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单片机开发

智能浇花系统设计


基于单片机的智能浇花系统设计

现如今,高品质生活的理念已经渗透到生活的方方面面,因此无论是在家中还是在工作学习场所,都会看到一些盆栽植物,这不仅能够改善空气质量,而且能够提高生活品味。但是生活中常常因工作繁忙,花草得不到及时的浇水,就会干枯死去,从而带来经济上的损失和精神上的不愉快。

现有的智能浇花产品造价高、实用性差,销量低。本作品从智能家居的角度出发,基于AT89C51芯片,利用三极管、继电器、湿度传感器等一些简单元器件,设计了此智能浇花系统,简便合理、费用低、实用性高且耗电量小,并能够长时间工作,具有较好的应用前景。

一、智能浇花系统组成及工作原理

智能检测土壤湿度浇花系统主要包括主控模块、传感模块、电源模块、输入模块,抽水动作模块和显示模块。

主控模块是以AT89C51芯片为核心,配合复位电路和时钟电路组成单片机最小系统;传感模块主要由土壤湿度传感器构成,该传感器可以实时监测土壤湿度并具有很高的准确性;电源模块是通过5V电源接口实现对系统的供电;显示模块通过LCD1602液晶屏显示土壤湿度和所在模式,输入模块是用按键输入实现自动浇灌、手动浇灌模式的选择并进行湿度上下阈值的设置;动作模块是由抽水电机和有源蜂鸣器组成。本系统能够实时检测土壤湿度,并且有两种模式选择—手动模式和自动模式,手动模式通过按键可以实现人为浇水功能;当系统处在自动模式时,如果湿度在设定的上下限范围内时,抽水电机不动作,蜂鸣器不报警,当低于设定下限时,蜂鸣器报警,同时抽水电机就会进行抽水灌溉,直至湿度达到设定上限,系统自动实现停止灌溉功能,同时蜂鸣器报警解除。见图1。


二、智能浇花系统硬件设计

(一)单片机控制模块:AT89C51是由Atmel生产的低电压、高性能CMOS8位单片机,同时AT89C51有着便宜的价格,而且它和MCS-51系列有这很好的兼容性。因此在这个系统中采用AT89C51作为控制芯片。AT89S51主要性能参数与MCS—51系列彻底兼容。

(二)土壤湿度传感器模块:本作品采用了YL-69湿度传感器模块。YL-69是一个简单的土壤湿度传感器,其原理为湿敏电容,当环境的湿度发生改变时,会使得湿敏电容存在的环境中的介质发生改变,导致湿敏电容中的电容数值产生变化,电容的数值正比于湿度值。由于湿敏电容有这很高的灵敏度、响应速度快、滞后量小的特点,所以湿敏电容很容易小型化和集成化。在系统中,土壤湿度数据的采集是有YL-69完成的。

(三)按键输入模块:S1位复位键、S2位设置湿度值的按键、S3湿度值调整加键、S4湿度值调整减键。

(四)液晶LCD1620显示模块:液晶显示器LCD1602的显示是通过液晶的物理特性原理来实现的,使用电压能够控制显示区域,当有电的时候,液晶就能够显示图像。

三、智能浇花系统软件设计

软件部分主要是根据系统设计思路,明确运行逻辑,利用keil进行编程。系统软件设计包括土壤湿度检测程序、对采集到的数据进行模数转换的程序、设置湿度上下限的程序、显示程序、蜂鸣器程序等。

该土壤湿度检测装置的整个程序的思路是:土壤湿度传感器收集信号,进行模数转换,单片机读取湿度的数值,经处理,然后将湿度值送至液晶显示器中进行显示,当数值小于最小值时水泵开启,大于最小值时水泵关闭。

在本系统的基础上,还可以增加温度控制、光照控制、远程操控浇水、无线控制等功能,进一步对植物进行养护,这些可以进行后续的拓展研究。

四、智能浇花系统测试

(一)测试条件:

在室内室温条件下,将系统上电,设置好土壤湿度合适的上下限阈值,将土壤湿度传感器置于盆栽植物土壤中,此时,观察LCD显示屏上土壤湿度的当前值。设置模式为手动模式,按下按键,则电机抽水,抽水一段时间后再按下按键,停止抽水,实现手动启停功能。设置模式为自动模式,三种情况。若当前土壤湿度在设置的上下限范围内,则抽水电机和蜂鸣器不动作;若低于设定的下限,则蜂鸣器报警,抽水电机抽水直至土壤湿度到达设定的上限;若当前土壤湿度高于设定的上限,则蜂鸣器报警。

(二)测试结果:

设置上限阈值为60%,下限阈值为30%,分别测试不同土壤湿度下系统的响应情况。

经过在手动模式和自动模式下的多次测试,系统动作零误差,证明本系统可以正常工作,且可靠性高,实用性强。

以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的基于单片机的智能浇花系统设计技术。我们有丰富的智能电子产品定制开发经验,可以尽快评估开发周期与IC价格,也可以核算PCBA报价。我们是松翰单片机代理商、应广单片机代理商,出售并开发sonix与应广的MCU与语音IC方案。我们代理并开发杰理、安凯、全志、realtek等系列的IC与方案,还开发BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块、物联网模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。

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