王林生　王臻卓

摘 要：針對(duì)目前人們由于出差、旅游等原因?qū)е屡柙晕礉菜媾R枯死的問題，本文提出采用HT66F0185單片機(jī)、SHT-11濕度傳感器和ZXGM18無線模塊組成的智能盆栽澆花機(jī)。針對(duì)不同的盆栽，不同的人群，本文設(shè)計(jì)了手動(dòng)澆花模式、自動(dòng)澆花模式、利用GPRS網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制澆花模式三種，人們可以根據(jù)自己的具體情況采用這三種控制方式中的一種對(duì)盆栽的澆水時(shí)間和量進(jìn)行智能控制，使?jié)不ㄗ兊酶茖W(xué)。該設(shè)備智能化高，性價(jià)比相對(duì)同類產(chǎn)品高，是居家養(yǎng)盆栽的理想設(shè)備。

關(guān)鍵詞：盆栽澆花機(jī)；單片機(jī)；智能控制

中圖分類號(hào)：TP391.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：Potted plants will wither up and die for lack of water when their owners are out of town for business or holiday.With this problem in hand，the paper implements an intelligent watering machine by adopting the HT66F0185 microcontroller，the SHT-11 humidity sensor and the ZXGM18 wireless modules.In order to meet the requirements of different plants and users，the paper designs three watering modes，including manual watering，automatic watering，and GPRS remote-controlled watering.Users can choose any of these three modes to intelligently control the watering time and the amount，which makes watering more scientific.It is an ideal watering machine for growing potted plants，with high intelligence and high cost performance.

Keywords：watering potted plants machine；microcontroller； intelligent control

1 引言（Introduction）

盆栽澆水量能否做到適時(shí)適量，是養(yǎng)花成敗的關(guān)鍵。但是，現(xiàn)實(shí)生活中人們總是會(huì)有無暇顧及的時(shí)候，比如工作太忙或者出差、旅游等，盆栽會(huì)因幾天未澆水而面臨枯死的危險(xiǎn)，尤其是夏天。針對(duì)以上問題，筆者以合泰公司的產(chǎn)品HT66F0185為控制器，以中興的ZXGM18為傳輸模塊制作了智能盆栽澆花機(jī)，該設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)家中無人時(shí)，根據(jù)傳感器檢測(cè)到的濕度對(duì)盆栽進(jìn)行定量澆水，或養(yǎng)花人通過手機(jī)發(fā)送定時(shí)和定量的指令進(jìn)行澆花。該設(shè)備可以解除養(yǎng)花人因工作繁忙或出差而不能澆花的后顧之憂，是養(yǎng)盆栽的理想設(shè)備[1]。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)（Overall system architecture design）

智能盆栽澆花機(jī)包括主控模塊、土壤檢測(cè)模塊、時(shí)鐘控制模塊、水泵控制模塊和流量檢測(cè)模塊。針對(duì)不同的花卉，設(shè)計(jì)了三種控制方式：一種是手動(dòng)澆花模式，養(yǎng)花人按下開始按鈕，即可澆水，按下停止按鈕，或者等待濕度傳感器發(fā)過來停止信號(hào)，停止?jié)不ǎ坏诙N是利用濕度傳感器檢測(cè)盆栽的濕度，當(dāng)濕度低于設(shè)定值時(shí)，進(jìn)行澆花，當(dāng)?shù)扔诨蚋哂谠O(shè)定值時(shí)，停止?jié)不ǎ坏谌N利用手機(jī)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送定時(shí)定量澆花命令，澆花機(jī)依靠ZXGM18模塊接收命令，然后開始澆花，達(dá)到設(shè)定量時(shí)停止?jié)不?，三種方式適合不同的花卉，方便不同人群使用，達(dá)到提高效率并降低人工成本的目的。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)（Hardware circuit design）

