基于單片機的遠程控制智能澆水系統

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牙通信來實現遠程控制的智能澆花系統。單片機將檢測到的土壤濕度與所設定的閾值進行比較，通過控制水泵的運行狀態來實現澆水的動作，以保持土壤的濕度在合適的范圍，達到實時監測土壤濕度的目的。系統的開啟、花卉種類選擇、土壤濕度的設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。

關鍵詞：濕度傳感器；藍牙通信；上位機；遠程控制；單片機

1 概述

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

2 總體設計

基于單片機的遠程控制智能澆水系統主要由STC單片機最小系統、濕度傳感器模塊、水泵控制電路、藍牙傳輸模塊及上位機遠程控制部分組成，系統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轉換模塊轉換為數字值并送到單片機，單片機會將采集值與設定閾值進行比較處理后，再通過藍牙傳輸模塊將當前濕度值傳送到上位機并顯示出來，若采集值小于設定值，證明濕度過低，單片機發出澆水指令，當濕度值達到所設定閾值，單片機發送停止澆水指令，系統還可以通過直接對上位機界面設置操作來遠程調整澆水速度。

3 系統硬件設計

（1）濕度傳感器模塊。該傳感器采用HR202濕敏傳感器，其輸出波形穩定，驅動能力強，工作電壓為3.3V-5V，可直接將采集到的模擬信號轉換為數字信號，信號穩定，適用環境廣泛。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轉換將濕度模擬信號轉換為數字信號，此信號通過杜邦線傳送到單片機，供單片機對該信號進行處理。（2）水泵電機驅動模塊。水泵電機驅動電路如圖2 所示，電路由三極管、二極管及繼電器搭建而成，三極管主要起開關作用，繼電器線圈兩端并聯的二極管主要為了防止線圈斷電時感應出反向電動勢，當單片機I/O口輸出高電平時，三極管導通，同時作為狀態指示的發光二極管點亮，集電極產生電流并使繼電器開關閉合，水泵電機開始工作，由單片機產生的PWM信號作為模塊的輸入，模塊輸出直接連接電機；此系統為了達到控制澆水速度的功能，就需要對水泵電機進行調速操作，有了電機驅動就可以通過對三極管實現PWM（脈沖寬度調制）調速。使用PWM調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省。

4 系統軟件設計

（1）單片機部分。STC89C52單片機軟件部分的設計，具體流程圖如圖3所示。系統首先對程序進行初始化，接著等待上位機發送相關指令，接收指令成功后，對程序相關設定參數進行更新（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，在將當前濕度檢測值傳回上位機后，系統將把檢測值與設定值進行比較，當檢測值低于設定值時，單片機使能I/O口驅動水泵電機工作，土壤濕度將隨著水分的增加而增加，一直到檢測值大于設定值時，水泵停止工作。此時，花卉將處于適宜的生長環境中。

（2）上位機部分。上位機界面編譯環境：VS2010，編譯工具：C#，上位機主要用于與單片機的數據通信，傳輸用戶所設定的相關參數值，實現系統的遠程控制功能。此系統上位機界面主要包括花卉種類、土壤濕度、澆水速度、設備啟動等選項，分別用于用戶對不同花卉的相關參數的設置和系統運行狀態的控制，此外，該界面還設計了當前土壤濕度顯示欄，用于用戶對當前土壤濕度值進行實時的監測。

5 結束語

本次設計采用上位機與單片機相結合的方式，設計了一款可遠程控制的智能澆花系統。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，澆水的速度進行設置并發出系統是否運行的指令，實現了系統的可遠程控制和對植物所生長的土壤濕度實時監測的功能，真正的讓系統可根據植物的需求對其進行適時適量的澆水，讓植物生長在適宜的環境。該系統操作簡單，方便高效，只需要用戶設置好相關植物生長最適宜的土壤濕度、澆水速度即可。

本系統就實用性與環保性角度出發，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，符合當代人以節能為主的可持續發展觀念。

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