姜娓娓,劉巧平

（延安大學(xué)物理與電子信息學(xué)院，陜西延安，716000）

0 引言

隨著人們生活水平的提高以及生活節(jié)奏的加快誕生了自動(dòng)澆花器這一種園藝用品。早在多年前自動(dòng)澆花器在國(guó)外就普及了，但從國(guó)外進(jìn)口的電子類(lèi)自動(dòng)澆花器昂貴的價(jià)格決定了了它不適用于國(guó)內(nèi)。目前國(guó)內(nèi)陶瓷制作的自動(dòng)澆花器由于價(jià)格低廉而受到人們的喜愛(ài)，但從實(shí)用性來(lái)看遠(yuǎn)不如電子類(lèi)的自動(dòng)澆花器實(shí)用。目前在市面上出售的自動(dòng)澆花器主要有電子類(lèi)自動(dòng)澆花器與玻璃、陶瓷類(lèi)自動(dòng)澆花器。電子類(lèi)自動(dòng)澆花器又稱(chēng)時(shí)控淋水裝置，根據(jù)電源不同分為交流電自動(dòng)澆花器和電池自動(dòng)澆水器兩種。電子類(lèi)自動(dòng)澆花器可控制連續(xù)作業(yè)1分鐘到168個(gè)小時(shí)；每天可以完成十次以上的花作業(yè)，手動(dòng)自動(dòng)兩用，是比較先進(jìn)的系統(tǒng)。而玻璃、陶瓷類(lèi)自動(dòng)澆水系統(tǒng)又稱(chēng)自動(dòng)滲水裝置，它是根據(jù)物理滲水原理而制成的，當(dāng)土壤干燥時(shí)水就會(huì)自動(dòng)流出，這類(lèi)自動(dòng)澆花器的制作工藝不同，其效果也有所差距。

1 設(shè)計(jì)方案

每種植物對(duì)其周?chē)h(huán)境的濕度、溫度要求多有一定的范圍，一旦高于或低于這個(gè)范圍其生長(zhǎng)就會(huì)受到影響。通過(guò)對(duì)植物周?chē)諝獾臐駵囟冗M(jìn)行檢測(cè)，來(lái)進(jìn)行判定是否澆水。當(dāng)周?chē)諝膺^(guò)于干燥時(shí)可以進(jìn)行噴水對(duì)環(huán)境進(jìn)行降溫加濕。主要核心由單片機(jī)和濕溫度傳感器以及控制電路構(gòu)成。其中控制部分選用STC89C51單片機(jī)，空氣濕溫度采集選用DHT11溫濕度傳感器，定時(shí)選用DS1302時(shí)鐘芯片，顯示選用LCD1602液晶顯示。通過(guò)檢測(cè)空氣的濕溫度，對(duì)花卉進(jìn)行適時(shí)適量的澆水。智能澆水部分是通過(guò)單片機(jī)程序設(shè)定澆水的上下限值與DHT11送入單片機(jī)的空氣濕度值相比較，當(dāng)?shù)陀谙孪拗禃r(shí)，單片機(jī)輸出一個(gè)信號(hào)控制電磁閥打開(kāi)，開(kāi)始澆水，高于上限值時(shí)再由單片機(jī)輸出一個(gè)信號(hào)控制電磁閥關(guān)閉，停止?jié)菜?。具體系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

圖1 智能澆水框圖

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)包括空氣濕溫度的采集與顯示系統(tǒng)和定時(shí)器的設(shè)置與顯示系統(tǒng)兩個(gè)系統(tǒng)?？諝馐绞菧囟炔杉陲@示系統(tǒng)是以STC89C51單片機(jī)為核心控制，通過(guò)軟件設(shè)置已完成動(dòng)作。DHT11濕溫度傳感器將檢測(cè)的空氣濕溫度數(shù)據(jù)通過(guò)單片機(jī)的I/O接口傳送到LCD上顯示出來(lái)。同時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)處于智能澆水狀態(tài)下，傳感器所檢測(cè)到的值將于設(shè)定的濕溫度上下線值進(jìn)行比較，若低于下限值，則單片機(jī)發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)，開(kāi)始澆水。若高于上限值，則停止?jié)菜?。定時(shí)器部分是以STC89C51單片機(jī)為控制核心通過(guò)軟件設(shè)置達(dá)到目的要求。通過(guò)按鍵開(kāi)關(guān)對(duì)當(dāng)前時(shí)間以及澆水時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，單片機(jī)從時(shí)鐘芯片DS1302讀入時(shí)間與每天的實(shí)時(shí)時(shí)間，當(dāng)時(shí)間處在所設(shè)置的澆水時(shí)間內(nèi)時(shí)，單片機(jī)發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)，開(kāi)始澆水。否則停止?jié)菜１驹O(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)原理圖

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的澆花模式有兩種選擇：智能澆花與手動(dòng)澆花。系統(tǒng)軟件所實(shí)現(xiàn)的功能是，通過(guò)設(shè)置按鍵次數(shù)來(lái)選擇澆花的方式，若按鍵次數(shù)是奇數(shù)則系統(tǒng)選擇智能澆花，否則為手動(dòng)澆花。智能澆花是由DHT11濕溫度傳感器將感應(yīng)到的空氣濕溫度信號(hào)傳送給單片機(jī)，并通過(guò)單片機(jī)將空氣濕度在LCD液晶屏顯示出來(lái)，同時(shí)與設(shè)定的濕度值所比較，若低于所給值則進(jìn)行澆花，當(dāng)濕度高于所給值停止?jié)不?。手?dòng)澆花是由STC89C51單片機(jī)向時(shí)鐘芯片DS1302讀取實(shí)時(shí)時(shí)間，若與設(shè)定的定時(shí)澆水的時(shí)間相同，則進(jìn)行澆花，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的澆花時(shí)長(zhǎng)后停止?jié)不?，已達(dá)到定時(shí)定量澆花。其中實(shí)時(shí)時(shí)間也可以進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。圖3所示為軟件流程圖。

4 總結(jié)

運(yùn)用單片機(jī)控制技術(shù)并配合傳感器技術(shù)已達(dá)到集空氣濕度采集控制與定時(shí)控制于一體的自動(dòng)澆水系統(tǒng)。在用數(shù)字電路控制自動(dòng)給水系統(tǒng)及時(shí)的給澆水系統(tǒng)供水。整個(gè)設(shè)計(jì)包括空氣濕度的檢測(cè)與控制和實(shí)時(shí)時(shí)間的顯示與定時(shí)控制?？諝鉂穸鹊臋z測(cè)和顯示以SHT11溫濕度傳感器為感應(yīng)部件，將檢測(cè)到的空氣濕度值送給STC89C51單片機(jī)，再由單片機(jī)的I/O口輸出到LCD液晶屏中進(jìn)行顯示。當(dāng)傳感器檢測(cè)到的濕度低于所設(shè)定的濕度值時(shí)，單片機(jī)輸出一個(gè)信號(hào)進(jìn)行澆水，高于設(shè)定的給定值時(shí)停止?jié)菜?。?shí)時(shí)時(shí)間的顯示與定時(shí)控制是由單片機(jī)從時(shí)鐘芯片DS1302讀入年月日與每天的實(shí)時(shí)時(shí)刻，通過(guò)軟件程序設(shè)定定時(shí)澆水的時(shí)間與澆水時(shí)長(zhǎng)，來(lái)進(jìn)行定時(shí)定量的澆水。

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