基于單片機的自動澆花系統(tǒng)設(shè)計.doc

科技論壇2014 年 12 期基于單片機的自動澆花系統(tǒng)設(shè)計楊杜鵑（西南交通大學(xué)機械工程學(xué)院 四川 成都 611756）【摘 要】本系 以 STC12C5A60S2 片機 核心，通 DHT11 溫濕度 感器 土壤的溫濕度， 片機判斷濕度是否低于下限， 而控制 器是否 合， 磁 是否被接通，從而 自 地 植物 水。 就可以有效地幫助人 及 地 植物 適量的水，促 植物正常生 ?！娟P(guān)鍵詞】溫濕度 感器; 片機;控制; 器; 磁 0.引言生活中， 許多人都喜歡在家中種一些植物來凈化空氣和陶冶情操。 能讓植物正常生長，是人們所希望的。 生物的生長都離不開水，植物的正常生長當(dāng)然也離不開水，必須及時澆水，并且澆水不能過多也不能過少，必須適量。 現(xiàn)實生活中，人們給植物澆水，往往都是憑著感覺和經(jīng)驗，這樣并不能保證給植物澆了適量的水。 甚至有的時候，家中無人，植物只能自生自滅?；趩纹瑱C的自動澆花系統(tǒng)，能夠?qū)崟r地檢測土壤溫濕度，及時地給植物澆適量的水。 既能解決人們不在家，植物自生自滅的問題，還能有效解決澆水量的問題。 從而保證植物的正常生長，給人們帶來很大的幫助。1.系統(tǒng)組成本系統(tǒng)由 4 個模塊組成： 土壤溫濕度檢測模塊、LCD1602 液晶顯示模塊、單片機控制模塊和澆水模塊構(gòu)成。1.1 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。 并且該傳感器體積超小、功耗極低、信號傳輸距離可達 20 米以上，能為本系統(tǒng)提供準確、實時的土壤溫濕度信息。1.2 LCD 1602 液晶顯示器LCD 1602 液晶顯示器具有微功耗 、體積小 、超薄輕巧 、價格低等優(yōu)點，同時 LCD 可以顯示字母、數(shù)字符號，還可以顯示中文字型，顯示內(nèi)容非常豐富。 總的來說，LCD 既能清晰地顯示 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器檢測到的溫濕度，還能節(jié)約成本，能很好地幫助系統(tǒng)實現(xiàn)功能。1.3 STC12C5A60S2 單片機STC12C5A60S2 單片機是高速 、 低功耗 、 超強抗干擾的新一代 8051 單片機 ，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度比 8051 單片機快 8-12 倍。 因此，該單片非常滿足本系統(tǒng)的設(shè)計要求。1.4 電磁閥電磁閥可以配合不同的電路來實現(xiàn)預(yù)期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠保證。 通電時，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。本系統(tǒng)采用電磁閥的額定電壓為 DC12V，因此，還用了一個變壓器，將 220V 的交流電變成 12V 的直流電，從而給電磁閥供電。本系統(tǒng)中， 電磁閥與繼電器串聯(lián)起來受單片機控制， 構(gòu)成澆水模塊。 該模塊結(jié)構(gòu)簡單，只需要將電磁閥接在水龍頭上，便可實現(xiàn)澆水。2.系統(tǒng)工作過程耗模式轉(zhuǎn)變成高速模式， 等待單片機開始信號結(jié)束后，DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號，送出 40bit 的數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次信號采集。 如果沒有接受到單片機發(fā)送的開始信號，DHT11 不會主動進行溫濕度采集， 采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。 DHT11 測量分辨率分別為 8bit （溫度）和8bit（濕度 ）。2.2 LCD 顯示當(dāng)前土壤的溫濕度通過編程， 使單片機將接收到的 DHT11 檢測到的土壤的溫濕度在 LCD1602 上顯示。 DHT11 不斷檢測土壤溫濕度，單片機不斷接收數(shù)據(jù)，LCD 上顯示的溫濕度數(shù)據(jù)不斷更新。 用戶可以通過 LCD 顯示屏上的數(shù)據(jù)了解當(dāng)前土壤的溫濕度情況。