基于单片机的室内智能浇花系统设计
徐慧芳， 何雨阳， 易栋霖
【摘 要】 本文以STC89C51单片机为控制芯片， 设计了一款智能浇花系统. 该系统由单片机最小系统、 电源电路、 土壤湿度检测电路、 按键电路、 显示电路、 继电器及水泵等组成. 利用LCD显示屏显示花卉预设湿度值和当前检测湿度值， 并可以通过按键调整预设湿度值及控制采用手动/自动浇花， 实现了智能浇花. 经实物制作及使用验证， 该系统操作简单、 使用方便， 具有较高的实用价值.
【期刊名称】洛阳师范学院学报 【年(卷),期】2024(037)002 【总页数】3
【关键词】 单片机； 土壤湿度传感器； 智能浇花； 按键
随着人们生活水平的不断提高， 越来越多的人喜欢在家里种植花卉等植物. 但是， 相当一部分人们没有充足的时间和精力来打理， 特别是长期不在家时， 家里植物会因缺乏水分而枯萎甚至死亡. 因此， 笔者考虑设计并实现一款智能浇花系统， 它能检测土壤湿度， 并自动浇水.
目前市场上有一些自动浇花系统[1-4]， 一类是玻璃、 陶瓷类自动浇花系统， 它是一种自动渗水装置. 它在内部存水， 利用水压来自动浇水， 但其无法准确判断土壤湿度； 另一类是盆栽自动浇花器， 但是价格较贵， 且大多数是定时定量浇水， 也不跟根据土壤湿度来调节浇水量； 还有一类是使用单片机控制， 并通过土壤湿度传感器调节浇水量， 但是价格更贵. 据此， 本文考虑设计并实现一种低成本、 智能的微灌系统. 该系统不但可以实现根据土壤湿度自动调节
浇水量， 而且还能实现将水均匀的喷洒到植物上，
1 系统方案设计
系统以STC89C51单片机作为核心控制芯片， 由电源电路、 土壤湿度检测电路、 按键电路、 显示电路、 继电器及水泵等组成. 系统框图如图1所示. 系统利用湿度传感器来检测土壤湿度， 首先将湿度传感器传回的信号经A/D转换后变成数字信号， 然后由单片机采集并进行分析和处理， 最后输出控制信号， 控制继电器工作方式， 进而调节水泵的工作， 从而达到智能浇花的目的.
2 系统硬件设计
2.1 土壤湿度检测电路
系统土壤湿度检测电路由土壤湿度传感器和A/D转换电路构成， 本文选择YL-69土壤湿度传感器来检测土壤湿度. YL-69为湿敏电阻式湿度传感器， 电路图如图2所示. 该传感器工作电压为3.3～5V， 其结构简单， 测量精度较高， 可以把湿度信息输出为模拟量， 之后可由A/D转换后成数字信号， 再由单片机采集并进行分析和处理.
在A/D转换电路方面， 本文选择了ADC0832A/D转换芯片. 其分辨率为8位， 最高分辨率可达256级， 可以适应一般的模拟量转换要求. 其内部电源输入与参考电压的复用， 使得芯片的模拟电压输入在0～5V之间. 芯片转换时间仅为32μS， 并具有双数据输出功能， 可以减少数据误差， 且稳定性能强. 独立的芯片能使输入、 多器件挂接和处理器控制变得更加方便. A/D转换的电路图如图3所示.
2.2 继电器控制电路
继电器相当于开关， 它由控制线圈、 触点簧片、 衔铁和铁芯构成的. 其利用电
流的磁效应来控制电路， 三极管与单片机的p16接口相连， 当被置于高电平时， 继电器就会工作,进而控制水泵出水[5]. 继电器控制电路如图4所示. 2.3 显示电路
此部分使用LCD1602作为其显示屏. 将8位I/O接口和液晶模块的8位数据段相连接， 3位控制口分别与液晶模块的RS、 R/W、 E相连， 8位数据I/O接口与STC89C51单片机的PO口相连， P20、 P21、 P22分别与RS、 R/W、 E相连， 可实现其正常工作. 显示屏实时显示植物的预设湿度和当前土壤湿度. 其电路图如图5所示. 2.4 按键电路
按键电路控制整个系统模式的选择和湿度检测的标准. 一共有三个按键， 分别为S1:设置/保存， S2:增加/模式切换， S3:减少/手动灌溉检测.
默认为自动模式， 当传感器检测湿度小于设定湿度时， 水泵就会开始抽水并灌溉， 直到检测后的湿度等于设定值.
正常状态下按下S2键可切换为手动模式， 此时， 按S3键可以减少出水量， 按S2键可以增加出水量. 按下S1键后将会进入湿度设定模式， 然后按下S2可增加设定的值， S3反之. 结束后按S1可保存并退出湿度模式. 按键电路如图6所示. 2.5 电源电路
本系统工作电压为+5V， 电源电路如图7所示， 其主要由二极管、 稳压器和电容组成[6]. 其将+12V电压通过二极管滤波， 再经LM1117稳压器稳压后， 可以提供5V的电压给单片机工作， 其中二极管具有单向导电性， 能够保护电路.
基于单片机的室内智能浇花系统设计
