基于51單片機(jī)的自動(dòng)澆花裝置

宮冰

摘 要：本項(xiàng)目基于51單片機(jī)的自動(dòng)澆花裝置，系統(tǒng)選用AT89C51單片機(jī)作為控制中心，使用YL-69作為土壤濕度傳感模塊、18B20溫度傳感器作為溫度傳感模塊、GL5506光敏電阻作為光照強(qiáng)度傳感模塊，加ADC0832A/D轉(zhuǎn)換器、土壤濕度傳感器和光照強(qiáng)度傳感器可將檢測(cè)到的土壤濕度和光照強(qiáng)度模擬量放大轉(zhuǎn)換成數(shù)字量通過(guò)單片機(jī)內(nèi)程序控制精確的將溫度與濕度分別顯示在LCD顯示屏上，同時(shí)通過(guò)單片機(jī)內(nèi)的中斷服務(wù)程序判斷是否要給花澆水，若需澆水則單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)出澆水信號(hào)并經(jīng)放大驅(qū)動(dòng)設(shè)備開(kāi)啟電磁閥進(jìn)行澆水若不需澆水，則進(jìn)行下一次循環(huán)檢測(cè)，最終達(dá)到了自動(dòng)澆花的目的。

關(guān)鍵詞：51單片機(jī);YL-69;18B20溫度傳感器;GL5506光敏電阻;ADC0832A/D傳感器;LED顯示屏

1.項(xiàng)目目的

隨著社會(huì)生活的進(jìn)步，人們的生活質(zhì)量越來(lái)越高?；ɑú莶菀呀?jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪械囊徊糠至?，很多人?huì)選擇自己種一點(diǎn)花卉。在家里養(yǎng)盆花是大多數(shù)人的選擇，簡(jiǎn)單的種植便可以陶冶情操、豐富生活。同時(shí)，盆花通過(guò)光合作用可吸收二氧化碳，凈化室內(nèi)空氣，在有花木的地方空氣中陰離子聚積較多，所以空氣也特別清新，而且有許多花木還可吸收空氣中的有害氣體，因此，養(yǎng)盆花如今被許多的人所喜愛(ài)。

植物是離不開(kāi)水的，而人們大多數(shù)都會(huì)將其種在花盆里，盆花澆水量是否能做到適時(shí)適量，是養(yǎng)花成敗的關(guān)鍵。對(duì)于快速的生活節(jié)奏下的不同人群，往往很多時(shí)候人們無(wú)法在植物需要水的時(shí)候給它們澆水，比如工作太忙或者出差、旅游等。花草生長(zhǎng)問(wèn)題80%以上是由花兒澆灌問(wèn)題引起;好不容易種植幾個(gè)月的花草，因?yàn)闈菜患皶r(shí)，長(zhǎng)勢(shì)不好，用來(lái)美化家園的花草幾乎成了“雞肋”;不種植了吧，家中沒(méi)有綠色襯托感覺(jué)沒(méi)有生機(jī);保留吧，花草長(zhǎng)得不夠旺盛，還影響家庭裝飾效果。雖然目前市面上有賣(mài)盆花自動(dòng)澆水器的，但價(jià)格十分的昂貴，并且大多只能設(shè)定一個(gè)定時(shí)澆水的時(shí)間，很難做到給盆花適時(shí)適量澆水。也有較經(jīng)濟(jì)的盆花缺水報(bào)警器，可以提醒人們及時(shí)的給盆花澆水?？墒沁@種報(bào)警器只能報(bào)警，澆水還是需要人們親自動(dòng)手。當(dāng)家里無(wú)人時(shí)，即使報(bào)警也無(wú)人澆水，就起不到應(yīng)有的作用了。因此，本項(xiàng)目通過(guò)設(shè)計(jì)一種集盆花土壤濕度檢測(cè)，自動(dòng)澆水以及蓄水箱自動(dòng)供水于一體的盆花自動(dòng)澆水系統(tǒng)。讓盆花在人們無(wú)暇照顧時(shí)也能得到及時(shí)的澆灌。

2.研究?jī)?nèi)容

此設(shè)計(jì)主要檢測(cè)土壤濕度，再通過(guò)單片機(jī)控制相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)負(fù)載。通過(guò)液晶顯示當(dāng)前的濕度值，通過(guò)按鍵設(shè)定相應(yīng)的閥值。該設(shè)計(jì)的檢測(cè)部分單片機(jī)選用AT89C51單片機(jī)，軟件部分選用C51語(yǔ)言編程。通過(guò)手動(dòng)啟動(dòng)水閥澆水以及自動(dòng)報(bào)警澆水兩部分來(lái)完成澆水過(guò)程。以液晶模組作為顯示電路，澆水電路利用電磁閥來(lái)完成。本次設(shè)計(jì)包括AT895S51單片機(jī)及基本外國(guó)電路模塊、顯示電路模塊、按鍵控制電路模塊、澆水電路模塊、電源電路模塊等部分組成。土壤濕度，周?chē)鷾囟?，光照?qiáng)度于顯示電路可將檢測(cè)到的土壤濕度模擬量，周?chē)鷾囟饶M量，光照強(qiáng)度模擬量放大轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并且通過(guò)單片機(jī)內(nèi)程序控制精確的將濕度分顯示在LCD顯示屏上，通過(guò)單片機(jī)內(nèi)的程序判斷是否要給盆花澆水，如果需要澆水，則單片機(jī)系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出澆水信號(hào)，帶動(dòng)水泵開(kāi)始澆水，若不需要澆水，則進(jìn)行下一次循環(huán)檢測(cè)。

