露天養護多肉植物自動遮陽遮雨裝置設計

邱巍 王磊 衣立夫 楊明

摘要：采用STC89C52單片機及溫濕度和雨滴傳感器，設計一種露天養護多肉植物自動遮擋裝置。該裝置可在溫度過高、光照過強或檢測到雨水時自動拉上遮擋布，防止露養多肉植物因陽光過強曬傷或因淋雨后暴曬出現黑腐而大批死亡。

關鍵詞：自動遮擋裝置;露天養護;STC89C52單片機;傳感器

中圖分類號：TP273 ? ?文獻標識碼：A ? ?文章編號：1674-1161（2019）03-0036-02

近年來，多肉植物深受人們喜愛。由于多肉在充足的陽光照射下能夠呈現出室內養護無法呈現的多種顏色，采用露天養護方式可以尋求多肉的最佳狀態。露天養護的關鍵條件是充足的光照和控制澆水。但夏季中午過強的陽光和不期而至的雨水會使盆土過分潮濕，導致多肉植物葉片化水或出現黑腐病而整株死亡;而室內由于通風不好，多肉植物容易發生黑腐病，露天養護的多肉不會因為改為戶內養護就可以簡單度夏。夏季大批露養多肉死亡，給多肉種植者造成經濟損失，同時在情感上也難以接受。為使露養多肉植物安全度夏，設計一種可以在高溫或下雨時自動遮擋多肉植物的裝置。

1 總體設計方案

多肉植物自動遮陽遮雨裝置采用結構簡單、價格低廉的STC89C52單片機作為控制系統，采用數字式溫濕度傳感器和雨滴傳感器檢測天氣信息，采集到的數據經處理后傳入單片機，單片機對信號進行運算處理后將輸出信號送入電機驅動模塊，啟動電機轉動，帶動遮擋布，實現遮陽防雨的功能。該裝置原理框圖如圖1所示。

數字式溫濕度傳感器檢測環境溫度和濕度，直接輸出數字信號傳輸到單片機與顯示器，單片機對信號進行處理，當溫度大于等于35 ℃時控制電機正向轉動拉上遮擋布，低于35 ℃時控制電機反向轉動打開遮擋布。雨滴傳感器檢測是否下雨，信號經單片機處理后，下雨時控制電機反轉拉上遮擋布，反之控制電機正轉打開遮擋布。行程開關檢測遮擋布是否關合到位。

2 硬件設計

2.1 控制系統

控制系統采用STC公司設計生產的STC89C52芯片。該芯片為低功耗、高性能的8位CMOS微控制器，擁有8位CPU和系統可編程FLASH，使得系統控制更加簡單、靈活、有效。

2.2 溫濕度傳感器

溫濕度傳感器采用DHT22數字溫濕度傳感器。該傳感器采用數字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，無需進行A/D參數的轉換，可將采集到的溫濕度數字信號實時反饋至單片機，并將結果顯示在顯示屏上。其傳輸數據共40位數字信號，前16位為濕度數據，后16位為溫度數據，最后8位是校驗和，可測溫度量程為-40～80 ℃，濕度量程為0～100%。

2.3 雨滴傳感器

雨滴傳感器采用寬電壓M393比較器，可輸出數字信號和模擬信號。接上5 V電源時，電源燈亮。當感應板上有雨滴時D0輸出低電平，指示燈亮;無雨時D0輸出高電平，指示燈滅。模擬量則可用于檢測滴落在傳感器表面的雨量大小。將上述信號傳送至單片機，經數據處理后控制電機正反轉，從而實現遮陽網和遮雨布的關合。

2.4 顯示器模塊

顯示器采用LCD1602液晶屏，用于顯示溫濕度。該液晶屏可以顯示32個字符，能夠滿足溫濕度顯示要求。

2.5 電機驅動模塊

驅動模塊采用電機驅動芯片L298N，驅動直流電機帶動遮擋布，實現對多肉植物的遮蓋功能。該模塊可驅動2路直流電機（電流峰值為2 A）。ENA，ENB為使能端，高電平有效，IN1=0，IN2=1時對應電機可以正轉，IN1=1，IN2=0時對應電機則反轉，通過設置IN1和IN2的值即可確定電機的轉動方向;同理，另外一路電機可以通過設置IN3和IN4的值確定電機的轉動方向。速度調節可以通過對使能端輸出PWM脈沖來實現。

3 軟件設計

系統采用Keil編程軟件。其為C語言軟件開發系統，功能強大，具有可讀性及可維護性。系統流程如圖2和圖3所示。溫度和雨滴傳感器將檢測到的環境參數送入單片機內，由單片機判斷并執行相應操作。所有傳感器檢測到的參數、電機模塊驅動、LCD1602溫濕度顯示等均寫入子模塊中，單片機主程序main可以自由調用各子程序，整個過程簡易、方便。

4 結語

多肉植物自動遮陽遮雨裝置通過溫濕度傳感器和雨滴傳感器感知外界環境變化，采用STC89C52單片機收集處理環境參數，控制電機的正反轉，帶動遮擋布打開和拉上，實現對多肉植物自動擋光防雨，解決露養多肉植物夏季曬傷和雨水后暴曬造成黑腐的問題。

參考文獻

[1] 王佳宇，秦磊，錢網，等.基于單片機的智能窗戶控制系統的設計[J].物聯網技術，2018（5）：45-47.

[2] 呂征.基于GSM網絡的礦井提升機鋼絲繩監測系統[J].煤炭工程，2012（10）：129-131.

[3] 陳侃，陳茜，謝泉，等.基于AT89S52太陽能殺蟲燈系統的設計[J].電子制作，2015（23）：71-72.

[4] 孟慶勛，王秋鋒.一種基于AT89S52的LED顯示屏的設計[J].商丘職業技術學院學報，2011（2）：66-68.