基于單片機(jī)的自動(dòng)澆花系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

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◇科技論壇◇ 2014 年 12 期 基于單片機(jī)的自動(dòng)澆花系統(tǒng)設(shè)計(jì) 楊杜鵑（西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 四川 成都 611756） 【摘 要】本系 以 STC12C5A60S2 片機(jī) 核心，通 DHT11 溫濕度 感器 土壤的溫濕度， 片機(jī)判斷濕度是否低于下限， 而控制 器是否 合， 磁 是否被接通，從而 自 地 植物 水。 就可以有效地幫助人 及 地 植物 適量的水，促 植物正常生 。 【關(guān)鍵詞】溫濕度 感器; 片機(jī);控制; 器; 磁 0.引言 生活中， 許多人都喜歡在家中種一些植物來凈化空氣和陶冶情操。 能讓植物正常生長(zhǎng)，是人們所希望的。 生物的生長(zhǎng)都離不開水，植物的正常生長(zhǎng)當(dāng)然也離不開水，必須及時(shí)澆水，并且澆水不能過多也不能過少，必須適量。 現(xiàn)實(shí)生活中，人們給植物澆水，往往都是憑著感覺和經(jīng)驗(yàn)，這樣并不能保證給植物澆了適量的水。 甚至有的時(shí)候，家中無人，植物只能自生自滅。 基于單片機(jī)的自動(dòng)澆花系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)地檢測(cè)土壤溫濕度，及時(shí)地給植物澆適量的水。 既能解決人們不在家，植物自生自滅的問題，還能有效解決澆水量的問題。 從而保證植物的正常生長(zhǎng)，給人們帶來很大的幫助。 1.系統(tǒng)組成 本系統(tǒng)由 4 個(gè)模塊組成： 土壤溫濕度檢測(cè)模塊、LCD1602 液晶顯示模塊、單片機(jī)控制模塊和澆水模塊構(gòu)成。 1.1 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。 并且該傳感器體積超小、功耗極低、信號(hào)傳輸距離可達(dá) 20 米以上，能為本系統(tǒng)提供準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的土壤溫濕度信息。 1.2 LCD 1602 液晶顯示器 LCD 1602 液晶顯示器具有微功耗 、體積小 、超薄輕巧 、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí) LCD 可以顯示字母、數(shù)字符號(hào)，還可以顯示中文字型，顯示內(nèi)容非常豐富。 總的來說，LCD 既能清晰地顯示 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器檢測(cè)到的溫濕度，還能節(jié)約成本，能很好地幫助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能。 1.3 STC12C5A60S2 單片機(jī) STC12C5A60S2 單片機(jī)是高速 、 低功耗 、 超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī) ，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度比 8051 單片機(jī)快 8-12 倍。 因此，該單片非常滿足本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。 1.4 電磁閥 電磁閥可以配合不同的電路來實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠保證。 通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。 本系統(tǒng)采用電磁閥的額定電壓為 DC12V，因此，還用了一個(gè)變壓器，將 220V 的交流電變成 12V 的直流電，從而給電磁閥供電。 本系統(tǒng)中， 電磁閥與繼電器串聯(lián)起來受單片機(jī)控制， 構(gòu)成澆水模塊。 該模塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需要將電磁閥接在水龍頭上，便可實(shí)現(xiàn)澆水。 2.系統(tǒng)工作過程  耗模式轉(zhuǎn)變成高速模式， 等待單片機(jī)開始信號(hào)結(jié)束后，DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號(hào)，送出 40bit 的數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次信號(hào)采集。 如果沒有接受到單片機(jī)發(fā)送的開始信號(hào)，DHT11 不會(huì)主動(dòng)進(jìn)行溫濕度采集， 采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。 DHT11 測(cè)量分辨率分別為 8bit （溫度）和 8bit（濕度 ）。 2.2 LCD 顯示當(dāng)前土壤的溫濕度通過編程， 使單片機(jī)將接收到的 DHT11 檢測(cè)到的土壤的溫濕度 在 LCD1602 上顯示。 DHT11 不斷檢測(cè)土壤溫濕度，單片機(jī)不斷接收數(shù)據(jù)，LCD 上顯示的溫濕度數(shù)據(jù)不斷更新。 