基于单片机的自动浇花系统设计.doc

科技论坛2014 年 12 期基于单片机的自动浇花系统设计杨杜鹃（西南交通大学机械工程学院 四川 成都 611756）【摘 要】本系 以 STC12C5A60S2 片机 核心，通 DHT11 温湿度 感器 土壤的温湿度， 片机判断湿度是否低于下限， 而控制 器是否 合， 磁 是否被接通，从而 自 地 植物 水。 就可以有效地帮助人 及 地 植物 适量的水，促 植物正常生 。【关键词】温湿度 感器; 片机;控制; 器; 磁 0.引言生活中， 许多人都喜欢在家中种一些植物来净化空气和陶冶情操。 能让植物正常生长，是人们所希望的。 生物的生长都离不开水，植物的正常生长当然也离不开水，必须及时浇水，并且浇水不能过多也不能过少，必须适量。 现实生活中，人们给植物浇水，往往都是凭着感觉和经验，这样并不能保证给植物浇了适量的水。 甚至有的时候，家中无人，植物只能自生自灭。基于单片机的自动浇花系统，能够实时地检测土壤温湿度，及时地给植物浇适量的水。 既能解决人们不在家，植物自生自灭的问题，还能有效解决浇水量的问题。 从而保证植物的正常生长，给人们带来很大的帮助。1.系统组成本系统由 4 个模块组成： 土壤温湿度检测模块、LCD1602 液晶显示模块、单片机控制模块和浇水模块构成。1.1 DHT11 数字温湿度传感器DHT11 数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。 并且该传感器体积超小、功耗极低、信号传输距离可达 20 米以上，能为本系统提供准确、实时的土壤温湿度信息。1.2 LCD 1602 液晶显示器LCD 1602 液晶显示器具有微功耗 、体积小 、超薄轻巧 、价格低等优点，同时 LCD 可以显示字母、数字符号，还可以显示中文字型，显示内容非常丰富。 总的来说，LCD 既能清晰地显示 DHT11 数字温湿度传感器检测到的温湿度，还能节约成本，能很好地帮助系统实现功能。1.3 STC12C5A60S2 单片机STC12C5A60S2 单片机是高速 、 低功耗 、 超强抗干扰的新一代 8051 单片机 ，指令代码完全兼容传统 8051,但速度比 8051 单片机快 8-12 倍。 因此，该单片非常满足本系统的设计要求。1.4 电磁阀电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。 通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。本系统采用电磁阀的额定电压为 DC12V，因此，还用了一个变压器，将 220V 的交流电变成 12V 的直流电，从而给电磁阀供电。本系统中， 电磁阀与继电器串联起来受单片机控制， 构成浇水模块。 该模块结构简单，只需要将电磁阀接在水龙头上，便可实现浇水。2.系统工作过程耗模式转变成高速模式， 等待单片机开始信号结束后，DHT11 发送响应信号，送出 40bit 的数据，并触发一次信号采集。 如果没有接受到单片机发送的开始信号，DHT11 不会主动进行温湿度采集， 采集数据后转换到低速模式。 DHT11 测量分辨率分别为 8bit （温度）和8bit（湿度 ）。2.2 LCD 显示当前土壤的温湿度通过编程， 使单片机将接收到的 DHT11 检测到的土壤的温湿度在 LCD1602 上显示。 DHT11 不断检测土壤温湿度，单片机不断接收数据，LCD 上显示的温湿度数据不断更新。 用户可以通过 LCD 显示屏上的数据了解当前土壤的温湿度情况。2.3 单片机控制浇水本系统是根据土壤的湿度情况来浇水的。 单片机将接收到的湿度数据与预先设定的植物正常生长所需要的湿度值 （本系统设为 55%）进行比较，若湿度大于 55%，则单片机控制继电器断开，电磁阀不被接通。 于是，没有对植物浇水。 若湿度小于 55%，则单片机控制继电器闭合，电磁阀被接通。 于是，对植物进行浇水。闭环系统相对开环系统的优点是：在反馈控制系统中，不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。 本系统就是一个闭环控制系统。 当单片机接受到 DHT11 检测的土壤湿度小于 55%时， 就会控制继电器闭合，使电磁阀接通，开始浇水。 浇水的过程中，土壤的湿度在不断增加，直到增加到 55%时，单片机就会控制继电器断开，电磁阀不被接通，停止浇水。如果采用计算需要浇多少水的方法，就是开环控制，缺点就是，系统很有可能由于系统外部或内部因素使最后的浇水量没有达到所计算的浇水量，不能实现准确浇水。 这样进一步说明，本系统采用闭环控制的方法是非常正确的，能够准确实现给植物浇适量的水。3.总结单片机是一种集成电路芯片，我们日常生活的很多家电产品中都有单片机的控制， 在工业生产中更是有单片机在其中发挥重要作用。本系统正是单片机在生活中的应用。 通过单片机判断 DHT11 采集到的土壤湿度值来判断是否需要给植物浇水，方便人们生活。本系统体积小，不会占太大空间。 而且，本系统实现自动控制，无人操作，可以节省人们的时间和精力，方便人们的生活。 本系统也可以进一步改进，应用于大型植物种植基地。科【参考文献】1赵丽，张春林基于单片机的智能浇花系统设计与实现 长春大学学报N2012-62.1 土壤温湿度采集2刘明真，陈鸿基于单片机智能节水灌溉系统设计J.学术问题研究 ，2010(1):将 DHT11 数字温湿度传感器放入土中，检测当前土壤的温湿度，75-80并把数据传给单片机。单片机发送一次开始信号后，DHT11从低功3尹发根果蔬膨化干燥监测系统的设计J.农机化研究，2011(8):85-88（上接第 113 页）油机的运行过程中，节约型能源的使用是非常有必要性的。4.结语随着经济的不断发展，船舶行业也呈现不断发展的趋势，但是目前，在柴油机的管理与维护方面仍然存在着很多不足，这就需要采取合理的、科学的、完善的措施对其进行相应的改善与提高，进一步促进船舶事业的发展。科【参考文献】1王向相,陈鑫,周海松,许庆峰,刘彩霞.船用应急发电机组用柴油机的应用研究J.科技信息，2011(20)2王勤鹏,杨建国,余永华.船用低速柴油机电控系统控制策略试验研究J.哈尔滨工程大学学报，2013(11)3刘利军,吴朝晖,李帆.Abaqus 在船用柴油机研发中的应用J.计算机辅助工程，2013(S2)225