單片機(jī)開發(fā)
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智能澆花系統(tǒng)設(shè)計(jì)
基于單片機(jī)的智能澆花系統(tǒng)設(shè)計(jì)
現(xiàn)如今，高品質(zhì)生活的理念已經(jīng)滲透到生活的方方面面，因此無(wú)論是在家中還是在工作學(xué)習(xí)場(chǎng)所，都會(huì)看到一些盆栽植物，這不僅能夠改善空氣質(zhì)量，而且能夠提高生活品味。但是生活中常常因工作繁忙，花草得不到及時(shí)的澆水，就會(huì)干枯死去，從而帶來(lái)經(jīng)濟(jì)上的損失和精神上的不愉快。
現(xiàn)有的智能澆花產(chǎn)品造價(jià)高、實(shí)用性差，銷量低。本作品從智能家居的角度出發(fā)，基于AT89C51芯片，利用三極管、繼電器、濕度傳感器等一些簡(jiǎn)單元器件，設(shè)計(jì)了此智能澆花系統(tǒng)，簡(jiǎn)便合理、費(fèi)用低、實(shí)用性高且耗電量小，并能夠長(zhǎng)時(shí)間工作，具有較好的應(yīng)用前景。
一、智能澆花系統(tǒng)組成及工作原理
智能檢測(cè)土壤濕度澆花系統(tǒng)主要包括主控模塊、傳感模塊、電源模塊、輸入模塊，抽水動(dòng)作模塊和顯示模塊。
主控模塊是以AT89C51芯片為核心，配合復(fù)位電路和時(shí)鐘電路組成單片機(jī)最小系統(tǒng)；傳感模塊主要由土壤濕度傳感器構(gòu)成，該傳感器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤濕度并具有很高的準(zhǔn)確性；電源模塊是通過(guò)5V電源接口實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的供電；顯示模塊通過(guò)LCD1602液晶屏顯示土壤濕度和所在模式，輸入模塊是用按鍵輸入實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆灌、手動(dòng)澆灌模式的選擇并進(jìn)行濕度上下閾值的設(shè)置；動(dòng)作模塊是由抽水電機(jī)和有源蜂鳴器組成。本系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)土壤濕度，并且有兩種模式選擇—手動(dòng)模式和自動(dòng)模式，手動(dòng)模式通過(guò)按鍵可以實(shí)現(xiàn)人為澆水功能；當(dāng)系統(tǒng)處在自動(dòng)模式時(shí)，如果濕度在設(shè)定的上下限范圍內(nèi)時(shí)，抽水電機(jī)不動(dòng)作，蜂鳴器不報(bào)警，當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定下限時(shí)，蜂鳴器報(bào)警，同時(shí)抽水電機(jī)就會(huì)進(jìn)行抽水灌溉，直至濕度達(dá)到設(shè)定上限，系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)停止灌溉功能，同時(shí)蜂鳴器報(bào)警解除。見圖1。
二、智能澆花系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
（一）單片機(jī)控制模塊：AT89C51是由Atmel生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8位單片機(jī)，同時(shí)AT89C51有著便宜的價(jià)格，而且它和MCS-51系列有這很好的兼容性。因此在這個(gè)系統(tǒng)中采用AT89C51作為控制芯片。AT89S51主要性能參數(shù)與MCS—51系列徹底兼容。
（二）土壤濕度傳感器模塊：本作品采用了YL-69濕度傳感器模塊。YL-69是一個(gè)簡(jiǎn)單的土壤濕度傳感器，其原理為濕敏電容，當(dāng)環(huán)境的濕度發(fā)生改變時(shí)，會(huì)使得濕敏電容存在的環(huán)境中的介質(zhì)發(fā)生改變，導(dǎo)致濕敏電容中的電容數(shù)值產(chǎn)生變化，電容的數(shù)值正比于濕度值。由于濕敏電容有這很高的靈敏度、響應(yīng)速度快、滯后量小的特點(diǎn)，所以濕敏電容很容易小型化和集成化。在系統(tǒng)中，土壤濕度數(shù)據(jù)的采集是有YL-69完成的。
（三）按鍵輸入模塊：S1位復(fù)位鍵、S2位設(shè)置濕度值的按鍵、S3濕度值調(diào)整加鍵、S4濕度值調(diào)整減鍵。
（四）液晶LCD1620顯示模塊：液晶顯示器LCD1602的顯示是通過(guò)液晶的物理特性原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的，使用電壓能夠控制顯示區(qū)域，當(dāng)有電的時(shí)候，液晶就能夠顯示圖像。
三、智能澆花系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
軟件部分主要是根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，明確運(yùn)行邏輯，利用keil進(jìn)行編程。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括土壤濕度檢測(cè)程序、對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的程序、設(shè)置濕度上下限的程序、顯示程序、蜂鳴器程序等。
該土壤濕度檢測(cè)裝置的整個(gè)程序的思路是：土壤濕度傳感器收集信號(hào)，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，單片機(jī)讀取濕度的數(shù)值，經(jīng)處理，然后將濕度值送至液晶顯示器中進(jìn)行顯示，當(dāng)數(shù)值小于最小值時(shí)水泵開啟，大于最小值時(shí)水泵關(guān)閉。
在本系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，還可以增加溫度控制、光照控制、遠(yuǎn)程操控澆水、無(wú)線控制等功能，進(jìn)一步對(duì)植物進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，這些可以進(jìn)行后續(xù)的拓展研究。
四、智能澆花系統(tǒng)測(cè)試
（一）測(cè)試條件：
在室內(nèi)室溫條件下，將系統(tǒng)上電，設(shè)置好土壤濕度合適的上下限閾值，將土壤濕度傳感器置于盆栽植物土壤中，此時(shí)，觀察LCD顯示屏上土壤濕度的當(dāng)前值。設(shè)置模式為手動(dòng)模式，按下按鍵，則電機(jī)抽水，抽水一段時(shí)間后再按下按鍵，停止抽水，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)啟停功能。設(shè)置模式為自動(dòng)模式，三種情況。若當(dāng)前土壤濕度在設(shè)置的上下限范圍內(nèi)，則抽水電機(jī)和蜂鳴器不動(dòng)作；若低于設(shè)定的下限，則蜂鳴器報(bào)警，抽水電機(jī)抽水直至土壤濕度到達(dá)設(shè)定的上限；若當(dāng)前土壤濕度高于設(shè)定的上限，則蜂鳴器報(bào)警。
（二）測(cè)試結(jié)果：
設(shè)置上限閾值為60%，下限閾值為30%，分別測(cè)試不同土壤濕度下系統(tǒng)的響應(yīng)情況。
經(jīng)過(guò)在手動(dòng)模式和自動(dòng)模式下的多次測(cè)試，系統(tǒng)動(dòng)作零誤差，證明本系統(tǒng)可以正常工作，且可靠性高，實(shí)用性強(qiáng)。
以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于單片機(jī)的智能澆花系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語(yǔ)音IC方案。我們代理并開發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號(hào)開發(fā)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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