姜娓娓,劉巧平

（延安大學(xué)物理與電子信息學(xué)院，陜西延安，716000）

0 引言

隨著人們生活水平的提高以及生活節(jié)奏的加快誕生了自動澆花器這一種園藝用品。早在多年前自動澆花器在國外就普及了，但從國外進口的電子類自動澆花器昂貴的價格決定了了它不適用于國內(nèi)。目前國內(nèi)陶瓷制作的自動澆花器由于價格低廉而受到人們的喜愛，但從實用性來看遠不如電子類的自動澆花器實用。目前在市面上出售的自動澆花器主要有電子類自動澆花器與玻璃、陶瓷類自動澆花器。電子類自動澆花器又稱時控淋水裝置，根據(jù)電源不同分為交流電自動澆花器和電池自動澆水器兩種。電子類自動澆花器可控制連續(xù)作業(yè)1分鐘到168個小時；每天可以完成十次以上的花作業(yè)，手動自動兩用，是比較先進的系統(tǒng)。而玻璃、陶瓷類自動澆水系統(tǒng)又稱自動滲水裝置，它是根據(jù)物理滲水原理而制成的，當(dāng)土壤干燥時水就會自動流出，這類自動澆花器的制作工藝不同，其效果也有所差距。

1 設(shè)計方案

每種植物對其周圍環(huán)境的濕度、溫度要求多有一定的范圍，一旦高于或低于這個范圍其生長就會受到影響。通過對植物周圍空氣的濕溫度進行檢測，來進行判定是否澆水。當(dāng)周圍空氣過于干燥時可以進行噴水對環(huán)境進行降溫加濕。主要核心由單片機和濕溫度傳感器以及控制電路構(gòu)成。其中控制部分選用STC89C51單片機，空氣濕溫度采集選用DHT11溫濕度傳感器，定時選用DS1302時鐘芯片，顯示選用LCD1602液晶顯示。通過檢測空氣的濕溫度，對花卉進行適時適量的澆水。智能澆水部分是通過單片機程序設(shè)定澆水的上下限值與DHT11送入單片機的空氣濕度值相比較，當(dāng)?shù)陀谙孪拗禃r，單片機輸出一個信號控制電磁閥打開，開始澆水，高于上限值時再由單片機輸出一個信號控制電磁閥關(guān)閉，停止?jié)菜?。具體系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖1所示。

圖1 智能澆水框圖

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計

該系統(tǒng)包括空氣濕溫度的采集與顯示系統(tǒng)和定時器的設(shè)置與顯示系統(tǒng)兩個系統(tǒng)?？諝馐绞菧囟炔杉陲@示系統(tǒng)是以STC89C51單片機為核心控制，通過軟件設(shè)置已完成動作。DHT11濕溫度傳感器將檢測的空氣濕溫度數(shù)據(jù)通過單片機的I/O接口傳送到LCD上顯示出來。同時，當(dāng)系統(tǒng)處于智能澆水狀態(tài)下，傳感器所檢測到的值將于設(shè)定的濕溫度上下線值進行比較，若低于下限值，則單片機發(fā)出一個控制信號，開始澆水。若高于上限值，則停止?jié)菜?。定時器部分是以STC89C51單片機為控制核心通過軟件設(shè)置達到目的要求。通過按鍵開關(guān)對當(dāng)前時間以及澆水時間進行設(shè)置，單片機從時鐘芯片DS1302讀入時間與每天的實時時間，當(dāng)時間處在所設(shè)置的澆水時間內(nèi)時，單片機發(fā)出一個控制信號，開始澆水。否則停止?jié)菜?。本設(shè)計系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)原理圖

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計

本設(shè)計的澆花模式有兩種選擇：智能澆花與手動澆花。系統(tǒng)軟件所實現(xiàn)的功能是，通過設(shè)置按鍵次數(shù)來選擇澆花的方式，若按鍵次數(shù)是奇數(shù)則系統(tǒng)選擇智能澆花，否則為手動澆花。智能澆花是由DHT11濕溫度傳感器將感應(yīng)到的空氣濕溫度信號傳送給單片機，并通過單片機將空氣濕度在LCD液晶屏顯示出來，同時與設(shè)定的濕度值所比較，若低于所給值則進行澆花，當(dāng)濕度高于所給值停止?jié)不?。手動澆花是由STC89C51單片機向時鐘芯片DS1302讀取實時時間，若與設(shè)定的定時澆水的時間相同，則進行澆花，當(dāng)達到設(shè)定的澆花時長后停止?jié)不?，已達到定時定量澆花。其中實時時間也可以進行手動調(diào)整。圖3所示為軟件流程圖。

4 總結(jié)

運用單片機控制技術(shù)并配合傳感器技術(shù)已達到集空氣濕度采集控制與定時控制于一體的自動澆水系統(tǒng)。在用數(shù)字電路控制自動給水系統(tǒng)及時的給澆水系統(tǒng)供水。整個設(shè)計包括空氣濕度的檢測與控制和實時時間的顯示與定時控制?？諝鉂穸鹊臋z測和顯示以SHT11溫濕度傳感器為感應(yīng)部件，將檢測到的空氣濕度值送給STC89C51單片機，再由單片機的I/O口輸出到LCD液晶屏中進行顯示。當(dāng)傳感器檢測到的濕度低于所設(shè)定的濕度值時，單片機輸出一個信號進行澆水，高于設(shè)定的給定值時停止?jié)菜?。實時時間的顯示與定時控制是由單片機從時鐘芯片DS1302讀入年月日與每天的實時時刻，通過軟件程序設(shè)定定時澆水的時間與澆水時長，來進行定時定量的澆水。

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