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基于52单片机的全自动浇花系统设计.doc
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基于52单片机的全自动浇花系统设计.doc
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摘要
本次设计的盆花自动浇水系统包括土壤湿度的检测与控制两大部分。土壤湿
度的检测与控制部分又包括了土壤湿度的检测和显示、自动浇水系统。土壤湿度
的检测和显示以土壤湿度传感器为感应部件,将检测到的土壤湿度值送入89S52
单片机,再由其输出到LCD屏进行显示。本设计主要包涵硬件电路各模块如:继
电器电路的设计,AD转换电路的设计,电源接口电路的设计,LCD液晶显示电路
的设计以及软件部分的设计与程序编写。自动浇水系统设计为智能浇水:通过单
片机程序设定启动值与YL69传感器采集到的土壤湿度值相比较,当低于启动值时
单片机就会输出一个信号控制电磁阀打开进行浇水灌溉。
关键词:AT89S51 单片机 ,YL-69 土壤湿度传感器, LCD
Abstract
The design of the potted plant automatic watering system including soil moisture
detection and control two parts. Soil moisture detection and control part includes the
soil moisture detection and display, automatic watering system. Soil moisture
detection and display with the soil moisture sensor for the inductive part, to detect soil
moisture values into the SCM AT89C51, then the output to the LCD screen display.
This design mainly includes hardware circuit module such as relay circuit design, the
design of the AD conversion circuit, power supply design of interface circuit, LCD
display circuit design and the design of the software part and write program.
Automatic watering system design for intelligent watering: Water pump automatic
irrigation control is a set the start value YL69 sensors to collect soil humidity values
were compared, when lower than the start value SCM will output a signal controls the
solenoid valve opens watering irrigation through the SCM program.
Key words: AT89S51, YL-69soil moisture sensor, LCD
目录
摘要 .........................................................II
Abstract .....................................................II
目录 ..........................................................3
第一章 绪论 ...................................................4
1.1 选题的目的和意义 ..........................................4
1.2 自动浇花器的诞生背景及国内外发展现状� ....................4
1.3 本次设计所采用的研究方法和手段 ............................6
第二章 基于单片机控制的家庭自动浇花机设计 .....................6
2.1 定时浇花方案的设计 ........................................6
2.2 智能浇花 ..................................................7
2.3 基本动作原理设计 ..........................................8
第三章 STC89C52 单片机介绍 .....................................8
3.1 STC89C52RC 单片机简介......................................8
3.2 STC89C52RC 引脚功能说明...................................10
3.3 定时/计数器 ..............................................13
3.4 “看门狗”介绍 ...........................................20
第四章 硬件电路设计.................................................................................................21
4.1 ADC0832AD 转换器.........................................21
4.2 液晶显示器 LCD............................................22
4.3 键盘 .....................................................23
4.4 继电器 ...................................................23
4.5 湿度传感器 ...............................................25
4.6 总电路连接图 .............................................26
第五章 软件系统设计.................................................................................................26
