基于單片機的自動澆花器的設計

韓玉磊 賈婷 宋昊洋 沈陽工學院信息與控制學院

近年來，人們的生活水平有了很大的提高，如何真正提高生活品質，在生活中有一個質的飛躍成為了許多人眼中的一個問題，所以大多數人都選擇了培育植物。但是由于生活節奏快，人們往往不能照顧它們很周到。要解決給植物澆水這個問題，人們通過手機、備忘錄和筆記等一系列信息存儲方式來記住給植物澆水的周期。但這些方法總是有很多的缺陷，智能澆水系統可以解決此問題。該系統主要是一個電磁閥致動器在一端連接管，連接到外部水管作為澆水主要由微控制器控制的另一端。主要是通過設備控制澆水時間和間隔，從而實現了現代家庭生活，也容易保證植物的正常發育。

1 硬件設計

系統硬件部分由核心控制模塊、按鍵輸入模塊、水泵驅動模塊、顯示模塊、AD轉換電路等組成。核心控制模塊由STC89C52RC芯片、復位電路、時鐘組成；輸入模塊由4個獨立按鍵組成；水泵驅動模塊由ULN2003達林頓芯片組成，顯示模塊由LCD1602顯示完成，濕度數據采集和AD轉換由ADC0809芯片完成。

盆花自動澆水系統方框圖如圖1所示。

圖1. 1 盆花自動澆水系統方框圖

濕度檢測部分：通過傳感器測的的濕度數據存入單片機然后設定的上下限的值做比較，當測的的值低于下限時，開始澆水，如果測的的值高于下限時，就再與設定的上限值做比較，當濕度低于上限時就開始澆水，反之則停止澆水。

按鍵部分：這是整個系統的一個比較簡單的部分，需要一共有三個按鍵，根據系統的功能要求，按鍵分為三個部分，其按鍵上下按鈕，按鈕的工作。不是加號和減號按鈕，按鈕的工作，該系統是相對簡單的部件，根據所述請求函數需要成員的三個按鈕的主要三鍵構件。

液晶顯示部分：液晶顯示液體是低功耗的液晶顯示裝置的功能。目前的工作是適用于設備和電氣系統。常用沖程型液晶顯示器，點陣字符的LCD顯示屏和一個點陣液晶顯示屏。使用液晶顯示器LCD原理是通過液晶的物理性質，在其顯示區域中的電壓來控制。電以黑色示出，從而顯示該圖形。

2 軟件設計

自動澆花系統軟件設計包括四個部分的程序設計，分別是：AD轉換模塊程序設計、濕度檢測模塊設計、閥值調節模塊、數碼管顯示模塊設計。

AD轉換模塊程序設計主要實現以下功能：將濕度傳感器產生的模擬信號轉換成數字信號。濕度檢測模塊設計主要實現以下功能：通過程序設計，對所測濕度值進行處理，當低于所設定閥值繼電器打開，實現澆水功能；當高于或等于所設閥值繼電器關閉，關閉澆水功能。

閥值調節模塊主要實現以下功能：設定兩個按鍵實現對閥值的調節功能，其中一個按鍵要求是上調鍵，另一個是下調節，同時設定調節幅度為5。

數碼管顯示模塊主要實現以下功能：需要數碼管實現三個值的顯示，分別是：采集的電壓值、采集的當前土壤濕度值、設定的適合植物生長的土壤濕度閥值。數值順序顯示，通過間歇加以區分顯示。

當開啟系統后進入主函數，初始化化函數變量及初始化傳感器模塊，進入按鍵掃描函數，在自動控制模式下，調用土壤濕度數據采集函數，采集當前土壤濕度值，并通過數據處理程序對濕度值進行分析，當濕度值小于預設值時，進入水泵電機驅動函數，開啟澆灌功能，直到達到濕度預設值，停止澆灌。

3 結論

本次設計的盆花自動澆水系統以電子類的自動澆花器的工作原理為參考，運用濕度采集電路及單片機控制技術構成一個土壤濕度采集與控制系統。再用數字電路控制自動給水系統及時的澆水系統供水。本設計組成部分有STM32F205微處理器、STC89C51處理器、濕度傳感器、鍵盤輸入以及LCD 1602顯示模塊。每當檢測到植物土壤水分低于設定值，濕度傳感器就會反饋信息給單片機，緊接著微處理器接收到被處理的澆水信息。在微處理器中，所產生的信息第一個被存儲，緊接著單片機輸出一個信號控制澆水。

[1] 陳忠平.51單片機C語言程序設計經典實例[M].北京：電子工業出版社，2012：1-40.