用戶可以通過 LCD 顯示屏上的數(shù)據(jù)了解當(dāng)前土壤的溫濕度情況。 2.3 單片機(jī)控制澆水 本系統(tǒng)是根據(jù)土壤的濕度情況來澆水的。 單片機(jī)將接收到的濕度數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)定的植物正常生長(zhǎng)所需要的濕度值 （本系統(tǒng)設(shè)為 55%）進(jìn)行比較，若濕度大于 55%，則單片機(jī)控制繼電器斷開，電磁閥不被接通。 于是，沒有對(duì)植物澆水。 若濕度小于 55%，則單片機(jī)控制繼電器閉合，電磁閥被接通。 于是，對(duì)植物進(jìn)行澆水。 閉環(huán)系統(tǒng)相對(duì)開環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：在反饋控制系統(tǒng)中，不管出于什么原因（外部擾動(dòng)或系統(tǒng)內(nèi)部變化），要被控制量偏離規(guī)定值，就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用去消除偏差。 本系統(tǒng)就是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。 當(dāng)單片機(jī)接受到 DHT11 檢測(cè)的土壤濕度小于 55%時(shí)， 就會(huì)控制繼電器閉合，使電磁閥接通，開始澆水。 澆水的過程中，土壤的濕度在不斷增加，直到增加到 55%時(shí)，單片機(jī)就會(huì)控制繼電器斷開，電磁閥不被接通，停止?jié)菜? 如果采用計(jì)算需要澆多少水的方法，就是開環(huán)控制，缺點(diǎn)就是，系統(tǒng)很有可能由于系統(tǒng)外部或內(nèi)部因素使最后的澆水量沒有達(dá)到所計(jì)算的澆水量，不能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確澆水。 這樣進(jìn)一步說明，本系統(tǒng)采用閉環(huán)控制的方法是非常正確的，能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)給植物澆適量的水。 3.總結(jié) 單片機(jī)是一種集成電路芯片，我們?nèi)粘Ｉ畹暮芏嗉译姰a(chǎn)品中都有單片機(jī)的控制， 在工業(yè)生產(chǎn)中更是有單片機(jī)在其中發(fā)揮重要作用。本系統(tǒng)正是單片機(jī)在生活中的應(yīng)用。 通過單片機(jī)判斷 DHT11 采集到的土壤濕度值來判斷是否需要給植物澆水，方便人們生活。 本系統(tǒng)體積小，不會(huì)占太大空間。 而且，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，無人操作，可以節(jié)省人們的時(shí)間和精力，方便人們的生活。 本系統(tǒng)也可以 進(jìn)一步改進(jìn)，應(yīng)用于大型植物種植基地。 科 ● 【參考文獻(xiàn)】 ［1］趙麗，張春林．基于單片機(jī)的智能澆花系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 長(zhǎng)春大學(xué)學(xué)報(bào)[N]．2012- 6． 2.1 土壤溫濕度采集 ［2］劉明真，陳鴻．基于單片機(jī)智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].學(xué)術(shù)問題研究 ，2010(1): 將 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器放入土中，檢測(cè)當(dāng)前土壤的溫濕度， 75-80． 并把數(shù)據(jù)傳給單片機(jī) 。 單片機(jī)發(fā)送一次開始信號(hào)后 ，DHT11 從低功 ［3］尹發(fā)根．果蔬膨化干燥監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2011(8):85-88． ● （上接第 113 頁）油機(jī)的運(yùn)行過程中，節(jié)約型能源的使用是非常有必要性的。 4.結(jié)語 隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，船舶行業(yè)也呈現(xiàn)不斷發(fā)展的趨勢(shì)，但是目前，在柴油機(jī)的管理與維護(hù)方面仍然存在著很多不足，這就需要采取合理的、科學(xué)的、完善的措施對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的改善與提高，進(jìn)一步促進(jìn) 船舶事業(yè)的發(fā)展。 科  ● 【參考文獻(xiàn)】 ［1］王向相,陳鑫,周海松,許慶峰,劉彩霞.船用應(yīng)急發(fā)電機(jī)組用柴油機(jī)的應(yīng)用研究 [J].科技信息，2011(20)． ［2］王勤鵬,楊建國(guó),余永華.船用低速柴油機(jī)電控系統(tǒng)控制策略試驗(yàn)研究[J].哈爾 濱工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2013(11)． ［3］劉利軍,吳朝暉,李帆.Abaqus 在船用柴油機(jī)研發(fā)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)輔助工程，2013(S2)． 225