3.1 電機(jī)運(yùn)行及檢測(cè)電路

當(dāng)LED3綠色指示燈亮起來時(shí)進(jìn)入手動(dòng)澆花模式下，按下K2按鈕，單片機(jī)接收到指令，驅(qū)動(dòng)電機(jī)，帶動(dòng)水泵進(jìn)行澆花，養(yǎng)花人可以根據(jù)不同盆栽和自己的經(jīng)驗(yàn)決定澆水的多少，再次按下K2按鈕，停止?jié)不ǎ划?dāng)LED2指示燈亮起LED3燈熄滅時(shí)進(jìn)入傳感器檢測(cè)模式，利用濕度傳感器（選用SHT-11濕度傳感器）檢測(cè)盆栽的濕度，采集的濕度傳送到單片機(jī)，當(dāng)濕度低于設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)接收指令，驅(qū)動(dòng)電機(jī)，帶動(dòng)水泵進(jìn)行澆花，當(dāng)傳感器檢測(cè)到盆栽的濕度高于設(shè)定值時(shí)，停止?jié)不ǎ划?dāng)LED2指示燈閃爍時(shí)進(jìn)入無線控制模式，手機(jī)發(fā)送AT指令，澆花機(jī)上的GSM模塊接收指令，然后把指令發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)接收到的指令驅(qū)動(dòng)電機(jī)，帶動(dòng)水泵，定時(shí)定量進(jìn)行澆花，具體電路如圖2所示[2]。

3.2 無線模塊設(shè)計(jì)

無線模塊采用中興的ZXGM18模塊，主要實(shí)現(xiàn)手機(jī)端和澆花終端的通信，手機(jī)端發(fā)送AT指令，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送給澆花終端的無線模塊，無線模塊接收到指令后，把指令通過串口通信發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)接收指令后驅(qū)動(dòng)電機(jī)、帶到水泵進(jìn)行澆花，從而實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制。

3.3 DC-DC電路設(shè)計(jì)

該DC-DC降壓電路將12V降到5V，若采用普通的三端穩(wěn)壓器，如果負(fù)載功率大時(shí)，三端穩(wěn)壓器的發(fā)熱量會(huì)比較大，因此該電路比普通和LDO的穩(wěn)壓電路效率高，而且發(fā)熱量小。

4 軟件設(shè)計(jì)（Software design）

4.1 系統(tǒng)主程序

澆花機(jī)主要是在單片機(jī)的控制下，對(duì)無線模塊接收到的指令，或根據(jù)傳感器的檢測(cè)結(jié)果，或根據(jù)主控板上的指令進(jìn)行分析，驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制水泵，以達(dá)到控制水流，實(shí)現(xiàn)智能澆花。智能澆花機(jī)主程序軟流程圖如圖4所示[3]。

4.2 無線傳輸程序設(shè)計(jì)

無線模塊主要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接和對(duì)澆花終端發(fā)送指令，指令采用AT指令，同時(shí)依據(jù)GSM技術(shù)要求，數(shù)據(jù)格式采用文本方式，該格式發(fā)送簡(jiǎn)單可靠。

（1）通信協(xié)議：電壓5VDC，波特率9600，1個(gè)起始位，1個(gè)停止位，無校驗(yàn)位，半雙工方式；一幀中的字節(jié)發(fā)送間隔不超過25個(gè)字節(jié)；幀與幀之間的發(fā)送間隔應(yīng)大于1s；幀與返回狀態(tài)幀之間的間隔約10s[4]。

（2）不同類型幀格式：大寫英文字符串。

控制命令：ON：開機(jī)；OFF：關(guān)機(jī)；RUN：開始澆花；STOP：停止?jié)不?；SOIL：查詢土壤濕度。

5 結(jié)論（Conclusion）

該作品采用了三種控制方式：手動(dòng)澆花模式、傳感器檢測(cè)模式和無線控制模式，對(duì)盆栽進(jìn)行智能定時(shí)定量澆水，當(dāng)

土壤濕度達(dá)到一定值時(shí)，澆水系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止?jié)菜苊鉂菜^量，讓以前憑感覺澆水多少變得具體。采用DC-DC電路設(shè)計(jì)讓電源的電壓功耗更小，性能更優(yōu)。同時(shí)集成和智能化程度高，價(jià)錢相對(duì)目前市場(chǎng)的澆花機(jī)便宜很多，操作方法新穎，其市場(chǎng)前景和經(jīng)濟(jì)效益非常廣闊。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 張娜，等.智能花盆的研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2016（01）：174-176.

[2] 張鵬，等.基于LPC1768的智能澆花機(jī)器人設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2015（03）：86-87.

[3] 周程，朱兆優(yōu)，劉雪楓.基于ATmega128的智能澆花機(jī)的設(shè)計(jì)[J].電子質(zhì)量，2014（04）：41-43.

[4] 朱靜宜.基于可穿戴設(shè)備智慧養(yǎng)老服務(wù)平臺(tái)的構(gòu)建[J].軟件工程，2016（01）：39-41.

作者簡(jiǎn)介：

王林生（1981-），男，碩士，講師.研究領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)控制技術(shù).

王臻卓（1985-），女，碩士，講師.研究領(lǐng)域：電氣自動(dòng)化.