基于AT89C52單片機的自動澆花系統的設計

陳亞麗，楊偉兵

（漯河職業技術學院 電氣電子工程系，河南 漯河 462000）

0 引言

生活中，綠植可以凈化空氣，在家庭或辦公室，人們喜歡擺放一些綠植，提高生活品質。現在社會，經濟飛速發展，人們的生活是快節奏的，忘記給綠植澆水是經常的事情，特別是人們出差在外時，綠植可能會因為長時間缺水而變干枯。我們可以利用濕度傳感器制作自動澆花系統，解決綠植的澆水問題。

1 系統設計思路

1.1 設計思路

智能化系統中傳感器檢測信息與人獲得信息的過程相似。人通過感官感知信息，由神經傳遞給大腦，大腦對信息過濾后，肌肉做出響應，嘴巴說話，肢體動作。自動澆水系統設計思路為：土壤濕度傳感器檢測濕度，轉化后的電信號傳遞給單片機，單片機輸出信號，驅動報警器和水泵電機工作。土壤濕度傳感器相當于人的感官，單片機相當于人的大腦，繼電器、蜂鳴器、水泵電機構成報警驅動電路，相當于人的嘴巴和肢體。

1.2 系統所用檢測元件

土壤濕度是表示一定深度土層土壤干濕程度的物理量，又稱土壤水分含量。土壤中的水不是純凈水，可以導電，土壤中水分的含量不同，其電導性也不同。

傳感器相當于人的感官，是一種能把溫度、位移、重量等非電量轉化為可用輸出信號（電壓、電流、頻率等）的裝置。土壤濕度傳感器主要由敏感元件和轉換電路構成，可以把土壤水分含量測量數值轉化為電量。土壤濕度傳感器種類繁多，形式多樣。按敏感元件工作原理分類，主要有電容型和電阻型兩種。本設計用YL-69型濕度傳感器檢測濕度（見圖1）。

圖1 YL-69型濕度傳感器

YL-69型濕度傳感器由濕度敏感元件（濕敏電阻）、轉換電路模塊、杜邦線組成。敏感元件表面采用鍍鎳處理，有加寬的感應面積，可以提高導電性能，并防止接觸土壤而生銹，從而延長其使用壽命。敏感元件有2個引腳，轉換電路模塊有6個引腳，轉換電器模塊其中一端的2個引腳與敏感元件的2個引腳相接，接收敏感元件信息，另一端的4個引腳分別為電源引腳Vcc，接電源正極；地線引腳GND接電源負極；數字量輸出端DO和模擬量信號輸出端AO。在轉換電路模塊中，LM393為電壓比較器，通過調節模塊中的電位器，可以調節土壤濕度的設定閾值。若土壤較為干燥，則敏感元件電阻很大，轉換電路模塊DO端輸出高電平；若土壤水分充足，敏感元件電阻就迅速變小，DO端輸出低電平。傳感器AO端和DO端電量的變化，即表征土壤含水量的變化。

1.3 系統電路設計

自動澆水系統電路如圖2 所示，濕度敏感元件（濕敏電阻）與轉換電路模塊構成的濕度傳感器檢測土壤干濕度，若土壤干燥，轉換電路模塊DO端輸出高電平；若土壤水分充足，DO端輸出低電平。電路設計中把濕度傳感器DO 端接單片機P2.0 端口，濕度傳感器隨濕度變化轉換的高低電平信號被單片機P2.0口接收，通過程序處理后，由單片機P1.0端口輸出控制信號，控制繼電器工作，繼電器觸點的通斷決定報警電路和水泵電機電路是否工作。

圖2 自動澆水系統電路

1.4 系統程序設計

系統主程序如圖3 所示，此程序開始運行后進入無限循環，若土壤水分低于設定閾值，單片機接收到傳感器模塊的高電平信號，單片機輸出高電平，蜂鳴器響，水泵開始澆水。若土壤水分達到設定閾值，單片機接收到傳感器模塊低電平信號，輸出低電平，蜂鳴器不發聲，水泵停止澆水。

#include

sbit DO=P2^0;

sbit dianji=P1^0;

void main（）

{dianji=1;

while（1）

{if（DO==1）

dianji=1;

if（DO==0）

dianji=0;}

圖3 主程序

2 仿真實驗

為了驗證所設計電路是否可行，采用PROTEUS軟件進行仿真實驗。仿真電路如圖4 所示，在仿真電路中用電位器模擬濕敏電阻阻值隨土壤水分含量不同而變化的特性。程序輸入單片機后進行仿真。

圖4 自動澆水系統仿真電路

當土壤較干燥時，敏感元件電阻很大，這時蜂鳴器藍燈點亮，蜂鳴器響，水泵電機工作，開始澆水；當土壤水分達到設定閾值時，敏感元件電阻變小，蜂鳴器紅燈點亮，不再發聲，水泵電機不再工作，停止澆水。通過仿真實驗，驗證了設計電路的可行性。

3 自動澆水系統電路制作

在面包板上規定好電源正負極，分別把單片機、傳感器、轉換電路模塊和繼電器模塊供電電源接好。電源接好后首先把土壤濕度敏感元件兩端接到轉換電路模塊上，然后把轉換電路另一端4 個引腳中的DO端接到單片機的p2.0端口，單片機輸出p1.0端口接到繼電器模塊IN輸入端，最后把繼電器常開觸點、水泵電機、蜂鳴器接入電源，完成電機控制電路。系統接線完成后，根據綠植的生長環境，調節好土壤濕度的設定閾值。把濕度敏感元件埋入土壤中，打開系統開關，測試土壤干濕度，驗證電路工作狀況。反復調整電路參數及濕度閥值，使系統工作穩定、測試準確。

4 結語

本文設計的自動澆水系統簡單可行，制作方便，元器件便宜，性價比高。土壤濕度傳感器，還可用于農業灌溉和塑料大棚種植中，但有時塑料大棚的植物不但需要合適的濕度，還要有適宜的溫度，可以在本設計基礎上優化系統，加入溫度檢測和監控功能。