由注水科*奄摩院Zhejiang University of Water Resources and Electric Power毕业设计题 目太阳能庭院自动浇灌系统设计学院（部）：电气工程学院专业班级：电气13-2学号：指导教师：2016 年 5 月 21 日摘要本设计主要的内容是土壤湿度检测电路控制自动浇花系统的设计与制作。此 次设计采用 STC89C52 单片机外接湿度传感器、显示模块、电机驱动模块、按键模 块，组成太阳能庭院自动浇花系统。在控制器的控制下，探测器检测土壤温湿度， 将检测值传送回来。经控制器判断该值是否在正常温湿度范围内，若低于温湿度的最小值，发出浇 水指令，让水泵自动出水；若高于最大值，发出终止浇水指令，让水泵停止浇水。本次设计的意义就是实现了庭院植物能够在不一样的环境中也能够保持正常生长的 状态，因为植物生长是离不开一个湿度适宜的土壤环境的，自动浇水系统能够很精准的 检测出来土壤的水分含量，能够智能化的在恶劣环境或者无人管理的情况下帮助植物正 常生长。关键词单片机；自动浇花；湿度检测；湿度传感器。目录摘要 1关键词 1目录 2第一章 绪论 41.1选题的目的和意义 41.2自动浇水器的诞生背景及国内外发展现状 41.3设计任务 5第二章 系统设计62.1整体方案设计思想 62.2结构图 72.3主要器件选择与说明 92.3.1 输水灌水设备 92.3.2 电磁阀的选择 9第三章 数据计算 113.1 负载计算 113.1.1 灌溉地概况 113.1.2 需水量 113.1.3 平均每天日照 113.1.4 负载的日均最少消耗量 QL 113-2 蓄电池容量计算选取 123.2.1 计算 123.2.2 蓄电池容量选取 12第四章 控制电路134.1 主电路 134.2 模块说明 144.2.1 最小系统 144.2.2 输出电路 164.2.3 电源电路 174.2.4 显示电路 184.2.5 键盘电路 214.2.6 湿度检测模块 22第五章控制流程图 23第六章总结24第七章致谢 25第八章参考文献26附录 27附录 A 原理图 27第一章 绪论1.1 选题的目的和意义随着社会的进步，人们的生活质量越来越高。在庭院养殖可以陶冶情操，丰富生活。 同时盆花可以通过光合作用吸收二氧化碳，净化室内空气，在有花木的地方空气中阴离子 聚集较多，所以空气也特别清新，而且许多花木还可以吸收空气中的有害气体，因此，养 殖如今被许多人喜爱。浇水量是否能做到适时适量，是养殖成败的关键。花草生长问题大部分是由花儿浇灌 问题引起的；好不容易种植几个月的花草，因为浇水不及时，长势不好，用来美化环境的 花草几乎成了无用功，不种植吧，庭院没有绿色衬托，感觉没有生机；保留吧，花草长得 不够旺盛，还影响庭院装饰效果。虽然市场上有卖小型庭院自动浇水器，但价格十分昂贵， 并且大多只能设定一个定时浇水的时间，很难做到给植物自动适时适量浇水。夜有较经济 的植物缺水报警器，可以提醒人们及时的给植物浇水。可是这种报警器只能报警，浇水还 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， 我想设计一种集庭院土壤湿度检测，自动浇水以及蓄水箱自动供水于一体的庭院自动浇水 系统。让人们无暇顾及时也能得到及时的浇灌。1.2 自动浇水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、植被柔软细嫩的植物。自动浇水器的诞生时随着人们生活水平 的提高和生活节奏的加快而诞生的一种懒人园艺用品。它把微喷的概念应有庭院浇灌中 通过相应地改进，达到合理给庭院自动浇水的目的。1.3 设计任务本次毕业设计任务是设计一种单片机控制的自动浇水系统，实现太阳能庭院浇水的 自动化系统。该系统可对土壤的湿度进行监控，并对作物进行适时适量的浇水。其核心 是单片机和温湿度采集和显示电路以及浇水驱动电路构成的检测控制部分。主要研究土 壤湿度与浇水量之间的关系、浇灌控制技术及设备系统的硬件、软件编程各个部分。检 测部分，单片机选用 STC89C52 单片机，软件选用 C51 语言编程。土壤温湿度采集于显 示电路可将检测到的土壤温湿度模拟量放大转换成数字量通过单片机内程序控制精确 的将温度与湿度分别显示在 LCD 显示屏上，同时把程序发给另外一块单片机，通过单片 机内的中断服务程序判断是否要给盆花浇水，若需浇水，则单片机系统发出浇水信号， 开始浇水，若不需要浇水，则进行下一次循环检测。在浇水系统中也同时设计一个定时 浇水部分，通过按键开关设置不同的浇水时间段，在时间段以内时，单片机驱动浇水系 统，开始浇水，如不在时间段内，则不浇水。第二章 系统设计2.1 整体方案设计思想本次毕业设计是设计一种单片机控制的自动浇水系统，实现庭院浇水的自动化系统。 该系统可对土壤的湿度进行监控，并对作物进行适时适量的浇水。其核心是单片机和温湿 度采集和显示电路以及浇水驱动电路构成的检测控制部分。主要研究土壤湿度与浇水量之 间的关系、浇灌控制技术及设备系统的硬件、软件编程各个部分。检测部分，单片机选用 STC89C52 单片机，软件选用 C51 语言编程。