硬件部分：

以單片機(jī)為核心，配以濕度模塊電路、顯示電路、報(bào)警電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路。主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

通過(guò)濕度模塊電路對(duì)土壤濕度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集

通過(guò)光敏電阻對(duì)每天的光照強(qiáng)度進(jìn)行采集

通過(guò)溫度模塊電路對(duì)周?chē)鷾囟冗M(jìn)行數(shù)據(jù)采集

（3）通過(guò)單片機(jī)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理

（4）當(dāng)土壤濕度低于系統(tǒng)設(shè)置的濕度時(shí)并在適宜的溫度合適的光照強(qiáng)度下啟動(dòng)報(bào)警

（5）報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)時(shí)水泵自動(dòng)開(kāi)啟

（6）當(dāng)濕度達(dá)到合理濕度時(shí)，水泵關(guān)閉

國(guó)、內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)

微噴系統(tǒng)是近幾年利用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)組裝的新型灌溉設(shè)施，主要是利用水流通過(guò)低壓管道系統(tǒng)以一定速度從特制的噴頭噴出，在空氣中分散成細(xì)小的水滴，著落在花草植物、作物及周?chē)牡孛嫔希瑥亩_(dá)到及時(shí)補(bǔ)充水分的目的。該系統(tǒng)具有用水量少、沖擊力小的灌溉特性，適用于栽培密度大、植株柔軟細(xì)嫩的植物。自動(dòng)澆花器的誕生是隨著人們生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快而誕生的一種懶人園藝用品。它把微噴的概念應(yīng)用于家庭盆花澆灌中，通過(guò)相應(yīng)的改進(jìn)，達(dá)到合理給盆花自動(dòng)澆水的目的。

早在很多年前，國(guó)外就已經(jīng)開(kāi)始普及，國(guó)內(nèi)使用的電子類自動(dòng)澆花器多數(shù)從國(guó)外進(jìn)口的，價(jià)格昂貴，但質(zhì)量比較可靠。不過(guò)這并不太適用于國(guó)內(nèi)，目前國(guó)內(nèi)外比較流行的是玻璃制作的自動(dòng)澆花器。這種類型的澆花器多數(shù)在我國(guó)山西和浙江一帶加工生產(chǎn)的，價(jià)格比較低廉，實(shí)用性沒(méi)有電子類自動(dòng)澆花器好。隨著國(guó)內(nèi)居民消費(fèi)水平和生活質(zhì)量的提高，居家園藝市場(chǎng)異常火爆，但是由于生活節(jié)奏加快，種花容易養(yǎng)花難的問(wèn)題暴露出來(lái)，而養(yǎng)花最重要的問(wèn)題就是澆水問(wèn)題，研究表明花草80%以上的死亡由于澆水不及時(shí)引起，因此國(guó)內(nèi)商家已經(jīng)看到了這種需求潛力。目前這類小居家用品的廠家主要集中在廣東，上海，浙江一帶。現(xiàn)在市面上所出售的自動(dòng)澆花器主要有以下幾類：

⑴ 電子類自動(dòng)澆花器

電子類自動(dòng)澆花器又叫時(shí)控噴淋裝置，系統(tǒng)構(gòu)成為：主機(jī)（或者控制器）、主管（可以是花園管也可以是4/7mm的微噴淋管）、分水接頭（3通、4通、5通、6通、分水器）、副管（3/5mm）噴淋管（霧化噴頭、旋轉(zhuǎn)噴頭、折射霧化噴頭等）。

電子類自動(dòng)澆花器根據(jù)電源的不同分為交流電自動(dòng)澆花器和電池自動(dòng)澆花器兩種?？刂破鞯囊话阈阅苡校弘姶砰y控制;智能時(shí)控電路·微電腦芯片控制;適用電源為AC220V/50HZ;最適宜水壓0.3-0.6Mpa;待機(jī)功率（4VA，澆水時(shí)<12VA）;可控制連續(xù)作業(yè)時(shí)間是1分鐘至168個(gè)小時(shí);可每天自動(dòng)完成十次以上澆水作業(yè)，可每天、隔天、隔多天自動(dòng)循環(huán)進(jìn)行澆水，手動(dòng)自動(dòng)兩用;每天計(jì)時(shí)誤差小于正負(fù)3秒;電器適應(yīng)環(huán)境溫度為-10～50℃;相對(duì)濕度<90%RH。

⑵ 玻璃、陶瓷類自動(dòng)澆花器

玻璃、陶瓷類自動(dòng)澆花器又叫自動(dòng)滲水裝置，它由本身材質(zhì)的物理結(jié)構(gòu)構(gòu)成，根據(jù)器具的物理滲水原理完成自動(dòng)澆灌，當(dāng)自動(dòng)澆水器內(nèi)部存水，自身形成一定的壓力，當(dāng)遇到干燥的土壤，水就會(huì)自上而下的流出，當(dāng)土壤濕潤(rùn)以后，會(huì)形成一個(gè)堵塞壓力，從而導(dǎo)致水流速度變慢或者停止。器具工藝不同，效果也不一樣，當(dāng)然也因土壤的疏松情況決定器具內(nèi)水流的速度。