家庭智能澆花器的設(shè)計(jì)

1、家庭智能澆花器的設(shè)計(jì)隨著全球水資源的緊缺，特別是我國淡水資源的不足，加上我國又是農(nóng)業(yè)上 的 大國，于對(duì)于雨水的要求十分的高，現(xiàn)在很多科學(xué)家致力于濕度傳感器的研究以求達(dá)到節(jié)約農(nóng)業(yè)用水的效果。家庭智能澆花器，實(shí)現(xiàn)花卉的自動(dòng)澆水。利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆花，根據(jù)不 同的花種，設(shè)置了不同的控制方式，即定時(shí)定量澆花方式與根據(jù)濕度澆花。 定時(shí) 定量澆花是實(shí)現(xiàn)每天在規(guī)定的時(shí)間自動(dòng)打開電磁閥澆花， 根據(jù)不同的花卉所需水 量不同，用一個(gè)按鈕來設(shè)置澆花時(shí)間的長(zhǎng)短， 即電磁閥打開的時(shí)間，其余時(shí)間電 磁閾閉合，水流不經(jīng)過；根據(jù)濕度控制澆花是用一個(gè)溫度傳感器， 當(dāng)檢測(cè)的濕度 低于設(shè)定的溫度。就開始澆花，到了設(shè)定的溫度就停止

2、澆花。 不同的控制方式可 以通過手動(dòng)按鈕控制，也可以通過紅外遙控設(shè)置。 通過實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)澆 花。創(chuàng)新點(diǎn)在于自動(dòng)澆花的水管可伸縮，有助于調(diào)整距離。隨著人們生活水平的提高，花卉逐漸收到人們的青睞，陶冶情操，凈化 空氣。利用單片機(jī)設(shè)計(jì)了一款家庭智能澆花器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆花，節(jié)省人力，方便人們出差的時(shí)候，不至于影響花卉的生長(zhǎng)，如果在家也可以關(guān)斷澆花器，手動(dòng)澆花。 澆花器設(shè)置為兩種方式，一種是定時(shí)定量澆花，一種是根據(jù)濕度澆花。采用哪種 方式是通過按鍵控制或者紅外遙控的， 在采用定時(shí)定量澆花時(shí)，數(shù)碼管顯示時(shí)間 和流水時(shí)間，在選用根據(jù)濕度澆花時(shí)，數(shù)碼管顯示是目前的濕度。1總體設(shè)計(jì)利用AT89S52單片機(jī)設(shè)

3、計(jì)了自動(dòng)澆花器，針對(duì)不同的花卉，此智能澆花 器設(shè)置為兩種方式：一是定時(shí)定量澆花，二是利用濕度傳感器檢測(cè)花卉（也可以用于蔬菜等）的濕度，采集的濕度傳送到單片機(jī)芯片，單片機(jī)根據(jù)濕度控制是否 澆水，如果需要澆水，單片機(jī)的一個(gè)引腳 p2. 0置高電平，使繼電器線圈通電， 敞開觸點(diǎn)閉合，打開電磁閥，實(shí)現(xiàn)定時(shí)定量的自動(dòng)澆水，設(shè)定時(shí)間到，電磁閥自 動(dòng)閉合，并且水流時(shí)間可調(diào)，上面安裝了數(shù)碼管，并有一個(gè)按鈕根據(jù)不同花卉所 需水量不同，設(shè)置澆花時(shí)間長(zhǎng)短，在數(shù)碼管上可以顯示澆水時(shí)間的長(zhǎng)短； 如果檢 測(cè)濕度足夠，p2. 0仍保持為低電平，不打開電磁閥。采用哪種方式是通過按鍵 控制或者紅外遙控的，在采用定時(shí)定量澆花時(shí)，

