基于STM32单片机远程智能花盆GSM短信浇水补光设计文档格式.docx
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STM32单片机；
DHT11温湿度传感器；
SIM900A模块；
第一章绪论
1.1课题背景及其意义
随着社会生活的进步，人们的生活质量越来越高。
在家里养盆花可以陶冶情操、丰富生活。
同时，盆花通过光合作用可吸收二氧化碳，净化室内空气，在有花木的地方空气中阴离子聚积较多，所以空气也特别清新，而且有许多花木还可吸收空气中的有害气体，因此，养盆花如今被许多的人所喜爱。
盆花浇水量是否能做到适时适量，是养花成败的关键。
但是，在生活中人们总是会有无暇顾及的时候，比如工作太忙或者出差、旅游等。
花草生长问题80%以上是由花儿浇灌问题引起；
好不容易种植几个月的花草,因为浇水不及时，长势不好，用来美化家园的花草几乎成了“鸡肋”；
不种植了吧，家中没有绿色衬托感觉没有生机；
保留吧，花草长得不够旺盛，还影响家庭装饰效果。
虽然目前市面上有卖盆花自动浇水器的，但价格十分的昂贵，并且大多只能设定一个定时浇水的时间，很难做到给盆花适时适量浇水。
也有较经济的盆花缺水报警器，可以提醒人们及时的给盆花浇水。
可是这种报警器只能报警，浇水还是需要人们亲自动手。
当家里无人时，即使报警也无人浇水，就起不到应有的作用了。
因此，我想通过设计一种集盆花土壤湿度检测，自动浇水以及蓄水箱自动供水于一体的盆花自动浇水系统。
让盆花在人们无暇照顾时也能得到及时的浇灌。
1.2
国内外的研究状况
微喷系统是近几年利用国内外先进技术组装的新型灌溉设施，主要是利用水流通过低压管道系统以一定速度从特制的喷头喷出，在空气中分散成细小的水滴，着落在花草植物、作物及周围的地面上，从而达到及时补充水分的目的。
该系统具有用水量少、冲击力小的灌溉特性，适用于栽培密度大、植株柔软细嫩的植物。
自动浇花器的诞生是随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快而诞生的一种懒人园艺用品。
它把微喷的概念应用于家庭盆花浇灌中，通过相应的改进，达到合理给盆花自动浇水的目的。
早在很多年前，国外就已经开始普及，国内使用的电子类自动浇花器多数从国外进口的，价格昂贵，但质量比较可靠。
不过这并不太适用于国内，目前国内外比较流行的是玻璃制作的自动浇花器。
这种类型的浇花器多数在我国山西和浙江一带加工生产的，价格比较低廉，实用性没有电子类自动浇花器好。
随着国内居民消费水平和生活质量的提高，居家园艺市场异常火爆，但是由于生活节奏加快，种花容易养花难的问题暴露出来，而养花最重要的问题就是浇水问题，研究表明花草80%以上的死亡由于浇水不及时引起，因此国内商家已经看到了这种需求潜力。
目前这类小居家用品的厂家主要集中在广东，上海，浙江一带。
现在市面上所出售的自动浇花器主要有以下几类：
⑴
电子类自动浇花器
电子类自动浇花器又叫时控喷淋装置，系统构成为：
主机（或者控制器）、主管（可以是花园管也可以是4/7mm的微喷淋管）、分水接头（3通、4通、5通、6通、分水器）、副管（3/5mm）喷淋管（雾化喷头、旋转喷头、折射雾化喷头等）。
电子类自动浇花器根据电源的不同分为交流电自动浇花器和电池自动浇花器两种。
控制器的一般性能有：
电磁阀控制；
智能时控电路•微电脑芯片控制；
适用电源为AC220V/50HZ；
最适宜水压0.3-0.6Mpa；
待机功率（4VA，浇水时＜12VA）；
可控制连续作业时间是1分钟至168个小时；
可每天自动完成十次以上浇水作业，可每天、隔天、隔多天自动循环进行浇水，手动自动两用；
每天计时误差小于正负3秒；
电器适应环境温度为-10～50℃；
相对湿度＜90%RH。
⑵
玻璃、陶瓷类自动浇花器
玻璃、陶瓷类自动浇花器又叫自动渗水装置，它由本身材质的物理结构构成，根据器具的物理渗水原理完成自动浇灌，当自动浇水器内部存水，自身形成一定的压力，当遇到干燥的土壤，水就会自上而下的流出，当土壤湿润以后，会形成一个堵塞压力，从而导致水流速度变慢或者停止。
器具工艺不同，效果也不一样，当然也因土壤的疏松情况决定器具内水流的速度。
当前传感器技术与单片机技术发展迅速，其应用逐步由工业、军事等领域向其他领域渗透，已经和我们的日常生活息息相关。
而且智能家居概念也越来越受人们的推崇，因此，微电脑控制的电子类自动浇花系统有很好的发展前景。
1.3本文的主要研究内容及论文结构安排
第1章.主要介绍本设计的课题背景及国内外研究状况；
第2章.主要说明系统方案的选择；
第3章.主要介绍硬件电路的组成及使用方法；
第4章.主要介绍软件设计；
第5章.主要介绍硬件调试。
第二章方案的设计与论证
2.1控制方案的确定
本设计由STM32F103C8T6单片机核心电路+温湿度传感器DHT11电路+LCD1602液晶显示电路+继电器控制电路+GSM短信模块SIM800A电路+高亮LED灯补光电路+光照强度电路+电源电路组成。
2.2控制方式的选择
2.2.1单片机芯片的选择
方案一
采用可编程逻辑器件CPLD作为控制器，CPLD可以实现各种复杂的功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、I/O资源丰富、易于进行功能扩展。
采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。
