基于单片机的智能浇花系统设计与实现_赵丽
第22卷第6期长春大学学报Vol.22No.62012年6月JOURNAL OF CHANGCHUN UNIVERSITY June 2012
基于单片机的智能浇花系统设计与实现
赵12丽,张春林
(1.长春职业技术学院,长春130033;2.中科院长春光学精密机械与物理研究所,长春130033)
摘1土壤湿度传感器要:设计了一种智能湿度感应浇花系统。系统以单片机AT89S52为控制芯片,利用SLHT5-
来检测土壤的相对湿度,再通过单片机进行信息处理,采用模糊控制方法,输出控制信号,控制继电器的动作,从而
控制水泵电源的通断,完成按需按量自动浇花的工作,启动浇花之前先有蜂鸣器报警。
关键词:智能浇花;土壤湿度传感器;单片机;水泵
中图分类号:TP368.2文献标志码:A 文章编号:1009-3907(2012)06-0650-02
0引言
随着生活水平的提高,许多城乡居民为了美化环境,净化空气,喜欢在家中阳台上种植一些花草。植物
需经常浇灌。而人们出差或有事不在家时,植物的供水就会中断,植物面临干枯。有些植物是离不开水的,
对湿度的要求很高,人为的过度浇水,植物的根茎容易腐烂,从而影响到植物的正常生长。
国内外均有自动浇花系统的应用,大多数自动浇花系统是利用虹吸原理,即利用渗透的方式浇花,这种方式浇花过程是连续的、不间断的,采用这种方式只能保证花不会干旱而死,不是花需要浇水时才进行浇灌。还有一些自动浇水系统,可以设定何时进行浇灌及浇灌时间,与上一种方式相同,也不是花需要浇水时才进行浇灌。另外还有一些自动浇水系统,是采用单片机控制,利用湿度传感器采集湿度信息,需要浇水时自动浇灌,但是需要用在外部有水龙头的情况下,而家庭花草种植一般都放在阳台上,阳台上一般均没有水龙头,使用起来非常不方便。基于单片机的智能浇花系统可以在阳台上使用,能够按需自动浇花
。
1基于单片机的智能浇花系统组成
LCD 液晶显示电路、该系统主要由土壤湿度检测电路、键盘、报警电
[1]路、水泵控制电路等组成。具体结构如图1所示。通过土壤湿度传感
器测量出土壤湿度信号,单片机采集土壤湿度信号并进行分析和处理,输
出控制信号,控制水泵工作与否,从而达到按需浇花的目的。
2系统工作原理
由于不同的花卉有不同的需水特性,浇花时应适时适量,按需浇花。
为此,系统采用模糊控制的方式达到精确浇花的目的。一方面,单片机采集土壤湿度信号,并通过计算判断
[2]是否应该浇花;另一方面,单片机采用查表的方法来实现浇水量的模糊控制。在软件设计时,根据不同花
卉的需水量,将其土壤湿度值允许区间存入表格中,即模糊控制响应表,这些数据均是人们长期积累的经验值,并将表格事先置入ROM 存储区的某一位置中供查表使用。例如:对君子兰进行自动浇水,单片机将采集到的湿度信号与表格中的君子兰最小湿度值进行比较,当采集到的湿度值小于表格中的最小湿度值时,开始浇花;当采集到的湿度值大于表格中君子兰的最大湿度值时,停止浇花,从而控制浇水的时机及浇水量的多少。图1智能浇花系统组成框图
3
3.1系统硬件设计土壤湿度检测电路
本设计采用土壤温湿度传感器[3]SLHT5-1。该传感器采用全量程标定,两线数字输出,可直接与单片机
03-27收稿日期:2012-
),作者简介:赵丽(1979-女,吉林松原人,讲师,硕士,主要从事单片机及其自动控制系统应用、传感器技术应用、机器人技术等
方面的教学及科研工作。
连接使用,具有非常高的一致性,湿度测量范围可达0 100%RH 。可将探头直接埋入土壤中,适合在工地、农业温室大棚、花卉、苗圃、草坪等需要检测土壤温湿度的环境使用。检测电路如图2所示
。
图2SLHT 5-1土壤湿度传感器检测电路
3.2键盘及液晶显示电路
[4-5],本设计采用LCD12232F 液晶显示模块它有自己的字节库,不用存储,并行连接方式,使用方便。
用来显示系统的工作状态及浇花的种类。键盘采用独立式按键,包括复位键、选择花卉种类按键、启动按键。
:“欢迎使用自动浇花系统”,“请选择花卉种类”。通过对选择花卉种类按键的设置,开机显示之后显示结合
确定花卉种类。本系统共设计了君子兰、银杏、芦荟、仙人球、芍药、牡丹、香雪兰,共七个种液晶显示内容,
类,对应七个湿度区间。确定完花卉种类之后,显示花卉的名称。
3.3水泵控制电路
水泵控制电路如图3所示,三极管Q1的基极B 接到单片机的P3.6,三极管的发射极E 接到继电器线圈的一端,线圈的另一端接到+5V 电源VCC 上;继电器线圈两端并接一个二极管IN4148,用于吸收释放继电器线圈断电时产生的反向电动势,防止反向电势击穿三极管及干扰其他电路;R2和红色发光二极管组成一
LED 点亮,个继电器状态指示电路,当继电器吸合的时候,这样就可以直观的看到继电器状态
。
图3
水泵控制仿真电路图
当AT89S52单片机的P3.6引脚输出高电平时,三极管饱和导
+5V 电源加到继电器线圈两端,通,继电器吸合,同时状态指示的发
光二极管也点亮,继电器的常开触点闭合,相当于水泵开关闭合,水