4、數(shù)碼管顯示時(shí)間和流水時(shí)間，在 選用根據(jù)濕度澆花時(shí)，數(shù)碼管顯示是目前的濕度。該技術(shù)所采用的技術(shù)方案是：利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，首先檢測(cè)采用 何種方式澆花，如果定時(shí)定量澆花，就在規(guī)定的時(shí)間開始澆花，按照設(shè)置澆花時(shí) 間的長(zhǎng)短進(jìn)行澆花；如果是根據(jù)濕度控制是否澆水就設(shè)置單片機(jī) 1個(gè)引腳為低電 平，濕度傳感器檢測(cè)濕度，傳送給單片機(jī)芯片，當(dāng)檢測(cè)到濕度不夠時(shí)，單片機(jī)這 個(gè)引腳就變?yōu)楦唠娖剑牙^電器吸合，常開觸點(diǎn)閉合，使得電磁閥線圈得電，此 時(shí)電磁閥門有閉合變成斷開，水流經(jīng)過，給花卉澆水。具結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1智能澆花器結(jié)構(gòu)圖2硬件設(shè)計(jì)硬件電路由單片機(jī)、濕度傳感器、繼電器、電磁閥、數(shù)碼管、1302芯片、 按鍵、

5、紅外遙控接收等組成。注意，電磁閥如果安放離單片機(jī)太近，將會(huì)造成無 法正常工作，解決方法是：1）電磁閥遠(yuǎn)離單片機(jī)；2）加入電阻電容。這里采用的 是加入電阻電容的方法，這樣方便把元器件集中，所做控制器也比較小。智能澆 花器的原理圖如圖2所示。圖2智能澆花器原理圖2. 1定時(shí)定量澆花方式定時(shí)定量澆花是每天規(guī)定的時(shí)間開始澆花，設(shè)置澆花時(shí)長(zhǎng)，比如1分鐘, 1分鐘后停止?jié)不?。具體硬件：安裝了 2個(gè)三位共陽數(shù)碼管和1個(gè)兩位共陽數(shù)碼 管，用以顯示時(shí)間和澆花時(shí)間的長(zhǎng)短。 按鍵控制時(shí)間調(diào)整和時(shí)間設(shè)置調(diào)整， 并有 一個(gè)按鈕根據(jù)不同花卉所需水量的不同， 設(shè)置澆花時(shí)間長(zhǎng)短，在數(shù)碼管上顯示出 來，1302芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)間保持

6、，斷電時(shí)不影響時(shí)間。這里可假設(shè)每天早上7點(diǎn)20分自動(dòng)給花卉澆水，澆花時(shí)間為1分鐘，到 了早上的7點(diǎn)20分，單片機(jī)控制智能澆花器開始澆花，單片機(jī) p2. 0引腳接繼 電器，繼電器接電磁閥，電磁閥控制水流，到了 7點(diǎn)20分，給單片機(jī)一個(gè)指令， setb 02 . 0,三級(jí)管導(dǎo)通，這樣繼電器線圈有電流經(jīng)過，對(duì)應(yīng)的常開觸點(diǎn)閉合， 使得電磁閥線圈得電，此時(shí)電磁閥門由閉合變成斷開，水流經(jīng)過，給花卉澆水， 1分鐘時(shí)間到，給單片機(jī)一個(gè)指令 clr p2 . 0,這樣單片機(jī)p2. 0引腳輸出低電 平，三極管截止，繼電器線圈沒有電流經(jīng)過，常開觸點(diǎn)恢復(fù)為斷開，電磁閥線圈 失電，此時(shí)電磁閥門閉合，水流停止。這里的時(shí)間

