基于手機遙控的智能澆灌系統設計研究

郭 帥，寧禮佳，鮑玉冬，史松卓

(東北林業大學，黑龍江哈爾濱 150040)

隨著生活水平的提高，對于智能的要求越來越高，伴隨著手機已經離不開人們的生活，如何將智能控制與手機聯系起來成為一個非常熱門的話題。此次設計以澆灌系統為設計基礎，實現手機遙控智能控制，為以后手機智能遙控的研究奠定基礎。

越來越多的人喜歡在室內種植花草，以美化環境和凈化空氣。植物的生存離不開水分，需要定期澆灌。但由于諸多原因植物不能及時補充水分。另外，有些植物對濕度的要求很高，人為地過度澆水，植物的根莖容易腐爛，從而影響到植物的正常生長。因此，對于自動智能澆灌系統的研究具有重要的意義。

近些年來，國內外許多學者對植物自動澆灌進行了大量研究，取得了一些成果［1－21］，其中比較典型的成果有張兆明的基于AT89S52的家庭智能澆花器的設計、袁騰等的基于單片機原理的可定時自動澆花器等。但從應用現狀來看，現有對植物澆灌一般利用單片機控制定時定量對植物進行澆灌，自動化水平較低，這樣不僅費時費力、浪費水資源，而且澆灌的準確度很低。隨著手機在人們生活中的普及，利用手機進行遠程智能控制顯得尤為必要，作為更人性化方式，利用手機智能控制澆灌在現實生產中會推廣應用。

1 工作原理

此次設計的目的為設計一種基于手機遙控的智能澆灌系統，其可以利用手機對澆灌系統進行控制，使澆灌過程更簡單、精準，而且更節約水資源，有利于對人工的合理應用和植物生長。圖1所示為該系統的組成框圖，溫濕度傳感器進行植物狀態監測，并將狀態發送給單片機，單片機根據所收到的數據進行分析，然后發送短信給人們手機，手機接收短信便知道植物狀態，并且通過短信回復可以控制系統工作。

2 硬件電路設計

2.1 土壤溫濕度監測電路 該設計采用AM2302型溫濕度傳感器，該傳感器超低能耗，傳輸距離遠，全部自動化校準，采用電容式濕敏元件，完全互換，標準數字單總線輸出，卓越的長期穩定性，采用高精度測溫元件;相對濕度精度±2%RH，相對溫度±0.5℃;可直接與單片機連接使用，適合在溫室大棚、花卉市場、居家小陽臺等監測土壤溫濕度的環境使用。其連接電路如圖2所示。

圖1 手機遙控智能澆灌系統組成

圖2 溫濕度傳感器連接電路示意

2.2 澆灌與通風控制電路 澆灌水泵與通風電機采用相同型號的24 V交流電機，以便以后維修統一方便。圖3所示為電機控制電路，三級管接到P1.1口上，通過編程控制P1.1高低電平高低便可以控制繼電器吸合與斷開，從而控制電機工作狀態;繼電器線圈兩端并聯1個IN4148二極管，用于吸收和釋放繼電器線圈斷電時產生的反向電動勢，防止反向電動勢擊穿三極管造成電路問題;另外，在電路上添加LED指示燈，以便更直觀地了解繼電器工作狀態。

圖3 電機控制連接電路示意

2.3 TC35智能短信模塊連接電路 TC35是西門子公司推出的一種完整的無線GSM模塊，它以GSM網絡作為無線傳輸網絡，不受地域、線路等影響，且運行成本低。其主要通過串口與單片機進行連接，從而單片機實現對TC35的控制。由于考慮到設計接口的簡單性，并且可以和單片機的UART進行連接，所以采用兩線連接(TXD、RXD)，如圖4所示。

圖4 TC35與單片機連接電路示意

3 軟件設計

系統軟件設計包括初始化函數、溫濕度傳感器檢測子程序、數據分析處理控制電機子程序、TC35發短信程序、TC35收短信程序等。圖5所示為土壤濕度檢測并進行澆灌程序流程圖，開機首先進行初始化，系統實時監測土壤濕度，當土壤濕度低于設定值時，單片機就給手機模塊發指令，啟動澆花，當澆花足夠時即土壤濕度傳感器檢測達到指標時，自動斷開水泵。同理，對于土壤溫度檢測程序也是如此設計。

圖5 土壤濕度檢測并進行澆灌程序流程

4 小結

該設計采用STC12C5608AD型單片機作為控制芯片，TC35作為人機通訊模塊，通過GSM短信模式與手機通訊，達到智能澆灌的目的。該系統可以實時監測土壤溫濕度變化，并且將實際情況與程序中設置的狀態進行比較，當實際情況不滿足設定要求時會發短信給人們，人們通過短信知道植物狀況，并且通過回復短信可以控制系統工作。經實際試驗證明，該系統試驗效果良好，達到預期目的。該系統的設計成功，在日后智能家居研究中可起到拋磚引玉的作用，在此基礎上進行的改進與試驗可以在新世紀將智能家居提升到更高檔次。

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