基于单片机的自动浇花器设计

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基于单片机的自动浇花器设计

摘 要：随着科技的发展，人们对生活水平的要求逐渐提高，智能家居也慢慢潜入人们的生活，自动化的兴起也是对科技发展的肯定。现在很多人都住上了高层，为了净化室内空气便种植盆栽，一方面是为了净化空气，另一方面是为了陶冶情操。然而很多人想精心照顾他们的花花草草，但是又不懂方法与技巧甚至有的人没时间去照料，所以这就需要设计一款自动浇花器。
2 @* E/ ~  c; j; J2 O; P- z+ ?- ?本设计用AT89C51单片机作为控制中心，YL-69作土壤湿度传感模块，光敏电阻作为光照量传感模块，LCD1602作为显示数据的模块，按键用来设定数值。本系统有三种模式的功能，一是可以通过YL-69湿度传感器进行土壤湿度的采集，利用单片机AT89C51对信息进行处理，输出控制信号，控制信号通过控制继电器控制水泵电源是否通断，从而完成自动浇水。二是利用单片机精确控制，在设定时间内实施浇水。三是在系统中加入一个光敏电阻，当检测到有光照的时候即白天的时候系统检测到土壤湿度低于设定值时才运行完成浇水，当检测到无光照即黑夜时即使检测到土壤湿度低于设定值系统也不会运行。
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关键词：YL-69；湿度；光敏电阻；AT89C51单片机；水泵；LCD1602
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! W  C7 D: \. g+ |目 录
  W6 ^% W3 K9 q+ V1 绪论        6
0 W7 t! S9 _5 ~, V0 c4 c) W1 D1.1 研究背景        6
1.3主要设计内容        7
; `* y& f6 @$ H# r8 h2 系统设计        9
) ~( e% ^3 U/ s1 e; o: T, O6 z2.1 方案论证        9
3 Y: [3 F- q# [. ]" v' t; H2.1.1 总体方案设计        9
2.1.2 土壤湿度测量方案        9
2.2 硬件的选择        10
2.3 系统结构        10
3 系统硬件设计        12
2 c& A  g! z8 N) m6 B, {( o: g3.1 AT89C51主要性能参数        12
0 s2 K$ s& e3 O3 @$ k2 E5 s# X4 h3.2 时钟电路        13
3.3 AT89C51的复位电路        14
3.4 YL-69土壤湿度传感器        15
2 J% a) i1 O/ o+ a3.5 SRS-05VDC-SL继电器        17
3.6 按键电路        18
3.7 DS1302时钟芯片        19
( A3 x4 a, I" p3 K" j$ p4 系统软件设计        20
, Z+ Y) c% }( G4.1 系统流程图        20
& x( k- Y& Q' H. ]0 i& K2 p2 h4.2 土壤湿度检测程序        21
4.3 按键程序        23
2 O5 Q4 b& o, N! `: a4.4 LCD1602显示程序        24
6 F4 T' C' j  _$ k( K4 E5 仿真设计与硬件调试        25
7 Q$ l# n1 h& P( k! R* I: E  J, e5.1 硬件调试        25
结论        26
参考文献        27
! c8 P$ T" P7 O  O致谢        28
7 n  a* J/ ]6 k9 S+ Z7 F. ~* X4 `% F附录        29
0 }, O2 G! ?  E4 F. }" y附录A:主程序        30