泵开始工作。反之,P3.6引脚输出低电平时,三极管截止,继电器线
圈两端没有电位差,继电器衔铁释放,同时状态指示的发光二极管也
熄灭,继电器的常开触点释放,相当于水泵开关断开,水泵停止工作。
系统水泵采用220V 供电潜水泵,最大流量1750L /H,浇花喷头采用
花洒喷头,实现均匀喷水,防止局部土壤湿度过高,测量不准确。
3.4报警电路
图4报警电路
(下转第664页)由于本系统通常应用在客厅中,为避免水泵突然启动惊扰主人,[6]“嘀嘀嘀”在系统中设置了报警电路。在水泵启动之前先有几次的
and designs a 3D-GIS technology-based analysis and demonstration platform of earthquake monitoring system.Through analyzing the principle of data processing ,it gives the overall scheme of the platform ,describes the functions of basic components in detail and pres-ents the reference rule of database data and the application index.Finally ,it analyzes the effect of this platform on processing the col-lected datum by using this system and provides the practical effect diagram.
Keywords :3D-GIS ;earthquake monitoring ;ArcGlobe ;data base
(上接第651页
)
报警声,之后才开始浇花。报警电路如图4所示。由单片机的P3.0引脚控制三极
管的通断,从而控制蜂鸣器的通断。
4系统软件设计
系统软件设计包括初始化、显示子程序、选择花卉种类子程序、土壤湿度检测
数据处理子程序、报警子程序等,主程序流程图如图5所示。子程序、
5结语
本设计采用AT89S52单片机作为控制芯片,设计了一款智能浇花系统。该系
统根据花盆中土壤湿度来控制水泵的开启与停止。采用模糊控制方式,控制浇水
量的多少,即对土壤湿度进行实时监测,与设定好模糊控制响应表的湿度值进行比
较,判断浇水量是否符合标准,完全实现按需按量自动浇花。系统根据不同花卉的
需水情况设置了不同的浇水量,开机后只需设置好花卉的种类,便能够自动找到应
控制的湿度范围。
系统放在家中阳台上使用,经实验证明效果良好。另外,系统也适合在温室大
棚、花卉、苗圃、草坪等场合使用,即方便又节约水源。
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责任编辑:吴旭云
Design and Implementation of Intelligent Watering System Based on SCM
ZHAO Li 1,ZHANG Chun-lin 2
(1.Changchun Vocational Institute of Technology ,Changchun 130033,China ;
2.Changchun Institute of Optics ,Fine Mechanics and Physics ,Chinese Academy of Sciences ,Changchun 130033,China )
Abstract :This paper designs a kind of intelligent humidity sensing watering system ,which takes MCU AT89S52as the control chip ,detects soil relative humidity by SLHT5-1soil moisture sensor ,processes information through SCM ,adopts fuzzy control method to out-put control signal and to control the action of the relay ,and the water pump is controlled by the control signal and the automatic flower watering work is completed according to the need and quantity.Buzzer alarm starts before the automatic flower watering.
Keywords :intelligent watering ;soil humidity sensor ;SCM ;water pump