但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高。
且从使用及经济的角度考虑，最终放弃了此方案。
方案二
采用ST公司的STC89C52单片机作为主控制器，STC89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。
该单片机功耗低、接口丰富，成本低廉，完全能满足本设计要求。
方案三
采用单片机芯片控制MSP430单片机是美国德州仪器（TI）推出的一种16位超低功耗的混合信号处理器（MixedSignalProcessor），主要是针对实际应用需求，把许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片”混合信号处理的解决方案。
MSP430F149是一个16位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型单片机，具有可靠性高、功耗低、扩展灵活、体积小、价格低和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表、专用设备智能化管理及过程控制等领域，有效地提高了控制质量与经济效益，已成为众多单片机系列中一颗耀眼的新星。
方案四
本文所选单片机控制芯片为STM32单片机，STM32系列处理器是意法半导体ST公司生产的一种基于ARM7架构的32位、支持实时仿真和跟踪的微控制器。
使用ARM最新的、先进架构的Cortex-M3内核，具有优异的实时性能、杰出的功耗控制、出众及创新的外设，并且最大程度的集成整合，十分易于开发，可使产品快速将进入市场。
故选择方案四。
2.2.2显示方案的选择
采用LED数码管动态扫描,LED数码管价格适中,对于显示数字十分合适,采用动态扫描法与单片机连接时,虽然占用的单片机口线少，电路简单，性价比较高。
然而由于本设计显示数据较多，数码管明显不符合要求，故舍弃。
采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合,若采用在显示数字显得太浪费,且价格也相对较高,所以在此也不用此种作为显示。
LCD液晶显示，由单片机驱动，它主要用来显示大量数据、文字、图形，能够显示的位数多，显示得清晰多样、美观，同时液晶显示器的编写程序简单，价格便宜，而且功率消耗小寿命长抗干扰能力强。
故选择方案三。
2.2.3无线遥控模块的选择
采用红外遥控模块系统进行无线控制，红外载波频率：
38KHz，其理论遥控范围为8-10米，遥控范围内，电路简单，成本极低。
中间有无障碍物等因素会影响到遥控距离，实际遥控距离可能更短，丧失了遥测的有用性。
采用315M无线模块对系统进行无线控制，其广泛地运用在车辆监控、遥控、遥测等方面，数据模块具有较宽的工作电压范围3～12V，当电压变化时发射频率基本不变,和发射模块配套的接收模块无需任何调整就能稳定地接收。
当发射电压为3V时，空旷地传输距离约20～50米，发射功率较小，当电压5V时约100～200米，当电压9V时约300～500米，当发射电压为12V时，为最佳工作电压，具有较好的发射效果，发射电流约60毫安，空旷地传输距离700～800米，发射功率约500毫瓦。
其遥控距离要比红外遥控远得多。
使用WIFI模块进行本系统数据的无线传输。
Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。
Wi-Fi是一个无线网路通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟（Wi-FiAlliance）所持有。
目的是改善基于IEEE802.11标准的无线网路产品之间的互通性。
Wi-Fi主要是用于替代工作场所一般局域网接入中使用的高速线缆的。
这类应用有时也称作无线局域网（WLAN）。
其覆盖性强，传输距离远。
但是其安全性不高，很容易被黑客窜改数据。
使用蓝牙模块进行本系统数据的无线传输。
蓝牙可以替代很多应用场景中的便携式设备的线缆，在能够应用于一些固定场所，如智能家庭能源管理（如恒温器）等。
其数据传输为10米，完全满足本设计要求，而且其数据传输的安全性非常高。
方案五
使用GSM模块SIM800A作为信息传输的媒介，只需要插上移动卡，即可在全球有移动网络的地方接收到信号。
由于本设计考虑远距离监控，故选择方案五。
第三章硬件电路的设计
3.1系统的功能分析及体系结构设计
3.1.1系统功能分析
1、检测花盆湿度、温度和光照状态值，并显示；
参数显示通过LCD1602液晶显示，
2、远程控制，通过GSM短信远程浇水和补光灯控制。
发送一条短信：
jiaoshui，继电器1打开（可外接水泵表示浇水），返回短信jiaoshui_ok，1分钟关闭。
buguang，强制补光，并返回短信buguagn_ok，1分钟关闭。
发送短信：
get，返回液晶显示内容即温湿度内容，用于远程查看数据。
3、湿度低于35自动浇水、光照较暗自动补光。
4、GSM模块SIM800A和SIM900A电路程序完全兼容外观外形一模一样。
3.1.2系统总体结构
本系统具体框
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