|
|
摘 要：隨著社會發展，無論是家庭，辦公或者學習等場合，人們越發喜歡盆景一般的植物，對于植物而言，光照與土壤濕度的影響至關重要，但在光照無法控制的條件下，大眾可通過控制其濕度方面來使植物更加趨近合適的自然環境，然而，傳統的測量和實施方法具有顯著的局限性和不足。該系統基于51單片機，土壤濕度檢測模塊采集的信息傳給ADC0832，單片機啟動AD轉換處理信息，使其信息展現在LCD1602液晶顯示屏上，并通過程序初始化的設置其上下限，最后可通過自動或手動兩種方式使水泵在需要的時候進行澆水驅動，使其土壤溫濕度達到一個理想值。
引言
當今社會的進步使得人們生活水平大幅度提高，人們得以在閑暇之際發展自己的愛好或者是提高生活質量，因而會選擇購買盆景放置室內生活的地方或者自己工作的地方，除了美化環境舒緩心情的作用外，盆花更是能吸收空氣的二氧化碳轉換為氧氣，達到凈化空氣的作用。
對于植物來說，除了光照，最直接的影響就是土壤的濕度了，但是現代人的生活方式的節奏加快，可能做不到及時觀看植物濕度變化而適度澆水，導致植物的水分很有可能不足或者過度，絕大部分百姓養殖植物經驗不足，并不能掌握對土壤濕度的控制，或者可能用戶出門旅游而可能長時間不能照看植物，就會出現植物在家無人照看的局面。而本系統可通過數字與模擬的轉換來實現監控環境變化，結合相應植物的生長需求，可實現在人為培養的條件下最大程度模擬自然環境，通過電子器件自動或人工模式使植物所需濕度達到最佳狀態。同時因為具有手動模式可調，哪怕是換了一種植物，也可很簡單直接操作系統調到相應的濕度。該系統是基于STC89C51單片機的自動花澆水的檢測，關于此系統的運用更加適合個體和小范圍的培養，更加實惠且方便觀察控制，可發展以家庭，上班人士及學生黨進行養殖植物的好管家。
本次設計在于單片機，濕度檢測采集，顯示電路，蜂鳴器電路，按鍵電路設計和澆水驅動電路的構成。主要采用STC89C51單片機，運用C51語言編程。土壤檢測的模擬量放大轉換成數字量通過單片機內程序控制精確的將濕度顯示在顯示屏上，若是檢測濕度低于上限，就需要驅動小水泵進行澆水直到濕度大于上限，若是檢測濕度低于下限，蜂鳴器就會響，也算是提醒用戶小水泵盛水工具應該是沒水了。
1、系統整體實驗結構設計
該系統由硬件和軟件組成，基于單片機做核心控制部件，分為土壤檢測模塊，水泵模塊，液晶顯示模塊，濕度控制模塊，復位及晶振模塊。結構設計如下圖1所示。
圖1 系統整體結構模塊
2、系統硬件部分介紹
2.1：STC89C51單片機
STC系列單片機具有獨立的自主知識產權，具有高性能，高可靠，抗干擾性強且價格實惠的特點值得用戶優先選擇。STC系列單片機屬于8051內核單片機。
51的 主要性能:
兼容MCS-51微控制器產品，8K字節系統可編程閃存，1000次擦除和寫入周期，全靜態操作：0Hz~33Hz，三級加密程序存儲器，32個可編程I / O線，三個16位定時器/計數器8個中斷源，全雙工UART串行通道，低功耗空閑和掉電模式，中斷可以在掉電后喚醒，看門狗定時器、雙數據指針、掉電標識符。原理圖如下圖2所示：
圖2 STC89C51單片機
2.2：復位及時鐘電路
時鐘電路通過反相器或者震蕩電路，利用晶振的頻率穩定性生成系列穩定的頻率信號，然后再對頻率信號進行調理作為系統的時鐘信號，而復位電路則是利用電阻和電容進行充放電，當復位開關按下時，復位引腳會產生一個由高電平緩慢下降的電壓曲線，當電壓閾值達到復位電壓閾值時，便使系統產生一次硬件復位。原理圖如下圖3所示：
圖3 復位及時鐘電路
2.3：ADC0832芯片