2.3 單片機控制澆水本系統(tǒng)是根據(jù)土壤的濕度情況來澆水的。 單片機將接收到的濕度數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)定的植物正常生長所需要的濕度值 （本系統(tǒng)設(shè)為 55%）進行比較，若濕度大于 55%，則單片機控制繼電器斷開，電磁閥不被接通。 于是，沒有對植物澆水。 若濕度小于 55%，則單片機控制繼電器閉合，電磁閥被接通。 于是，對植物進行澆水。閉環(huán)系統(tǒng)相對開環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點是：在反饋控制系統(tǒng)中，不管出于什么原因（外部擾動或系統(tǒng)內(nèi)部變化），要被控制量偏離規(guī)定值，就會產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用去消除偏差。 本系統(tǒng)就是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。 當(dāng)單片機接受到 DHT11 檢測的土壤濕度小于 55%時， 就會控制繼電器閉合，使電磁閥接通，開始澆水。 澆水的過程中，土壤的濕度在不斷增加，直到增加到 55%時，單片機就會控制繼電器斷開，電磁閥不被接通，停止?jié)菜?。如果采用計算需要澆多少水的方法，就是開環(huán)控制，缺點就是，系統(tǒng)很有可能由于系統(tǒng)外部或內(nèi)部因素使最后的澆水量沒有達到所計算的澆水量，不能實現(xiàn)準確澆水。 這樣進一步說明，本系統(tǒng)采用閉環(huán)控制的方法是非常正確的，能夠準確實現(xiàn)給植物澆適量的水。3.總結(jié)單片機是一種集成電路芯片，我們?nèi)粘Ｉ畹暮芏嗉译姰a(chǎn)品中都有單片機的控制， 在工業(yè)生產(chǎn)中更是有單片機在其中發(fā)揮重要作用。本系統(tǒng)正是單片機在生活中的應(yīng)用。 通過單片機判斷 DHT11 采集到的土壤濕度值來判斷是否需要給植物澆水，方便人們生活。本系統(tǒng)體積小，不會占太大空間。 而且，本系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制，無人操作，可以節(jié)省人們的時間和精力，方便人們的生活。 本系統(tǒng)也可以進一步改進，應(yīng)用于大型植物種植基地?？啤緟⒖嘉墨I】1趙麗，張春林基于單片機的智能澆花系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 長春大學(xué)學(xué)報N2012-62.1 土壤溫濕度采集2劉明真，陳鴻基于單片機智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)設(shè)計J.學(xué)術(shù)問題研究 ，2010(1):將 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器放入土中，檢測當(dāng)前土壤的溫濕度，75-80并把數(shù)據(jù)傳給單片機。單片機發(fā)送一次開始信號后，DHT11從低功3尹發(fā)根果蔬膨化干燥監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計J.農(nóng)機化研究，2011(8):85-88（上接第 113 頁）油機的運行過程中，節(jié)約型能源的使用是非常有必要性的。4.結(jié)語隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，船舶行業(yè)也呈現(xiàn)不斷發(fā)展的趨勢，但是目前，在柴油機的管理與維護方面仍然存在著很多不足，這就需要采取合理的、科學(xué)的、完善的措施對其進行相應(yīng)的改善與提高，進一步促進船舶事業(yè)的發(fā)展?？啤緟⒖嘉墨I】1王向相,陳鑫,周海松,許慶峰,劉彩霞.船用應(yīng)急發(fā)電機組用柴油機的應(yīng)用研究J.科技信息，2011(20)2王勤鵬,楊建國,余永華.船用低速柴油機電控系統(tǒng)控制策略試驗研究J.哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報，2013(11)3劉利軍,吳朝暉,李帆.Abaqus 在船用柴油機研發(fā)中的應(yīng)用J.計算機輔助工程，2013(S2)225