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& o- Y5 L# g* W8 v5 V. {$ g5 ?1 绪论
1.1 研究背景
) j& n( T( `) S* T! y如今，对于浇灌系统而言，微喷技术被国际上许多国家广泛采用，该项技术的工作原理为借助低压管道让水快速的射出，并在空气里分散为细小的水珠，从而让这些水雾覆盖于种植物、农作物及周围的土地表面，使得农作物不再缺乏水分。此系统主要应用于植物种植密度大，植物柔软细嫩的场合。
+ F3 q7 o5 Q6 e  V* C* _) o随着社会生产力的发展，人们的生活水平在不断提高，更加追求生活环境健康与舒适，如今千家万户都会在自己的余暇功夫里自己栽培花草，栽培花草不仅可以净化空气，还可以陶冶情操。植物的生长需要定期浇水，有些人可能会因为忙而忘记给植物浇水，或者没有一定的浇花经验甚至会导致植物死亡等，这都是不利于植物生长的。
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1.2 国内外的发展现状
1.2.1国外研究现状
. h: p% H' k3 t! t0 r, m在西方的国家，智能家用电器的技术已经十分先进，而站在国际的层面来看，由于我国的制造及设计产业在国际上的关键地位，使得中国已然发展成国际上智能家电的主要市场。如今，智能花盆在全球已经受到广大客户的青睐，虽然它们的控制及工作原理有着较大的差异，可它们设计的目的都是为了服务于人类平时生活中的养花种草等方面。
/ s9 d6 V7 ^7 ~! ]/ Q1 g; @在英国有这样的一类智能花盆，它的设计者是瑞贝克皮特森。它能够随时观察记录盆栽的生长情况。“Plantroid”是一个智能花盆机器人，它是由东京农工大学副教授水内郁夫发明创造的，“Plantroid”与其它的花盆不同的是，除了有六个晶硅太阳能以外，在他的底部还装有四个可以滚动的滑轮，这使得其能够在地面随处移动。其内部装有光线传感器，当它检测到盆栽处于背阴处时，或者晒不到阳光的地方，机器人会自动下达指令让滑轮走到有阳光的地方，因而方便了人们的植物培养，并且使得植物充分的享有光照进行光合作用，加速植物的健康生长。
在不久前，英国学生娜塔莉・金也创造出了一款智能的花盆机器人，此机器人的配套设施较为齐全，在花盆下面装有检测湿度与温度的传感装置，花盆表面设有光线传感器。这些装置的安装能够让植物在处于不适宜的环境下自动报警，比如在湿度过大或温度过强时，花盆都会自动闪光提示，让主人能够及时采取相关措施。
: I  u" k, u  ~: i3 f. W1 {; z1.2.2 国内研究现状
对于中国而言，已然出现了许多供植物浇水的器具，然而这些都是传统的浇水设施，在智能机械方面的研究成果较少。目前，在中国市场上普遍存在大量的自动浇水装置，可是这些浇水的器材都是传统的定量浇水，很难根据植物的自身需要进行适当适量的浇水施肥，这也导致了大面积的水资源浪费，不仅没有使得植物得到很好的生长，相反却让植物的成长起到了副作用。
( U; D& b) X+ ]. M/ M由于全球技术的高速传播，如今的中国也有许多关于智能花盆方面的研究。杨守建等人于2011年，开始了相关方面的工作，他们研究的主要任务是利用装置检测土地的湿度及温度，参照检测装置反馈的数据对植物进行适当适量的浇水，整个科研的经费花费较少，且后期维护的花销也不高。
与此同时，王薇等学者在2011年也开始了相关智能花盆上的研究，此种智能花盆由多个部分组成，其中包括：放大电路、比较电路、驱动电路、继电器、电磁阀等等。工作原理也是能够自主检测植物土壤周围的湿度，从而根据实际情况进行浇水。 学者张兆朋在此方面也有着自己的发面，他一人设计创造了小型的职能家庭浇水仪器，同时更够依据植物的不同种类，运行不同的控制程序。在工作原理上也是参照上述几种智能仪器，实现自主职能浇水。学者赵丽也发明了一类高效智能的植物浇水装置，在仪器底部装有传感装置，用以检测相关环境的温度、湿度，在借助单片机展开数据分析，下达相关的执行指令，对浇水器进行控制，完成相关的浇水任务。
随着科技的发展，家用电器的智能化也得到了广大国民的青睐，所以，对于智能花盆的相关研究还是十分有必要的。


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