ADC0832是一款8引腳雙列直插雙通道A / D轉換器，可對兩路模擬信號進行模數轉換，對于單端輸入模式和差分模式皆可使用。 ADC0832使用串行通信進行通道選擇，數據采集和數據傳輸。 8位分辨率（高達256級分辨率）可以適應一般的模擬轉換要求。內部電源輸入和參考電壓是多路復用的，因此芯片的模擬電壓輸入在0到5V之間。具有雙數據輸出可用作數據驗證，以減少數據錯誤，快速轉換速度和強穩定性。獨立的芯片使能輸入使多器件安裝和處理器控制更加方便。原理圖如下圖4所示：
圖4 ADC0832
2.4：LCD1602液晶顯示電路
液晶顯示器的原理是利用液晶的物理特性來通過電壓控制顯示區域。有電時，顯示顯示，以便顯示圖形。適用于大規模集成電路的直接驅動，易于實現全彩色顯示。它已廣泛用于便攜式計算機和數碼相機。PDA移動通信工具等眾多領域。原理圖如下圖5所示：
系統中液晶顯示屏第一層顯示土壤檢測出來的濕度(shidu)，第二行為初始化的濕度上限(sh)和濕度下限(sl)，第二層已經經過軟件變成設置為可手動的設置，通過按鍵模塊可進行設置濕度上限和下限的范圍數字或者減少，以應對不同植物需要土壤濕度的不同。當處于手動模式下，液晶顯示屏數字有光標顯示即為可調節模式，當手動模式關閉是，液晶顯示屏第一行顯手動模式拼音（shoudong moshi），第二行顯示關的拼音（guan）。
圖5 LCD1602液晶顯示器
2.5：蜂鳴器報警電路
當溫度低于濕度下限的時候，這時候土壤濕度處于最低的濕度范圍，蜂鳴器響起提醒用戶緊急加水，同時可能盛放小水泵的工具內沒有水了，當植物脫離最低下限的時候蜂鳴器就會自動停止聲響。報警電路原理圖如下圖6所示:
圖6 蜂鳴器報警電路
2.6：水泵電路
將小水泵放進一個盛水工具里面，當濕度低于最高上限的時候，電機啟動，小水泵開始抽水澆灌。當濕度超過最高上限時，電機自動停止，結束澆水。其電路原理圖如下圖7所示：
圖7 水泵電路
2.7：按鍵電路
按鍵1為設置鍵，設為自動模式或手動模式，按鍵1第一次按下，手動模式開啟有光標在濕度上限后面閃爍，第二次按下閃爍在濕度下限，此時按鍵2按下表示加一，按鍵3按下表示減一，可以手動調節濕度所需的上下限，第三次按下按鍵1關閉手動模式，此時液晶顯示屏上有拼音字幕出現。其按鍵原理圖如下圖8所示：
圖8 按鍵電路
3、總體原理圖
如下圖9所示：
圖9 總體原理圖
4、系統原理及總流程圖
原理：該系統通過土壤濕度檢測與ADC0832配合為感應電路，將檢測的值送給STC89C51單片機中，再由單片機的I/O口輸出到LCD1602液晶顯示屏上進行顯示，此時系統分為兩個部分，及在初始化的濕度上下限范圍內自動檢測并執行，第二部分即是人為控制溫濕度上下限，使其處在一個合適的范圍，同時可以使用戶即使換了一種植物不能繼續使用，當濕度大于上限時蜂鳴器關，電機關，濕度小于上限大于下限時電機開，蜂鳴器關，當濕度小于濕度時，電機開，蜂鳴器開。總流程圖如圖10所示：
圖10 系統總流程圖
5、實物展示
此時土壤濕度為94%，系統設置濕度上限為90%，濕度下限為25%，及此時蜂鳴器關，電機關。如圖11于圖12：
圖11 圖12
6、結束語
該系統的研發即是為了方便現代人的生活，使其能在快節奏的現代社會享有田園一般的生活，卻又不用因為無法掌控植物的生活習性而造成植物生長趨勢萎靡或死亡的情況出現，無論是用戶對植物了解不足，還是因為要出門一小段時間旅游，都不用在擔心植物的生長狀態了，充分達到了既美化生活，又方便簡單的操作意向。
|
-
-
基于51單片機控制花盆土壤濕度.docx
2020-6-1 16:58 上傳
點擊文件名下載附件
下載積分: 黑幣 -5
460.55 KB, 下載次數: 24, 下載積分: 黑幣 -5
自動花澆水文檔
|
QQ好友和群
QQ空間
騰訊微博
騰訊朋友
收藏
淘帖
頂
踩