7、是顯示在數(shù)碼管上，通過按鍵 控制，時(shí)間可調(diào)整，同時(shí)澆花的時(shí)間也可以通過按鍵設(shè)置， 另外澆花時(shí)間的長(zhǎng)短 也可以通過按鍵調(diào)整。同時(shí)加入 1302芯片，為了斷電時(shí)不影響時(shí)間正常，防止 每次斷電后都要重新調(diào)整是時(shí)間。圖 3為定時(shí)定量澆花結(jié)構(gòu)圖。AF8S352單片機(jī)圖3 定時(shí)定量澆花結(jié)構(gòu)圖2. 2濕度控制澆花方式濕度傳感器由濕度檢測(cè)電路和聲報(bào)警電路等部分組成。RP1為濕度下限預(yù)置濕度傳感器 點(diǎn)，RP2為濕度上限預(yù)置點(diǎn)。當(dāng)土壤中的濕度處 在預(yù)置的上下限濕 度之間時(shí)，由于探頭a、h間的土壤電阻值在規(guī)定范圍內(nèi)，c點(diǎn)的電位低于RPI 的滑動(dòng)端 電位（比較器同相輸入端），故比較器I輸出高電平，red不發(fā)光； RP

8、2的滑動(dòng) 端電位低于c點(diǎn)電位，則比較器II輸出高電平，green也不發(fā) 光。若土壤的 濕度達(dá)到或超過RP2設(shè)定的上限濕度時(shí)，ab探頭問電阻變小， 從而探頭分壓減 小，比較器II的同相輸入端電位（c點(diǎn)電位）低于比較器反相 端電位（RP2滑動(dòng) 端電位），則比較器II翻轉(zhuǎn)輸出低電平，green發(fā)光，同 時(shí)SS8550II導(dǎo)通蜂 鳴器發(fā)聲，表示土壤濕度過大。若土壤干燥達(dá)到或超過 RP1 設(shè)定的下限濕度時(shí)，a、b探頭間電阻增大，從而探頭分壓增大高于比較器I同 相端電壓（RP1滑動(dòng)端電位），比較器I輸出低電平，red發(fā)光，同時(shí)SS8550I 導(dǎo)通蜂鳴器發(fā)聲，表 示土壤濕度過小。蜂嗚器設(shè)計(jì)是便于用戶設(shè)置報(bào)警

9、點(diǎn)，當(dāng) 設(shè)置完畢可將電鍵SP斷開，由下位機(jī)統(tǒng)一報(bào)錯(cuò)。傳感器探頭a、b是由長(zhǎng)160 mm直徑為5 mm的 兩根不銹鋼棒制成，相間55 mm。濕度傳感器的硬件控制電路，埋在作物根部的土壤水分傳感器監(jiān)測(cè)濕度傳感器根部土壤的水分，該傳感器經(jīng)檢測(cè)電路將“濕度過高”和“濕度過低”信 號(hào)經(jīng)編碼器傳至主控制器，由主控制器決定控制狀態(tài)?！皾穸冗^高”則停止灌溉； “濕 度過低”則通過光電隔離、繼電器控制接在水源的電磁閥。當(dāng)空氣濕度較 大時(shí)由空氣濕度傳感器經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換反映到主控制器可暫緩灌溉。當(dāng)前系統(tǒng)狀 態(tài)可由顯 示電路顯示出來，該系統(tǒng)也可由鍵盤手動(dòng)設(shè)定灌溉時(shí)間。通過按鍵設(shè)定濕度，這里選用的濕度傳感器是LTM890

10、1濕度傳感器，LTM8901 是一款專門為用戶設(shè)計(jì)自身產(chǎn)品而提供的數(shù)字化溫濕度探頭，其濕度測(cè)量量程為1%99% RH分辨率為0. 5%RH測(cè)量精度為土 3. 0%RH典型值）；溫度測(cè)量 范圍為-25+60C,分期節(jié)率為0. 062 5C,測(cè)量精度為± 0. 5C；響應(yīng)時(shí)間典 型值為5 s；工作電壓范圍為4. 55. 5 V。LTM8901將測(cè)量結(jié)果直接輸出為數(shù) 字信號(hào)，通過“一線式總線”串行傳送給單片機(jī)，不需要進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，減少了元件，簡(jiǎn)單方便。利用LTM8901濕度傳感器檢測(cè)到濕度，傳送到單片機(jī)進(jìn)行處理，濕度顯示在數(shù)碼管上，當(dāng)濕度低于設(shè)定值時(shí)，給單片機(jī)一個(gè)指令，seth p2 .

