楊林++何海龍+++周波+++王雪琴+++杜杰

摘 要：文章介紹了一種以STC89C52單片機為主控芯片，HR202濕敏傳感器作為檢測裝置，通過上位機與單片機的藍(lán)牙通信來實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的智能澆花系統(tǒng)。單片機將檢測到的土壤濕度與所設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，通過控制水泵的運行狀態(tài)來實現(xiàn)澆水的動作，以保持土壤的濕度在合適的范圍，達(dá)到實時監(jiān)測土壤濕度的目的。系統(tǒng)的開啟、花卉種類選擇、土壤濕度的設(shè)定與顯示都可通過上位機來控制，極大地方便了人們的生活。

關(guān)鍵詞：濕度傳感器；藍(lán)牙通信；上位機；遠(yuǎn)程控制；單片機

1 概述

本設(shè)計提出了一種基于單片機的可遠(yuǎn)程控制的智能澆花系統(tǒng)解決方案，該系統(tǒng)不僅解決了根據(jù)植物需求自動適量的澆水的問題，其可遠(yuǎn)程控制的功能也讓該系統(tǒng)的應(yīng)用更加智能化。

2 總體設(shè)計

基于單片機的遠(yuǎn)程控制智能澆水系統(tǒng)主要由STC單片機最小系統(tǒng)、濕度傳感器模塊、水泵控制電路、藍(lán)牙傳輸模塊及上位機遠(yuǎn)程控制部分組成，系統(tǒng)通過濕度傳感器模塊采集土壤的濕度值，然后將檢測到的模擬值通過A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字值并送到單片機，單片機會將采集值與設(shè)定閾值進(jìn)行比較處理后，再通過藍(lán)牙傳輸模塊將當(dāng)前濕度值傳送到上位機并顯示出來，若采集值小于設(shè)定值，證明濕度過低，單片機發(fā)出澆水指令，當(dāng)濕度值達(dá)到所設(shè)定閾值，單片機發(fā)送停止?jié)菜噶?，系統(tǒng)還可以通過直接對上位機界面設(shè)置操作來遠(yuǎn)程調(diào)整澆水速度。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

（1）濕度傳感器模塊。該傳感器采用HR202濕敏傳感器，其輸出波形穩(wěn)定，驅(qū)動能力強，工作電壓為3.3V-5V，可直接將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，信號穩(wěn)定，適用環(huán)境廣泛。濕度傳感器模塊用于檢測土壤的濕度，傳感器能實時采集土壤的濕度值，其中自帶的AD轉(zhuǎn)換將濕度模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，此信號通過杜邦線傳送到單片機，供單片機對該信號進(jìn)行處理。（2）水泵電機驅(qū)動模塊。水泵電機驅(qū)動電路如圖2 所示，電路由三極管、二極管及繼電器搭建而成，三極管主要起開關(guān)作用，繼電器線圈兩端并聯(lián)的二極管主要為了防止線圈斷電時感應(yīng)出反向電動勢，當(dāng)單片機I/O口輸出高電平時，三極管導(dǎo)通，同時作為狀態(tài)指示的發(fā)光二極管點亮，集電極產(chǎn)生電流并使繼電器開關(guān)閉合，水泵電機開始工作，由單片機產(chǎn)生的PWM信號作為模塊的輸入，模塊輸出直接連接電機；此系統(tǒng)為了達(dá)到控制澆水速度的功能，就需要對水泵電機進(jìn)行調(diào)速操作，有了電機驅(qū)動就可以通過對三極管實現(xiàn)PWM（脈沖寬度調(diào)制）調(diào)速。使用PWM調(diào)速能極大的提高整個電路的效率，而高的效率意味著對能源的節(jié)省。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

（1）單片機部分。STC89C52單片機軟件部分的設(shè)計，具體流程圖如圖3所示。系統(tǒng)首先對程序進(jìn)行初始化，接著等待上位機發(fā)送相關(guān)指令，接收指令成功后，對程序相關(guān)設(shè)定參數(shù)進(jìn)行更新（包括土壤濕度、花卉種類、澆花速度等），之后開始檢測土壤濕度，在將當(dāng)前濕度檢測值傳回上位機后，系統(tǒng)將把檢測值與設(shè)定值進(jìn)行比較，當(dāng)檢測值低于設(shè)定值時，單片機使能I/O口驅(qū)動水泵電機工作，土壤濕度將隨著水分的增加而增加，一直到檢測值大于設(shè)定值時，水泵停止工作。此時，花卉將處于適宜的生長環(huán)境中。

（2）上位機部分。上位機界面編譯環(huán)境：VS2010，編譯工具：C#，上位機主要用于與單片機的數(shù)據(jù)通信，傳輸用戶所設(shè)定的相關(guān)參數(shù)值，實現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制功能。此系統(tǒng)上位機界面主要包括花卉種類、土壤濕度、澆水速度、設(shè)備啟動等選項，分別用于用戶對不同花卉的相關(guān)參數(shù)的設(shè)置和系統(tǒng)運行狀態(tài)的控制，此外，該界面還設(shè)計了當(dāng)前土壤濕度顯示欄，用于用戶對當(dāng)前土壤濕度值進(jìn)行實時的監(jiān)測。

5 結(jié)束語

本次設(shè)計采用上位機與單片機相結(jié)合的方式，設(shè)計了一款可遠(yuǎn)程控制的智能澆花系統(tǒng)。人們通過上位機的人機交互界面可對所澆花的種類，土壤的濕度，澆水的速度進(jìn)行設(shè)置并發(fā)出系統(tǒng)是否運行的指令，實現(xiàn)了系統(tǒng)的可遠(yuǎn)程控制和對植物所生長的土壤濕度實時監(jiān)測的功能，真正的讓系統(tǒng)可根據(jù)植物的需求對其進(jìn)行適時適量的澆水，讓植物生長在適宜的環(huán)境。該系統(tǒng)操作簡單，方便高效，只需要用戶設(shè)置好相關(guān)植物生長最適宜的土壤濕度、澆水速度即可。

本系統(tǒng)就實用性與環(huán)保性角度出發(fā)，既可以放置于陽臺、寢室，也可用于花卉種植戶的大棚、草坪上，不僅極大給人們的生活帶來便利，而且充分利用了水資源，符合當(dāng)代人以節(jié)能為主的可持續(xù)發(fā)展觀念。

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