智能滴灌花盆控制器的研制

（淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，淮安，223003）

智能滴灌花盆控制器的研制

王海燕,高之圣

（淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，淮安，223003）

利用傳感技術(shù)和滴灌技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一款智能滴灌花盆控制器。以MCU為控制核心，通過(guò)土壤型濕度傳感器、溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤濕度、環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及智能控制。適用于無(wú)水陽(yáng)臺(tái)、居室及辦公室等場(chǎng)所植物花卉的管理，能給上班族帶來(lái)很多方便，只要預(yù)先設(shè)置好參數(shù)，即使主人長(zhǎng)期出差智能滴灌花盆控制器也可以對(duì)植物進(jìn)行有效監(jiān)控管理。

傳感技術(shù)；滴灌技術(shù)；MCU；花盆；智能控制

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活節(jié)奏越來(lái)越快，對(duì)于經(jīng)常在外出差、工作繁忙的人們來(lái)說(shuō)，或許他們愛(ài)好養(yǎng)花種草，可是繁忙的工作使他們無(wú)暇顧及這些生活瑣事，從而使得花草因無(wú)人及時(shí)管理而枯死，這給人們帶來(lái)了諸多不便和遺憾。本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的智能滴灌花盆控制器是利用傳感技術(shù)和智能滴灌技術(shù)實(shí)現(xiàn)的一款智能滴灌花盆控制器。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

系統(tǒng)控制單元是以單片機(jī)為控制核心，外圍電路主要包括:電源電路、鍵盤(pán)電路、指示燈驅(qū)動(dòng)、LCD顯示電路、環(huán)境溫度檢測(cè)電路、土壤濕度檢測(cè)電路、電磁閥驅(qū)動(dòng)電路及報(bào)警電路等。系統(tǒng)方案框圖如圖1所示：

2 系統(tǒng)核心電路設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)主控電路設(shè)計(jì)

主控模塊采用國(guó)產(chǎn)宏晶科技公司推出的新一代高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)STC12C5A60S2作為主控芯片，它是一種低功耗，8位CMOS工藝處理器，片內(nèi)資源豐富，具有高速A/D及在線可編程Flash存儲(chǔ)器，使用非常方便，性價(jià)比高。

圖1 系統(tǒng)方案框圖

圖2 土壤濕度檢測(cè)接口電路

2.2 土壤濕度檢測(cè)電路

土壤濕度檢測(cè)電路采用了傳感器（FC-28）。這是一個(gè)簡(jiǎn)易的水分傳感器可用于檢測(cè)土壤的水分，當(dāng)土壤缺水時(shí)，模塊輸出一個(gè)高電平，反之輸出低電平。放在空氣中電壓最低為0V，放在土中根據(jù)土壤濕度傳感器的電阻值的變化而發(fā)生電壓變化，將檢測(cè)到的電壓信號(hào)送入AD，根據(jù)電壓大小來(lái)確定土壤的濕度，并送入顯示。

2.3 溫度檢測(cè)電路

測(cè)溫檢測(cè)電路主要運(yùn)用PN結(jié)來(lái)檢測(cè)環(huán)境的溫度信號(hào)。選用的是二極管IN4148，利用的是PN結(jié)的溫度特性，即溫度越高二極管的導(dǎo)通電壓越低。當(dāng)經(jīng)過(guò)二極管的電流恒定在1mA時(shí)，溫度每升高1℃，則二極管的導(dǎo)通電壓將降低約2~2.5mv；反之，溫度每降低1℃，二極管的導(dǎo)通電壓升高約2~2.5mV。為了使流過(guò)二極管的電流恒定在1mA，此時(shí)二極管的溫度變化呈近似線性關(guān)系，故根據(jù)需要設(shè)計(jì)恒流源電路。

2.4 報(bào)警電路設(shè)計(jì)

報(bào)警電路主要由一個(gè)蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，主要作用是當(dāng)蓄水池缺水用來(lái)發(fā)聲告警，提醒主人加水。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行需要配合正確的程序才能正常工作。系統(tǒng)上電后，首先進(jìn)行初始化，包括溫度、濕度的預(yù)設(shè)值的設(shè)置，接著同時(shí)進(jìn)行花盆土壤濕度、溫度信息的檢測(cè)，判斷花盆是否缺少，若花盆缺水，則開(kāi)啟電磁閥對(duì)蓄水池放水，進(jìn)行正常的澆水操作，當(dāng)檢測(cè)到，花盆中土壤濕度在達(dá)到預(yù)設(shè)范圍時(shí)，停止放水過(guò)程。

圖3 環(huán)境溫度檢測(cè)電路

4 測(cè)試數(shù)據(jù)與分析

實(shí)驗(yàn)表明，電路通電后濕度比為10%時(shí)的電壓為0.48 V，濕度比為98%時(shí)的最大電壓為4.8V。根據(jù)測(cè)量結(jié)果分析，檢測(cè)到的土壤濕度越大，濕度傳感器輸出電壓越大。

5 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)證明，以環(huán)境溫度、花卉土壤濕度等外界環(huán)境為控制器的輸入?yún)?shù)，比單純依靠的主人觀察更合理，具有實(shí)用、省心、省力等優(yōu)點(diǎn)，還可實(shí)現(xiàn)短期無(wú)人看管花卉而自動(dòng)灌溉。新型智能滴灌花盆控制器能夠把景觀藝術(shù)和節(jié)水灌溉聯(lián)系在一起，實(shí)現(xiàn)了花盆的自動(dòng)灌溉和施肥，解決了人們工作之余享受漂亮花卉，本系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。這一設(shè)計(jì)還可以進(jìn)一步推廣到設(shè)施農(nóng)業(yè)中的盆栽作物，促進(jìn)設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展，給設(shè)施農(nóng)業(yè)栽培提供一個(gè)新的思路。

[1] 宋鳳娟,付侃,薛雅麗.STC12C5A60S2單片機(jī)高速A/D轉(zhuǎn)換方法[J]. 煤礦機(jī)械,2010,(6):219-221.

[2] 方澤鵬,黃雙萍,陳仲濤.基于單片機(jī)的花盆土壤濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備,2013,(4):41-45.

[3] 韓晨燕,封維忠,施山菁,申斌.基于FDR原理的土壤濕度實(shí)時(shí)監(jiān)控灌溉系統(tǒng)[J].節(jié)水灌溉,2012,(6):75-77.

Development of intelligent drip irrigation flowerpot controller

Wang Haiyan，Gao Zhisheng
(Huaian College of Information Technology,Huaian，223003)

Realize the use of sensor technology and drip irrigation technique of a intelligent drip irrigation flowerpot controller.With single chip microcomputer as control core,through the soil humidity sensor,temperature sensor,realize real-time monitoring and intelligent control of soil moisture,ambient temperature.Applicable to non water balcony,bedroom and office management of plant flowers,can bring a lot of convenience to commuters,as long as the preset parameters,even if the owner to long-term business intelligent drip irrigation flowerpot controller can also be effective monitoring and management of plant.

Sensor technology;Drip irrigation technology;MCU;Flowerpot;Intelligent control

TP273.5

A

高之圣（1978-），男，研究生，主要從事嵌入式系統(tǒng)控制方面的教學(xué)和研究。

省級(jí)創(chuàng)新項(xiàng)目。