土壤温湿度采集于显示电路可将检测到的土 壤温湿度模拟量放大转换成数字量通过单片机内程序控制精确的将温度与湿度分别显示 在 LCD 显示屏上，同时把程序发给另外一块单片机，通过单片机内的中断服务程序判断是 否要给植物浇水，若需浇水，则单片机系统发出浇水信号，开始浇水，若不需要浇水，则 进行下一次循环检测。在浇水系统中也同时设计一个定时浇水部分，通过按键开关设置不 同的浇水时间段，在时间段以内时，单片机驱动浇水系统，开始浇水，如不在时间段内， 则不浇水。2.2结构图供电系统图2-1自动浇花系统是由电源部分、检测系统、控制系统以及浇水运输部分组成的。 电源部分是直接使用蓄电池；控制部分通过检测土壤湿度传单器将信号传到计算 机，然后启动抽水机以及水路灌溉部分的多路分水阀门，电磁阀门控制的喷头就开 始工作。濯溉系统寿意图尢射拦地埋 式匪转呗头 卡典尺响驸町*论 倩, 必用 Jm头JE1! I Sft.iKl5P?rf ?I nmM也磚阀机IKJ；理杓跖lHAHt桦帰加 i*St! JE5H仙建d?4问 .rusti：:ME気思K迟那掘咒吟口直界廿堆 |jm vnEKftiiiaflrvs.散射喷头 床刚,S,Kfm宝齐肚林.sf-K 护J见圖H I阿林滴淮详饵埔itiia皆.msHiik am 应结理氐定彳*雇.&前鹤$微喷失 E 曲|仙泪* 阿沖出巒!B qj l KJIHnt .豪村4U11 r图2-1水路灌溉系统示意图2.3 主要器件选择与说明2.3.1 输水灌水设备（1）给水管道的选择以及说明：选用给水用PE管材是传统的钢铁管材、聚氯乙烯饮用水管的换代产品。给水管必须 承受一定的压力，通常要选用分子量大、机械性能较好的PE树脂，如HDPE树脂。LDPE 树脂的拉伸强度低，耐压差，刚性差，成型加工时尺寸稳定性差，并且连接困难，不适 宜作为给水压力管的材料。但由于其卫生指标较高，PE特别是HDPE树脂已成为生产饮 用水管的常用材料。HDPE树脂的熔融粘度小，流动性好，易加工，因而对其熔体指数 的选择范围也较宽，通常MI在0.3-3g/10min之间。（2）喷头的选择以及说明：1大射程地埋式旋转喷头：全圆以及扇形可调融为一体，适用于大面积草坪。2中等射程地埋式旋转喷头：全圆以及扇形可调融为一体，适用于中等面积草坪。3摇臂喷头：具有全圆和角度可调特性，适用于坡地以及大面积草坪或者非草坪地带。4散射喷头：适用于小面积草坪和灌木区域，有多种型号和弹出高度可供选择。5涌泉喷头：具有植被、灌木和树木灌水，具有可调和压力补偿功能。2.3.2 电磁阀的选择喷水的出于安全考虑线圈电压用12V，24V，36V的。水用有ZCST型的，根据流 量匹配通径，线圈电压用12V，24V，36V的。我选用双稳态电磁阀，双稳态电磁阀主 要应用于水、液体或可燃性所在液体管路中的自动控制系统或IC卡水表使用。双稳态 电磁阀采用先进的脉冲和永磁技术，只需通过控制器切换脉冲的电极触点来改变阀的 开、关状态，当控制器发出电脉冲时，驱动磁芯带动阀瓣克服永磁力产生上下位移、阀 瓣到位后永磁作用下处于自保持状态。他的好处就是响应迅速、使用简便、高效节能等 优点。第三章 数据计算3.1 负载计算3.1.1 灌溉地概况我们实验选取的是杭州临安某养殖场由乔木、灌木、花卉、等多种植物组成的区域， 水源由室内自来水提供灌溉，所需的灌溉的面积为 1 亩，若每个生长季每亩用水 80 平 方米。3.1.2 需水量具体分析所需用水量：Q = 1 X 80 = 80 m?/年3.1.3 平均每天日照根据省内的气象公报，取得杭州本地的日照时长T=1800h/年，若取60%即1080h为 标准辐射时，则平均每天在日照时数为：T（每天）=1080/365=2.96h/天，即平均每天 的 标准辐射日照最少 2.96h。则流量：Qh = Q - T = 80 一 1080 = .074m3/h = 1.23L/min（1000L=m3）3.1.4 负载的日均最少消耗量 Ql每台电磁阀DC20W，共需要3台，共60瓦。QI = 60w 十 24V x 2.96 = 74Ah3.2 蓄电池容量计算选取3.2.1 计算计算蓄电池容量 Q 考虑前面算出的负载日平均最少耗电量及最长连续阴雨天数 可求出所需的蓄电池容量。Q = A x QI x Nl x TO 一 CcA :安全系数:一般取1.1-1.4Q ：负载的日平均耗电量 ；N1：最长连续阴雨天数；TO：温度修正系数；一般0C以上取1 , 10。C以上取1.1 , -10C以下取1 2 .C 蓄电池放电深度 ；铅酸蓄电池取 O. 75 ，碱性镍镉蓄电池取 O 85 .若现在选择固定式铅酸蓄电池，Cc为0 7.5 , Nl为3天（考虑到雨天没有灌溉的 问题，这里主要是阴天的影响 所以取值相对较小），T0取1.1.Q = A x Ql x Nl x TO 一 Cc= 1.11x 12.33 x 3x1.1 一 0.75=60.23.2.2 蓄电池容量选取全密封铅酸蓄电池选用 上海鸿贝电源系统有限公司B B 12V 33A H。12V , 33Ah两节串联使用，电压24V ,容量66Ah。 满足上诉就算结果的要求。蓄电池组并联于负载电路，保证不中断负载供电。第四章 控制电路4.1 主电路LCD 1602-r二ovccvccP15VCCPI2TTSW19cn电源丿r天S2S3S4R2 I2.7Kr.O doP22_r_6