將溫濕度信息送到LCD液晶進行顯示， 如果有需要的話還可以控制單片機發出報警信號送給蜂鳴器以發出提示信號。當澆灌到預先設定的濕度時， 單片機控制繼電器斷開從而停止微噴系統停止澆灌。本系統主要電路見圖3，用來進行是溫濕度信號采集及顯示。

圖3　溫濕度采集及顯示電路

利用AT89C52 I/O口模擬I2C總線，其中P1.0作為數據線與SHT71 的SDATA端口連接，P1.1模擬時鐘線與SHT71的SCK端口連接。微處理器驅動SDATA在低電平， SDATA數據線上需要接上拉電阻。

2.2其他電路作用分析

鍵盤電路用來設定具體的控制信息和數據，LCD用液晶12864來顯示所測得溫濕度信息及時間和日期信息， 時間和日期信息由時鐘DS1302提供。為達到有效驅動和保護，通過繼電器連接單片機和控制閥門來開啟和關閉微噴系統。系統工作電源可用78系列三端集成穩壓芯片來設計。

3　結語

本設計利用AT89C52為控制核心，通過數字溫濕度傳感器SHT71進行花卉溫濕度檢測，根據檢測結果來判斷花卉是否需要澆水，并可進行報警提示，顯示溫濕度信息及時間和日期信息。灌溉系統利用微噴系統，把微噴的概念運用到家庭盆花澆灌中，達到智能節水灌溉的目的。本系統通過進一步完善，加上無線電收發模塊，通過RS232接口與微機連接，實現遠距離測量和處理數據。

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［5］王芳琴.單片機控制的節水灌溉系統的研究［J］.華中農業大學.

This design uses AT89C52 as the control core using digital temperature and humidity sensor sht71 flower soil temperature and humidity detection，control relay driven micro spray system to realize intelligent flower watering，and alarm，display temperature and humidity information and the time and date information.

AT89C51 microcontroller；SHT-11 temperature and humidity sensor；micro sprinkler

曹會國（1970—），男，工學碩士，泰山學院物理與電子工程學院副教授，主要從事電子檢測與控制技術研究。

姜文育（1995—），女，大學本科，現就讀于泰山學院物理與電子工程學院。