智能浇水机2.docx

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智能浇水机2

电子设计竞赛作品功能说明书

课题名称：

基于单片机及温湿度传感器DHT11的智能浇水器

专业名称：

电气自动化

学生班级：

电气0801班

学生姓名：

李行、冯博怿、徐田昆、易国庆

设计的原理框图

智能浇水机的设计原理框图如下：

图1、总框图

方案比较与确定

一、温湿度传感器的选择

方案一：

测量温湿度可以利用热敏元件和湿敏元件对不同温度和湿度输出特性不同来测量温湿度，利用这种方法此模块既经济电路又简单，但这种元件的精确度很低，不能满足此系统的精度要求，且输出的是模拟信号必须通过模数转换后方能送单片机处理控制，增加了整体电路的复杂度和成本，不可取。

方案二：

采用独立的温湿度传感器，利用这种方法数据处理比较简单，且有各种精度的温湿度传感器，无需担心精度问题，但独立元件使电路显得比较繁琐，且需要数模转换，也不可取。

方案三：

采用标准数字信号输出的温湿度复合传感器，既简单又经济，还省去了繁琐的数模转换过程，就选用这种方案。

2、显示模块的选择

方案一：

采用传统的LED数码管显示，单个数码管控制简单、价格便宜，但此系统显示的内容比较多，且数码管的控制线比较多而单片机本身的输入输出接口比较少，要想控制这么多数码管就必须扩展外部接口，这样则增加了电路的复杂度同时又提高了制作成本，此方法不可取。

方案二：

用液晶显示，液晶可以显示的内容比较多，且控制方便，显示清晰，又由于LCD1602在能满足需求的情况下，较LCD12864经济、体积小显得紧凑，故选用它。

各模块的作用

一、单片机模块

单片机模块是整个系统的最核心的模块，利用单片机模块进行传感器数据的接收、处理、并交由液晶显示；计算浇水量；控制步进电机达到控制水源通断的目的等等，单片机模块就是整个系统的大脑，联系和控制着系统的每一个部件。

单片机模块的电路如下

图2、单片机模块

二、温湿度测量模块

温湿度测量模块的主要任务和作用就是实时测量靠近土壤处的温湿度，并送到单片机，因为我们选用的传感器DHT11本身输出的就是数字信号，所以无需进行A/D转换，可直接送至单片机进行处理。

温湿度测量模块的电路如下：

图3、温湿度传感器模块

三、记忆模块

为了防止整个系统在出现突然掉电时，单片机系统丢失浇水动作时间及温湿度参数，从而增加不必要的麻烦，本小组成员在系统中增加了记忆模块，该模块会将单片机模块掉电瞬间的有用数据暂存到记忆模块中，以便再通电后继续处理。

记忆模块的电路如下：

图4、记忆模块

四、显示模块

在整个系统中另一个不可缺少的模块则是显示模块，显示的内容包括显示当下时间、浇水动作时间、当下的温湿度参数。

显示模块的电路如下：

图5、液晶显示器模块

五、浇水通断模块

浇水通断模块的主要作用就是通过控制步进电机动作使水源通断，在每天的同一时间（此时间可调节）测量接近土壤处的温湿度，并通过单片机计算浇水时间的长短，浇水时间开始，步进电机动作，水源导通；浇水时间到了，步进电机也动作，使水源断开，浇水结束。

浇水通断模块的电路如下（包括动作部分和驱动部分）：

图6、步进电机及其驱动模块

六、按键调节模块

按键调试模块可以自由调节当下时间、浇水时间、温湿度参数等，提高了使用的灵活性。

按键调节模块的电路如下：

图7、调节按键模块

主要器件的介绍

一、温湿度传感器DHT11

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。

传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件。

它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。

因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。

每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。

校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。

单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。

超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。

产品为4针单排引脚封装。

连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。

图8、DHT11的外形封装

表1、DHT11引脚说明

Pin

名称

注释

1

VDD

供电3－5.5VDC

2

DATA

串行数据，单总线

3

NC

空脚，请悬空

4

GND

接地，电源负极

二、记忆芯片AT24C02

AT24C02是一个2K位串行CMOS的EEPROM,通过一定的串行时序操作，可实现数据读写。

由于其具有接口方便，体积小，数据掉电不丢失等特点。

常可用作断电保护用。

图9、AT24C02外形封装

表2、AT24C02引脚说明

3、显示器LCD1602

LCD1602是一款可实现16X2个半角字符的液晶器件。

图10、LCD1602显示位置示意图

表3、LCD1602引脚说明

四、步进电机

步进电机也称为脉冲电机。

它可以直接接受来自计算机的数字脉冲，使电机旋转过相应的角度。

步进电机在要求快速启停，精确定位的场合作为执行部件，得到了广泛采用。

步进电机具有以下特点：

给脉冲则转，反之不转。

脉冲频率越高，转得越快。

改变各相的通电方式，可以改变电机的运行方式。

改变通电顺序，可以控制步进电机的正反转。

使用说明

下面介绍一下此作品的典型应用方案：

1、首先，当然是供电了，并将进入一个系统提示符“PRESSSEL”,按下A键，便进入了调整界面，此时不停地按下A键，显示屏便循环显示“ADJUST-WEEKMON”（当前星期）、"ADJUST-HOUR-12"（当前时间-小时）、"ADJUST--MIN-30"（当前时间-分钟）、"JIAOSHUIHOUR08"（浇水时间-小时）、"JIAOSHUI-MIN30"（浇水时间-分钟）、"PARAMETERTEM-2"（温度参数）、"PARAMETERHUM-2"（湿度参数）。

2、为了能按用户的意愿工作，必须调节各项参数。

当选中某项参数时，用户可以按下B键调节，加循环。

3、调节完毕后，按下C键，作品便正常工作了。

器件显示屏上会实时显示当前的时间，浇水的时间，温湿度参数。

当当前的时间到了设定的时间，则自动浇水。

用户可根据浇水对象的不同更改温湿度参数，以期达到效果最优化。

对于需水量高的植物，可把温度参数调大，湿度参数调小。

对于需水量低的植物，可把温度参数调小，湿度参数调大。

在运行途中，用户可能需要再次修改各项参数，按步骤1、2、3依次即可。

使用的注意事项：

1、作品中采用的温湿度传感器不适应于浸润环境，故将它接近土壤即可，不可插入。

2、作品可自动补偿在调节和在浇水期间流失的时间，以达时间准确。

3、作品在意外断电的情况下，在再次上电时可以自动读取上次的浇水时间，温湿度参数，减少用户的烦恼。

图11、总电路原理图