题 目 盆花自动浇水系统的设计与实现 学生 * 学号 1013014014 所在学院 物理与电信工程学院 专业班级 电子* 指导教师 * _ _完成地点 理工学院 2014年 6月16日盆花自动浇水系统的设计与实现摘要水本次设计的盆花自动浇水系统用STC89C52RC单片机为主控芯片，用DHT11温湿度传感器进行土壤温湿度的检测，用时钟芯片DS1302进行定时控制，并通过雨水检测器进行雨水检测，再将温湿度采集结果及当前时间在LCD1602显示屏上进行显示。如遇雨天自动停止浇水，否则若湿度低于设定的下限值时，单片机输出一个控制信号，蓝灯亮，继电器工作，开始浇水；若湿度高于上限值时，单片机输出一个控制信号，蓝灯灭，继电器关闭，停止浇。关键词STC89C52RC ；温湿度传感器DHT11 ；时钟芯片DS1302 ；液晶显示器LCD ；继电器目 录引言11 设计方案选择31.1温湿度检测模块31.2显示模块42 主要元器件介绍52.1 STC89C52单片机52.2DHT11温湿度传感器62.3液晶显示器LCD82.4 DS1302时钟芯片103 硬件电路设计133.1晶振电路133.2复位电路133.3 DHT11温湿度传感器模块133.4 LCD显示模块143.5定时器模块143.6按键模块153.7雨水检测器模块153.8继电器电路154 软件设计174.1 土壤温湿度的检测与浇水控制系统174.2 定时器的设置与浇水控制系统175 安装与调试195.1土壤温湿度检测与浇水控制系统195.2 定时器的设置与浇水控制系统20总结23致24参考文献25附录A 外文翻译26附录B 整理电路图33附录C 实物图34附录D元器件清单35附录E 程序36引言“有喜有忧，有笑有泪，有花有果，有香有色”这是老舍先生对养花的乐趣和对生活热爱的朴实表述。和老舍先生一样，许多城乡居民喜欢在家中种植一些花草，养盆花不仅可以冶情操、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。生活中我常见的盆花如下图a,b所示。 图a 马蹄莲 图b 君子兰盆花生长所需的水分，大部分是从土壤中吸收来。盆花能否良好的生长就在于土壤湿度的适合度。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、出差、旅游等。花儿生长问题大部分都是由花儿浇灌问题引起的。虽然市场上有卖盆花自动浇水器，但价格十分昂贵，并且大多只能设定一个定时浇水的时间，很难做到给盆花自动适时适量浇水。因此，我想设计一种集盆花土壤温湿度检测和自动浇水于一体的盆花自动浇水系统。根据土壤湿度传感器设计的盆花自动浇水系统能根据不同的盆花对土壤湿度适合度的不同需要，随时调整控制盆花土壤湿度，让盆花能够良好生长。微喷灌是利用直接安装在毛管上，或与毛管连接的微喷头将压力以喷洒状湿润土壤。微喷系统是近几年利用国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家庭盆花浇灌中，通过相应地改进，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，国实用的电子类自动浇水器多数从国外进口的，价格昂贵，但质量比较可靠。不过这不太适用于国，目前国外比较流行的是玻璃制作的自动浇水器。这种类型的浇水器多数在我国和一带生产的，价格比较低廉，实用性没有电子类自动浇水器好。随着国居民消费水平和生活质量的提高，种花容易养花难，浇水问题就暴露出来，因此国上加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、一带。现在市场上所出售的自动浇水器主要有电子类自动浇水器和玻璃、瓷类自动浇水器。1）电子类自动浇水器电子类自动浇水器又叫时控喷淋装置，系统构成为：主机（或者）、主管（可以是花园管也可以是七分之四毫米的微喷淋管）、分水接头（3通、4通、5通、6通、分水器）、副管（五分之三毫米）喷淋管（雾化喷头、旋转喷头、折射雾化喷头等）。电子类自动浇水器根据电源的不同分为交流电自动浇水器和电池自动浇水器两种。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/50Hz；最适水压0.3-0.6Mpa；待机功率（4VA，浇水时小于12VA）；可控制连续作业时间试1分钟至168个小时；可每天自动完成十次以上浇水，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-1050摄氏度；相对湿度小于90%RH。使用自动控制器带来的便利有：自主设定每周、每日的灌溉次数和时间，即使你外出度假也无须担心无人照料；实现科学养护，避免普通漫灌溉导致的植物死亡；节约宝贵的水资源，使用本品成本课节约水80%左右；无须专门维护，课长期使用，安装、调试方便。2)玻璃、瓷类自动浇水器 玻璃、瓷类自动浇花器又叫自动渗水装置。玻璃制彩色自动浇水器如图c所示： 图c 玻璃制彩色自动浇水器而玻璃、瓷类自动浇水器则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，当自动浇水器部存水自身形成一定压力，当遇到干燥的土壤，水就会至上而下的流出，当突然湿润以后，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，当然也因突然疏松情况决定器具水流速度。