基于單片機的智能灑水器設計

劉毅強　何雨陽　王中豪

【摘 要】本論文以單片機為控制芯片，設計了一款智能灑水系統。該系統用單片機最小系統、電源電路、土壤濕度檢測電路、顯示電路、繼電器和水泵等組成。溫濕度傳感器實時數據和設定初始參數比較，其結果反饋于單片機后控制灑水器的智能化工作。利用LCD顯示屏顯示實時溫濕度值，并且通過人體紅外傳感器的報警電路實現人性化。經實物制作及使用驗證，該系統操作簡單、使用方便，具有較高的實用價值。

【關鍵詞】灑水器；單片機；智能；草坪

中圖分類號：TP368 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）17-0014-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.17.006

【Abstract】In this dissertation，a smart sprinkler system was designed with a single-chip computer as the control chip. The system consists of a single-chip microcomputer minimum system， power supply circuit， soil moisture detection circuit， display circuit， relay and water pump. The real-time data of the temperature and humidity sensor is compared with the set initial parameters，and the results are fed back to the single chip microcomputer to control the intelligent operation of the sprinkler.The LCD display is used to display the real-time temperature and humidity values， and humanized by the alarm circuit of the human infrared sensor. The physical production and use of verification， the system is simple，easy to use，has a high practical value.

【Key words】Sprinkler；SCM；Intelligent；Lawn

0 引言

目前學校、學校、公園、企事業單位和一些運動場地都有大面積草坪，需要人員去維護，從而提高草坪的使用年限和利用率。目前草坪灑水管理，主要有三類方式[1-3]。一類是靠綠化工人的日常灑水和打理，但會出現灑水延遲和灑水量不易控制等問題。另一類是場地保養灑水器，包含車架、貯水桶、車輪，其車輪軸為兩截，可隨時拆下，還設有冰橇、直管式噴水管。但成本昂貴，且缺乏智能化，還需要依靠人力判斷是否澆水。還有一類是以單片機為控制芯片，結合濕溫度傳感器和顯示電路的自動控制灑水器。但沒有人體紅外傳感器，澆水時沒有提前預警。因此，需要一種成本低、能夠采集環境溫濕度、判斷灑水范圍是否有人的智能澆水系統。

1 系統方案設計

本系統以STC89C52單片機為核心控制器件，由溫濕度采集電路、人體紅外檢測電路、報警電路、顯示電路、電源電路、灑水水泵控制電路和灑水水泵構成。具體如圖1所示。

STC89C52單片機作為數據信息采集和處理的主體，以溫濕度傳感器DHT-11為感應部件，將檢測到的土壤溫濕度數據送入STC89C52單片機。單片機采集并進行分析和處理，最后輸出控制信號，發送到灑水水泵控制電路，進而調節水泵的工作，同時會在LCD屏顯示溫濕度值。滿足灑水條件時，人體紅外檢測電路若在感應范圍內采集到行人的存在的信息，單片機會驅動報警電路和顯示電路，各部分協調合作，從而達到智能灑水的目的。

2 系統硬件設計

2.1 溫濕度采集電路

溫濕度采集電路如圖2所示。單片機P1.3引腳與濕溫度傳感器的引腳2連接，需要4.7K上拉電阻（當單片機引腳輸出低電平的時候，外部電路提供電流給引腳）。單片機P1.3口由高電平拉低再拉高，輸出模式改為輸入模式觸發DHT11工作，DHT11被成功觸發后，會把P1.3電壓拉低再拉高準備開始傳數據。給與傳感器額定電壓時，輸出信號引腳可以直接采集數字信號，然后傳送給單片機，單片機采集分析和處理后進入下一狀態。

2.2 人體紅外檢測電路

電路如圖3所示。單片機P2.3引腳與HC-SR501的引腳2連接，當檢測到人時，信號會通過引腳2反饋到單片機檢測處理，驅使報警電路和顯示電路工作。因為紅外檢測模塊是一個延時熱緩釋模塊，在感應范圍內是檢測掃描，延時再檢測再掃描的過程。檢測到行人的存在，蜂鳴器鳴叫和顯示屏提醒行人；沒有即正常工作，這樣可以一定程度上在灑水過程中保護了行人的安全。

2.3 顯示電路

使用顯示器LCD1602進行溫濕度顯示。電路如圖5所示。P0口與LCD1602的數據線連接，P1.0與RS連接，R/W與單片機的P1.1相連，EN端與單片機的 P1.2相連。P0口需要上拉電阻。 在論文的設計中，只需要供電，顯示屏最初會顯示實時的濕溫度傳感器的探測值，溫度和濕度的數值。

2.4 水泵控制電路

水泵控制電路通過繼電器控制灑水水泵工作。水泵控制電路如圖5所示。繼電器6引腳與電源相連，4引腳與水泵接口相連，單片機口P1.4口通過三極管連接繼電器，三極管連接繼電器5引腳控制繼電器的開關和閉合，單片機輸出一個信號控制三極管，用三極管當做開關控制繼電器。本設計中，水泵控制電路采用了繼電器。繼電器被單片機控制，水泵通過繼電器控制，實現灑水。

3 系統軟件設計

系統主程序流程圖如圖6所示。

4 結論

本系統以STC89C52單片機為核心控制器件，實現了智能灑水器的設計。該系統利用溫濕度傳感器對環境溫濕度進行采集、處理、顯示、并結合人體紅外線傳感器進行周圍是否有人的判斷、報警與顯示，控制水泵是否澆水。可以根據草坪特點和天氣情況等調整設定溫濕度，成本較低，簡單易操作，適用面廣，可擴展性強，該設計已制作完畢，在學校草坪上實際使用，效果良好。該系統也可以拓展到大棚、室內澆花等場合使用。

【參考文獻】

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