盆栽自动浇水系统的设计

 

为了满足人们对盆摘的自动化、智能化和科学化浇水的需求，本文设计了一款基于STC89C52RC单片机的盆摘自动浇水系统，系统分别采用DS18B20模块和YL-69模块监测土壤温度和湿度，并同时根据这两个参照量判断是否控制水泵进行浇水。文中对系统方案进行了分析，并介绍了系统的硬件电路设计。该系统具有一定的使用价值。

 

1背景

 

中国特色社会主义进入了新时代，人民对美好生活的需要日益广泛，对生活环境的要求日益提高。室内环境的改善离不开盆栽的绿色植物，它不仅可以净化环境，还可以让人赏心悦目。因此，很多人喜欢在家中或办公室种植一些绿色盆摘。但是，现在人们工作压力大、生活节奏快、工作繁忙，经常忘记给盆栽浇水，或因出差、加班、假期等原因甚至无法对盆栽浇水，从而导致其枯死。

 

基于以上问题，可以设计一款盆栽自动浇水系统。实际上，目前市场上存在几种自动浇水系统，譬如：利用物理原理自动渗水系统，缺水报警系统，定时浇水系统等等，这些系统都可以在一定程度上防止盆栽枯死，但是并不能实现自动化、智能化和科学化浇水[1]。因此，设计一款基于单片机的盆摘自动浇水系统是非常必要的。

 

2系统分析及组成

 

本系统设计的盆摘自动浇水系统是以单片机作为主控制器，分别利用温度传感器和湿度传感器实现盆摘土壤温湿度的监测。系统将监测到的土壤温湿度值进行显示；同时，将监测的湿度值与设定的盆栽湿度相比较，判断该盆摘是否需要浇水，若需要浇水，则利用单片机控制继电器线圈通电，驱动水泵自动浇水，若不需要浇水，则利用单片机控制继电器线圈断电，水泵不工作，停止浇水。为了更加科学的进行自动浇水，冬天预防冻坏植物，需要将监测的温度值同时作为参照量，判断是否给盆摘浇水。根据对系统功能的分析，本系统的硬件电路需包括电源模块、微控制器模块、传感模块、显示模块等四个模块组成，基本的系统硬件组成框图如图1所示。

 

3系统硬件设计

 

3.1微控制器模块

 

本系统采用STC公司生产一款基于MCS-51内核的低功耗、高性能的STC89C52RC作为微控制器，该芯片具有3个16位定时/计数器，4个外部中断，全双工串行口。具有结构简单、中断处理能力强的特点[2]。

 

3.2传感模块

 

3.2.1湿度传感器

 

根据系统设计功能的需要，本系统采用YL-69土壤湿度传感器模块监测盆摘中土壤的湿度[3]。YL-69是一个简易的水分传感器可用于检测土壤的水分，其小板具有四个接口，分别是电源接口VCC（3.5V-5V），接地口GND；数字量输出接口DO;模拟量输出接口AO。其中，模拟量输出接口AO和AD模块相连，通过AD转换，可以获得土壤湿度更精确的数值。YL-69湿度传感器模块如图2所示。

 

3.2.2温度传感器

 

系统中防止冬天温度过低时浇水后盆摘土壤结冰，冻坏盆摘的根部，导致其死亡，因此盆摘是否需要自动浇水，还需要考虑其当前温度，系统中盆摘土壤温度的监测采用数字温度传感器DS18B20。DS18B20具有独特的单总线接口方式，支持多点组网，测温范围大，精度高[4]。

 

3.3显示模块

 

因为系统中需要对采集的温度和湿度进行直观的显示，所以选用了LCD1602显示模块，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块，能够同时显示32个字符，且功耗低、体积小，适合用在低功耗和袖珍式应用系统中。LCD1602接口电路如图3所示。

 

3.4电源模块

 

系统中单片机供电电压为直流5V，电源的获取是由交流电220V经过降压、整流、滤波、稳压几个步骤得到，稳压部分采用7805稳压模块。整个电源模块电路如图4所示。

 

4结束语

 

本文根据盆栽自动浇水系统的需求和市场上存在的浇水系统的不足，提出了一种基于单片机的盆摘自动浇水系统的设计方案，方案中同时将温度和湿度作为判断是否适合浇水的参照值，能够更好的适应植物的生长。为了使系统能够得到更广泛的应用，不仅考虑系统的自动化和智能化，还需考虑到系统的成本和体积，本文对硬件电路设计进行了简化，使其更具有使用价值。