玻璃类、瓷类自动渗水器简单介绍：工作原理：特殊的玻璃、瓷构造帮助实现自动渗水功能，既有效避免花儿因为浇水过度导致烂根，又可有效防止花儿缺水；从而大量节约了的浇花用水量。使用方法：把玻璃、瓷底部让水充分浸泡十几分钟，然后往浇花器灌满水，底部插入土壤中；它跟据土壤湿度自动分泌水来满足花儿7天的用水量；若花盆比较大，只需多插几只浇花器就可以。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、军事等领域向其它领域渗透，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到人们的推崇，因此，微电脑控制的电子类自动浇水系统有很好的发展前景。本次毕业设计是设计一种基于AT89C52单片机的盆花自动浇水系统。其主要由单片机、土壤温湿度检测与显示部分、定时器设置与显示部分以及继电器控制浇水电路等部分构成。单片机选用AT89C52单片机，软件选用C语言编程。土壤温湿度检测与显示部分采用温湿度传感器DHT11采集当前的土壤温湿度并通过LCD显示。同时把检测到的信息发给单片机，通过单片机所设计的程序判断是否需要给盆花浇水，若需要浇水，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。定时器设置与显示部分，通过按键开关设置不同的浇水时间段，在时间段以时，单片机驱动浇水系统，开始浇水，如不在时间段，则不浇水。1 设计方案选择1.1温湿度检测模块方案一、采用DS18B20温度传感器和HS1100湿度传感器。DS18B20温度传感器是DALLAS半导体公司生产的DS18B20型单线式智能温度传感器。可广泛用于工业、民用、军事等领域的温湿度测量及控制仪器中。它具有小体积，硬件开销低、抗干扰能力强、精度高、接口方便、远距离传输等特点。1）DS18B20主要性能有：1.独特的单线接口只需一个端口进行通信；2.多个DS18B20可并联在惟一的三线上，可以实现多点组网的功能；3.无须外部元件；4.可通过数据线供电，电压围为3.0V5.5V；5.零待机功耗；6.温度以3位数字显示；7.用户可自定义报警设置；8.电压特性，电源极性接反时，温度计不会因为发热而烧毁，但不能进行正常工作。 2） DS18B20的部结构DS18B20采用3脚PR35封装，如图1.1示。图1.1 DS18B20封装HS1100湿度传感器是基于独立工艺设计的电容元件，具有完全呼唤性，高可靠性和长期稳定性，相应时间迅速的特点。应用于办公自动化，车厢空气质量控制系统等。HS1100湿度传感器的主要特性有：全互换性；在标准环境下不需校正；长时间饱和下快速脱湿；可以自动化焊接，包括波峰焊或水浸；高可靠性与长时间稳定性；专利的固态聚合物结构；可用于线性电压或频率输出回炉；快速反应时间。HS1100是电容式湿度传感器，由于电容不可直接测量，故选用555多谐振电路检测到频率，然后又单片机计算的电容值，再根据电容值算出相应的湿度值。方案一温湿度检测模块的框图如图1.2所示。显示模块STC89C52单片机DS18B20温度传感器HS1100湿度传感器图1.2 方案一温湿度检测模块框图方案二、采用DHT11温湿度传感器。DHT11是一款集温度传感器和湿度传感器于一体的数字信号输出的温湿度复合传感器。传感器部包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，以确保产品具有极高的可靠性和卓越的稳定性。DHT11的主要特性：相对湿度和温度测量；全部校准，数字输出；卓越的长期稳定性；无需额外部件；超长的信号传输距离；超低能耗；4引脚安装；完全互换等。特点：品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比高。方案二温湿度检测模块框图如图1.3所示。STC89C52单片机显示模块DHT11温湿度传感器图1.3 方案二温湿度检测模块框图考虑到该系统要同时测量温度、湿度，而DHT11温湿度传感器具有综合作用，集温度湿度于一体。而且成本低且使用方便。故采用方案二。1.2显示模块方案一、采用LED数码管显示。数码管具有低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、防晒、防潮、防火、防高低温，对外界环境要求低，易于维护，同时精度比较高，操作简单，编程容易，资源占用较少的优点。但数码管存在不足之处，显示容局限，需要外围驱动电路。方案二、采用LCD液晶显示屏显示。LCD具有轻薄短小、耗电量低，平面直角显示以及影响稳定不闪烁，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等优势。特点：成本相对LED较高，显示容也较丰富，且可以与单片机接口直接接线使用。考虑到本系统需要显示时间、温湿度等，显示容比较多。要同时达到同样的显示效果，采用数码管显示可能比使用LCD液晶显示屏的成本要高且电路复杂。目前市场上LCD1602已经十分普遍，LCD1602是两行16字符型液晶显示屏，显示亮度高，且可显示容丰富，故采用LCD1602液晶显示当前的时间、温湿度是最佳方案。本次毕业设计选用STC89C52RC单片机为主要控制芯片，DHT11温湿度传感器进行土壤温湿度检测，时钟芯片DS1302进行定时控制，通过雨