5.1 主要软件系统设计 .........................................26
5.2 子程序的流程框图 .........................................28
第六章 测试 ..................................................30
第七章 总结 ..................................................34
参考文献 .....................................................34
致谢 .........................................................35
附录 .........................................................36
第一章 绪论
1.1�选题的目的和意义
随着社会生活的进步,人们的生活质量越来越高。在家里养盆花可以陶冶情
操、丰富生活。同时,盆花通过光合作用可吸收二氧化碳,净化室内空气,在有
花木的地方空气中阴离子聚积较多,所以空气也特别清新,而且有许多花木还可
吸收空气中的有害气体,因此,养盆花如今被许多的人所喜爱。
盆花浇水量是否能做到适时适量,是养花成败的关键。但是,在生活中人们
总是会有无暇顾及的时候,比如工作太忙或者出差、旅游等。花草生长问题80%
以上是由花儿浇灌问题引起;好不容易种植几个月的花草,因为浇水不及时,长
势不好,用来美化家园的花草几乎成了“鸡肋”;不种植了吧,家中没有绿色衬
托感觉没有生机;保留吧,花草长得不够旺盛,还影响家庭装饰效果。虽然目前
市面上有卖盆花自动浇水器的,但价格十分的昂贵,并且大多只能设定一个定时
浇水的时间,很难做到给盆花适时适量浇水。也有较经济的盆花缺水报警器,可
以提醒人们及时的给盆花浇水。可是这种报警器只能报警,浇水还是需要人们亲
自动手。当家里无人时,即使报警也无人浇水,就起不到应有的作用了。因此,
我想通过设计一种集盆花土壤湿度检测,自动浇水以及蓄水箱自动供水于一体的
盆花自动浇水系统。让盆花在人们无暇照顾时也能得到及时的浇灌。
1.2�自动浇花器的诞生背景及国内外发展现状�
微喷系统是近几年利用国内外先进技术组装的新型灌溉设施,主要是利用水
流通过低压管道系统以一定速度从特制的喷头喷出,在空气中分散成细小的水滴,
着落在花草植物、作物及周围的地面上,从而达到及时补充水分的目的。该系统
具有用水量少、冲击力小的灌溉特性,适用于栽培密度大、植株柔软细嫩的植物。
自动浇花器的诞生是随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快而诞生的一种
懒人园艺用品。它把微喷的概念应用于家庭盆花浇灌中,通过相应的改进,达到
合理给盆花自动浇水的目的。
早在很多年前,国外就已经开始普及,国内使用的电子类自动浇花器多数从
国外进口的,价格昂贵,但质量比较可靠。不过这并不太适用于国内,目前国内
外比较流行的是玻璃制作的自动浇花器。这种类型的浇花器多数在我国山西和浙
江一带加工生产的,价格比较低廉,实用性没有电子类自动浇花器好。随着国内
居民消费水平和生活质量的提高,居家园艺市场异常火爆,但是由于生活节奏加
快,种花容易养花难的问题暴露出来,而养花最重要的问题就是浇水问题,研究
表明花草 80%以上的死亡由于浇水不及时引起,因此国内商家已经看到了这种需
求潜力。目前这类小居家用品的厂家主要集中在广东,上海,浙江一带。现在市
面上所出售的自动浇花器主要有以下几类:
⑴ 电子类自动浇花器
电子类自动浇花器又叫时控喷淋装置,系统构成为:主机(或者控制器)、
主管(可以是花园管也可以是 4/7mm 的微喷淋管)、分水接头(3 通、4 通、5 通、
6 通、分水器)、副管(3/5mm)喷淋管(雾化喷头、旋转喷头、折射雾化喷头等)。
电子类自动浇花器根据电源的不同分为交流电自动浇花器和电池自动浇花
器两种。控制器的一般性能有:电磁阀控制;智能时控电路•微电脑芯片控制;
适用电源为 AC220V/50H
Z
;最适宜水压 0.3-0.6Mpa;待机功率(4VA,浇水时<
12VA);可控制连续作业时间是 1 分钟至 168 个小时;可每天自动完成十次以上
浇水作业,可每天、隔天、隔多天自动循环进行浇水,手动自动两用;每天计时
误差小于正负 3 秒;电器适应环境温度为-10~50℃;相对湿度<90%RH。
⑵ 玻璃、陶瓷类自动浇花器
玻璃、陶瓷类自动浇花器又叫自动渗水装置,它由本身材质的物理结构构成,
根据器具的物理渗水原理完成自动浇灌,当自动浇水器内部存水,自身形成一定
的压力,当遇到干燥的土壤,水就会自上而下的流出,当土壤湿润以后,会形成
一个堵塞压力,从而导致水流速度变慢或者停止。器具工艺不同,效果也不一样,
当然也因土壤的疏松情况决定器具内水流的速度。
当前传感器技术与单片机技术发展迅速,其应用逐步由工业、军事等领域向
其他领域渗透,已经和我们的日常生活息息相关。而且智能家居概念也越来越受
人们的推崇,因此,微电脑控制的电子类自动浇花系统有很好的发展前景。
1.3 本次设计所采用的研究方法和手段
在这次设计中我选用 STC89C52 单片机来控制自动灌溉系统,大体的步骤是通
过监控土壤湿度来给花卉进行及时、适量的灌溉。研究设计的重点主要是如何协
调处理好土壤湿度与灌溉控制技术、所需硬件、所需软件编程等系统各个部分之
间的关系。YL-69 湿度传感器可以采集湿度信息资料,这个湿度度信息资料经过
ADC0832A/D 转换器转换之后,湿度模拟量进行放大就转换成了可用的数字量,
接着在单片机内程序处理之下,湿度就会显示在 LCD 屏幕上了。与此同时我们可
以利用单片机内的中断服务程序来决定是否启动水泵进行抽水,若经过判断小于
启动值需要水泵进行抽水时来缓解干旱,单片机系统就会立刻地发出抽水命令经
放大驱动装置把电磁阀打开进行灌溉浇水,当大于启动值时就不会启动灌溉装置,
系统进行再一次循环的检测。
第二章 基于单片机控制的自动浇花机设计
2.1 定时浇花方案的设计
定时定量浇花是每天规定的时间开始浇花,设置浇花时长,比如 1 分钟,1
分钟后停止浇花。具体硬件:安装了 2 个三位共阳数码管和 1 个两位共阳数码管,
用以显示时间和浇花时间的长短。按键控制时间调整和时间设置调整,并有一个
按钮根据不同花卉所需水量的不同,设置浇花时间长短,在数码管上显示出来,
1302 芯片实现时间保持,断电时不影响时间。
这里可假设每天早上 7 点 20 分自动给花卉浇水,浇花时间为 1 分钟,到了
早上的 7 点 20 分,单片机控制智能浇花器开始浇花,单片机 p2.0 引脚接继电
器,继电器接电磁阀,电磁阀控制水流,到了 7 点 20 分,给单片机一个指令,
setb02.0,三级管导通,这样继电器线圈有电流经过,对应的常开触点闭合,
使得电磁阀线圈得电,此时电磁阀门由闭合变成断开,水流经过,给花卉浇水,
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oligaga
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