基于AT89C51單片機的智能澆灌系統設計

摘 要 隨著社會的發展，越來越多的人在閑暇之余喜歡栽種一些花卉，但由于工作原因，有時會無暇照顧。基于智能理念，本文設計了一種以AT89C51為核心控制的智能澆花系統，能實時檢測和顯示土壤濕度，并根據所需自動灌溉花卉。

關鍵詞 單片機 控制 土壤濕度傳感器

中圖分類號：TP368文獻標識碼：A

隨著生活水平不斷地提高，盆栽植物在生活中隨處可見，不僅能改善空氣環境，而且能提高生活品味。但由于生活節奏快，人們工作繁忙，往往不能照顧，導致干枯死去，從而造成經濟的損失和精神上的不快樂。

目前市場上的自動澆花系統，大多是陶瓷類自動澆花系統，它是一種自動滲水裝置，通過滲水作用來保持土壤濕度;少部分是盆栽類自動澆花器，但是價格昂貴，不能普及，且多數是定時定量澆水，不能跟根據土壤的濕度來調節澆水量。本作品從智能理念出發，基于單片機，利用土壤濕度傳感器等簡單元器件，設計了簡單方便、低費用、耗電低且實用性高，能長時間工作的智能澆花系統。

1系統組成及工作原理

本系統是根據不同植物所需的水分不同，考慮到氣候等因素，設置不同的土壤濕度，通過A/D模數轉換將所測的值輸送到51單片機中，單片機根據程序進行相應的澆灌，以此來達到人們因工作繁忙而無暇照顧植物的智能澆灌。

本設計主要由以下模塊組成——主控模塊，傳感模塊，A/D轉換模塊、電源模塊，顯示模塊，輸入模塊，和動作模塊。

主控模塊是以 AT89C51單片機芯片為控制核心，配合時鐘電路及復位電路組成單片機的最小系統;傳感模塊主要由YL-69土壤濕度傳感器構成，該傳感器可以實時監測土壤濕度并具有很高的準確性和靈敏性;A/D轉換模塊是將所測模擬信號轉化為數字信號;電源模塊是通過 +5V 電源接口對系統供電，保證系統正常工作;顯示模塊采用LCD1602液晶屏來顯示土壤濕度、上下閾值和手、自動模式;輸入模塊是用按鍵輸入來實現自動、手動澆灌模式的選擇并進行濕度上下閾值的設置;動作模塊是由水泵和蜂鳴器組成。

2硬件設計

2.1主控模塊

自1976年，Intel公司推出MCS-48系列單片機，以其體積小、價格低等優點得到了廣泛的應用。其后不久，MCS-51系列單片機問世，成為工業控制、智能儀表、通信等領域的核心控制器件。

AT89C51是一種帶4K字節FLASH存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器。其價格低廉，運算速度快，集成度高，抗干擾能力強，功耗低，通用性好，而且它和MCS-51系列有著很好的兼容性。

2.2傳感模塊

本作品采用的是YL-69土壤濕度傳感器，其原理是濕敏電容，當環境濕度發生變化時，濕敏電容的介質發生變化，電容的數值正比于濕度值。濕敏電阻具有很高的靈敏性并且響應速度快，因此很容易將濕敏電阻小型集成化。傳感器將所測得的土壤濕度通過A/D轉換電路輸送到單片機中，單片機通過與所設置的濕度閾值進行比較。

2.3 A/D轉換模塊

本模塊是將土壤濕度傳感器所測的模擬信號轉換為數字信號。

2.4電源模塊

電源模塊采用的是+5V直流電源，通過穩壓器，濾波電容以及二極管將+12V電源降低為穩定的5V電壓，提供給單片機工作。

2.5輸入模塊

輸入模塊由3個按鍵組成，其功能是用來控制自動澆灌和手動澆灌的切換，以及對濕度上下閾值的設置。

2.6顯示模塊

本設計采用LCD1620液晶顯示器，用于顯示所設置的濕度閾值和實時顯示土壤濕度。其原理是電壓能夠控制顯示區域，顯示圖像。

2.7動作模塊

動作模塊包含兩部分，當土壤濕度低于設置的下限時，蜂鳴器發出警報聲，單片機發出信號使水泵工作，澆灌植物：當土壤濕度低于設置的濕度上限時，單片機發出信號使水泵停止且蜂鳴器靜音。

3軟件設計

本設計采用的主控制器是AT89C51，其軟件開發環境是Keil軟件，Keil是德國Keil Software公司出品的單片機集成開發軟件，該軟件支持51單片機的所有兼容機。51單片機能使用混合編程，因為采用模塊化設計，因此編程語言有很多，如C語言和匯編語言。為了方便擴張和更改，本設計采用C語言來編寫程序。

4總結

本設計采用的是以AT89C51單片機為控制核心的智能澆花系統。該系統能對土壤的濕度進行采集，并通過單片機分析，顯示在液晶屏上，控制澆水量的多少，以達到自動澆花的要求。并且能夠根據各種花對水分的需求不同以及氣候的影響，能夠調節所設置的上下閾值。系統方便簡便，價格低廉，還能在基本基礎上擴展其他功能，比如溫度控制，光照控制，還能添加遠程控制模塊。采用C語言編寫程序，能方便擴展和更改，增添了程序的可移植性。

作者簡介：吳相霖（1996.9-），男，漢族，四川廣元人，四川輕化工大學，本科在讀，研究方向：電氣工程及其自動化。

參考文獻

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