張建榮

(山西大學商務學院 信息學院，山西 太原 030031)

0 引言

許多住戶為了使室內(nèi)壞境美觀，同時也為了凈化空氣，很喜歡在家中栽種一些花卉。但人們工作繁忙或不在家時，無暇澆水，導致花卉供水被停止，使其瀕臨焦枯或死亡[1]。因此，市場上慢慢出現(xiàn)自動澆花設(shè)備，但這些設(shè)備大部分只能在固定時間澆水，且價格昂貴，也有一些花卉報警裝置，可以在沒有水的情況下發(fā)出警告提醒人們，但仍然不能自動澆灌植物，其效果可想而知。

本文設(shè)計了GSM智能澆水系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過對花盆中泥土的溫、濕度以及外部的日照情況進行測量，自適應為植物澆水以及補光，使其健康成長。

1 系統(tǒng)工作原理

本文設(shè)計的GSM智能澆水系統(tǒng)通過溫濕度傳感器感應花盆中泥土的溫濕度并傳遞給控制電路，再由控制電路判斷植物是否缺少水分，最后再傳遞給電磁水閥，從而實現(xiàn)為植物自動澆水；同時光照傳感器檢測外部的日照情況并傳遞給控制電路，控制電路判斷如果光照不足，則啟動超高亮LED燈電路進行補光。也可以通過GSM模塊，用短信遠程控制澆水和補光：發(fā)送一條短信“jiaoshui”，繼電器連通，LED信號指示燈亮起，一分鐘后自動關(guān)閉；發(fā)送一條短信“buguang”，超高亮LED燈亮，一分鐘后自動關(guān)閉。

本系統(tǒng)具體框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)原理框圖

2 電路設(shè)計

2.1 控制電路

采用STM32系列單片機。該系列單片機中的STM32F103C8T6微控制器具有中等容量，閃存容量介于64 k～128 k字節(jié)之間，擁有7個定時器。其低廉的價格、超低的功耗、優(yōu)良的性能完全能夠滿足該設(shè)計的要求。

2.2 補光電路

在本設(shè)計中，選擇白色高亮LED燈作為補光電路。超高亮LED是一種新型的LED，其亮度是普通LED發(fā)光二極管亮度的近100倍，且外殼為無色透明樹脂包裝。白色高亮LED燈具有可靠耐用、壽命長、點亮速度快、效率高、維護費用極為低廉等優(yōu)點。本設(shè)計中，三極管控制高亮LED燈的亮滅，限流電阻用來保護三極管。當單片機的控制引腳為低電平時，三極管連通，此時高亮LED燈亮。否則，高亮LED燈滅。

高亮LED電路原理如圖2所示。

圖2 高亮LED電路原理圖

2.3 繼電器控制電路

本設(shè)計為了實現(xiàn)為盆栽植物進行自動澆水，繼電器是必不可少的器件。在本系統(tǒng)中，三極管控制繼電器。當單片機控制引腳為低電平時，三極管導通，繼電器閉合，LED燈亮[2]。繼電器控制原理圖如圖3所示。

圖3 5 V繼電器控制原理圖

2.4 顯示電路

顯示電路采用液晶顯示器LCD1602。LCD1602體積輕巧，功耗很低，抗干擾能力強，且屏幕分辨率高，可同時顯示32個字符，且內(nèi)部有192種字符，可以顯示豐富的內(nèi)容。

2.5 LED信號指示燈電路

LED信號指示燈，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化成可見光的電致發(fā)光半導體器件。單片機控制引腳為低電平，則LED燈發(fā)光；否則，LED燈不發(fā)光。

LED燈指示電路原理圖如圖4所示。

圖4 LED燈指示電路原理圖

2.6 無線遙控電路

本設(shè)計中采用GSM模塊實現(xiàn)對系統(tǒng)的遠程信息交互。該模塊以SIM800A作為信息傳輸?shù)拿浇椋恍枰迳弦苿涌?，即可在全球有移動網(wǎng)絡的地方接收到信號。

2.7 溫濕度傳感器電路

采用DHT11數(shù)字溫濕度傳感器[4，5]。該傳感器可測量的溫濕度范圍廣，誤差較小，能夠進行超遠距離的數(shù)據(jù)傳輸，且成本低廉，功耗較小，完全滿足該設(shè)計所需。

DHT11具體電路原理圖如圖5所示。

圖5 DHT11電路原理圖

2.8 光照檢測電路

光照檢測電路采用光敏電阻傳感器。該傳感器主要用于測量光照亮度，其使用比較器輸出，信號干凈，波形良好，驅(qū)動能力強，超過15 mA。有兩種輸出形式，且通過可調(diào)電位器調(diào)節(jié)光的亮度。傳感器體積小巧，能夠直接與繼電器模塊相連，構(gòu)成一個光控開關(guān)[6]。

3 結(jié)束語

該系統(tǒng)通過對花盆中泥土的溫、濕度以及外部的日照情況進行測量，實現(xiàn)自適應為植物澆水以及補光，也可以通過GSM遠程控制澆水以及補光，比市場現(xiàn)有相關(guān)產(chǎn)品更能悉心照料花卉。本設(shè)計如何實現(xiàn)對盆栽進行遠程實時監(jiān)控，是下一步需要繼續(xù)考慮的問題。