11、0,繼電器線圈有電流經(jīng)過，對(duì)應(yīng)的常開觸點(diǎn)閉合，使電磁閥線圈得電，此時(shí)電磁閥 門由閉合變成斷開，進(jìn)行澆花，當(dāng)?shù)扔诨蚋哂谠O(shè)定值時(shí)，clr p2 . 0,繼電器線圈失電，對(duì)應(yīng)常開觸點(diǎn)斷開，電磁閥線圈失電，閥門閉合，水無法流過，停止?jié)?花。濕度控制澆花結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4濕度控制澆花結(jié)構(gòu)圖2. 3方式設(shè)定可以通過手按按鍵設(shè)定，按奇數(shù)次設(shè)定澆花方式為定時(shí)定量澆花，按偶 數(shù)次，設(shè)定澆花方式為根據(jù)濕度澆花。 也可通過紅外遙控設(shè)定澆花方式，發(fā)射用電視遙控器，接收電路用三位一體接收器接收信號(hào)，三位一體接收器的1腳接地， 2腳接電源，3腳(信號(hào)腳)與單片機(jī)一個(gè)I/O引腳相連，信號(hào)來時(shí)進(jìn)行解碼，做 出不同處理，一次

12、接收到信號(hào)按定時(shí)定量澆花，再次接收到信號(hào)根據(jù)濕度澆花， 根據(jù)按的次數(shù)，奇數(shù)次采用定時(shí)定量澆花方式，偶數(shù)次采用濕度控制澆花方式， 這主要是針對(duì)不同的花卉。接收到信號(hào)，發(fā)光二極管閃爍30 so蜂鳴器響10 s,用以提示。3程序設(shè)計(jì)3. 1程序設(shè)計(jì)思路1)方式設(shè)定通過檢測(cè)按鍵按下次數(shù)來確定工作方式，設(shè)按下次數(shù)為n,第一次按下n=1,每次按下n加一，加到一定次數(shù)1 000, n從0開始， if(n=10000)(n=0);剛開始連接按鍵的引腳為高電平，一旦按下就變?yōu)榈碗娖剑?通過檢測(cè)高電平變?yōu)榈碗娖降拇螖?shù)來檢測(cè)是否按下；按下奇數(shù)次，采用定時(shí)定量澆花，偶數(shù)次采用通過檢測(cè)濕度澆花，if(n % 2=0)來

13、判斷，如果余數(shù)為0,說明 偶數(shù)次，否則奇數(shù)次。2)定時(shí)定量澆花先寫出時(shí)間顯示程序，再判斷是否到了設(shè)定的澆花時(shí)間以及澆花時(shí)間長(zhǎng)短。程序里，c表示時(shí)，b表示分，a表示秒，w表示設(shè)置的時(shí)間長(zhǎng)短。首先 時(shí)間沒到的情況下，p2. 0弓I腳為0(P2_0=0),不澆水，當(dāng)時(shí)間到了設(shè)定的時(shí)間 (if(c=7&b=20 &0<a&a<w),開始澆水，等到了設(shè)定的澆水長(zhǎng)短時(shí)間，p2. 0引腳為0(P2_0=1;),停止?jié)菜?，這里設(shè)定的澆水時(shí)間較短。3)濕度檢測(cè)澆水首先啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，讀取LTM890什僉測(cè)至IJ的濕度，進(jìn)行比較判斷，最后執(zhí)行。3. 2流程圖智能澆花器程序流程圖如圖6所示。!條筑初始優(yōu)開拈說花】停止件止境花箜慎開始澆葩圖6智能澆花器程序流程用4結(jié)論家庭智能澆花器的設(shè)