基于SHT-11的單片機的智能花卉澆灌器的設(shè)計

泰山學(xué)院物理與電子工程學(xué)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(shè)計

泰山學(xué)院物理與電子工程學(xué)院曹會國姜文育

本設(shè)計以AT89C52為控制核心，利用數(shù)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(qū)動微噴系統(tǒng)實現(xiàn)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(tǒng)

0　引言

隨著物質(zhì)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(yǎng)一些綠色植物，用來美化環(huán)境和凈化空氣，改善自己心情，提高生活質(zhì)量。但現(xiàn)代社會生活節(jié)奏的加快使得人們工作繁忙無暇澆灌花卉，常常導(dǎo)致植物的枯萎，而頻繁更新植物在經(jīng)濟上又不合算，因此設(shè)計了智能花卉灌溉器，實現(xiàn)水分和營養(yǎng)液的適度添加，無需人力參與，實現(xiàn)智能花卉澆灌。

1　SHT71結(jié)構(gòu)及測量原理

1.1SHT71內(nèi)部結(jié)構(gòu)

SHT11由相對濕度傳感器、溫度傳感器、放大器、14位A/D轉(zhuǎn)換器、校準(zhǔn)存儲器（E2PROM）、循環(huán)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(nèi)部傳感器、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器及串行接口電路都在同一芯片集成，實現(xiàn)了材料、電路、元件一體化，因此，SHT11響應(yīng)速度加快、抗干擾能力增強， 同時性能更加穩(wěn)定可靠。SHT71內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(jīng)過內(nèi)部放大器放大后再進行A/D轉(zhuǎn)換，獲得能夠供單片機接收和處理的溫濕度數(shù)字信號。在系統(tǒng)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(shè)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(qū)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(shù)字式傳感器，輸出溫濕度檢測信號可直接送給單片機。系統(tǒng)框圖見圖2。

圖2　智能花卉灌溉器系統(tǒng)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(huán)境的溫濕度信號送給單片機，在單片機內(nèi)部經(jīng)與程序預(yù)先設(shè)定好的濕度數(shù)據(jù)進行比較。如果達到預(yù)先設(shè)定的旱度信息， 一方面單片機發(fā)出信號驅(qū)動繼電器來打開閥門控制微噴灌溉系統(tǒng)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(fā)出報警信號送給蜂鳴器以發(fā)出提示信號。當(dāng)澆灌到預(yù)先設(shè)定的濕度時， 單片機控制繼電器斷開從而停止微噴系統(tǒng)停止?jié)补唷１鞠到y(tǒng)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(shù)據(jù)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(qū)動SDATA在低電平， SDATA數(shù)據(jù)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(shè)定具體的控制信息和數(shù)據(jù)，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(qū)動和保護，通過繼電器連接單片機和控制閥門來開啟和關(guān)閉微噴系統(tǒng)。系統(tǒng)工作電源可用78系列三端集成穩(wěn)壓芯片來設(shè)計。

3　結(jié)語

本設(shè)計利用AT89C52為控制核心，通過數(shù)字溫濕度傳感器SHT71進行花卉溫濕度檢測，根據(jù)檢測結(jié)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(tǒng)利用微噴系統(tǒng)，把微噴的概念運用到家庭盆花澆灌中，達到智能節(jié)水灌溉的目的。本系統(tǒng)通過進一步完善，加上無線電收發(fā)模塊，通過RS232接口與微機連接，實現(xiàn)遠距離測量和處理數(shù)據(jù)。

［1］曾光宇等.現(xiàn)代傳感器技術(shù)與應(yīng)用基礎(chǔ)［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，2006，3.

［2］李敏，孟臣.數(shù)字式溫/濕度傳感器及其應(yīng)用技術(shù)［J］.電子元器件應(yīng)用，2004（11）.

［3］楊永杰，馮軍.數(shù)字式溫濕度傳感器SHT11在塵埃檢測儀中的應(yīng)用［J］.電子工程師，2005（08）.

［4］孫榮高，孫德超.數(shù)字溫濕度數(shù)據(jù)記錄儀的設(shè)計［J］.現(xiàn)代電技術(shù)，2005（7）.

［5］王芳琴.單片機控制的節(jié)水灌溉系統(tǒng)的研究［J］.華中農(nóng)業(yè)大學(xué).

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(xué)碩士，泰山學(xué)院物理與電子工程學(xué)院副教授，主要從事電子檢測與控制技術(shù)研究。

姜文育（1995—），女，大學(xué)本科，現(xiàn)就讀于泰山學(xué)院物理與電子工程學(xué)院。