基于土壤定时检测的家庭自动浇花系统设计.docx

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基于土壤定时检测的家庭自动浇花系统设计

摘要

本系统设计的是基于土壤定时检测的家庭自动浇花系统设计，选用8位单片机AT89C51作为主控芯片。

系统采用模块化思想设计，主要由控制模块、湿度传感器检测模块、LCD液晶显示模块、控制执行模块、时钟及复位模块和报警模块几大部分主成。

此系统主要设计思想就是利用湿度传感器检测土壤的湿度，采集的湿度传送到单片机处理单元，单片机根据湿度控制电磁阀自动给花卉浇水。

在此过程中无需人为的操作，就能实现自动给花卉浇水，大大的提高了花卉浇水控制的自动化水平，并具有扩展性好、实用性强、便于操作等特点。

此系统是利用单片机实现自动浇花，使用的方式是湿度浇花。

其原理就是根据一个湿度传感器对土壤的湿度进行检测，当检测的湿度低于设定的下限湿度时，则启动报警并开始用水浇花，到了设定的湿度就停止浇花；当检测的湿度高于设定的上限湿度时，则启动报警但不作动作。

且用LED灯显示电磁阀的状态，在此选取二个LED灯，当其中一个显示红色灯时，表示电磁阀不动作，不对花卉进行浇水；另一个为绿色灯时，则表示电磁阀动作，对花卉进行浇水。

还能通过按键对湿度的上下限和定时时间进行设置，这样就能在不同的季节中花卉可以更好的生长，让它随时都处在良好的生存环境中。

【关键词】AT89C51湿度传感器LCD液晶显示器LED灯

ABSTRACT

Thesystemdesignisbasedonthesoiltestingregularlyfamilyautomaticwateringsystemdesign,chooses8-bitsinglechipmicrocomputerAT89C51asthemaincontrolchip.Systemadoptsmodulardesignthought,mainlybythecontrolmodule,thehumiditysensordetectionmodule,LCDliquidcrystaldisplaymodule,controlmodule,clockmoduleandalarmmodule,mostoftheLord.Thissystemmaindesignideaistousethehumidityofsoilhumiditysensordetection,acquisitionofhumiditytransmittedtoMCUprocessingunit,SCMaccordingtothehumiditycontrolsolenoidvalveautomaticwateringflowers.Withoutartificialoperationintheprocess,canrealizeautomaticwateringflowers,greatlyimprovetheautomationleveloftheflowerwateringcontrol,andhasgoodexpansibility,strongpracticability,convenientoperationandsoon.

Thissystemistousesinglechipmicrocomputerautomaticwateringtheflowers,usethewayofhumidityiswateringtheflowers.Itsprincipleisbasedonahumiditysensortotestthesoilhumidity,whenhumidityislowerthansetthelowerlimitofthehumiditytest,startthealarmandbegintowatertheflowers,thesettinghumiditystoppedwateringtheflowers;Whenhumidityishigherthansettheupperlimitofmoisturetest,startthealarmbutdoesnotmakethemovement.AndstateofsolenoidvalvewithLEDlightsshowthattheselectioninthetwoLEDlights,whenoneoftheredlight,saidelectromagneticvalveisnotaction,notwateringtheflowers;Asecondforthegreenlight,thesaidelectromagneticvalveaction,towaterflowers.Canalsothroughthebuttonsonthehumidityofthelowerlimitoftimeandtimingset,soyoucaninthedifferentseasonflowerscangrowbetter,tomakeitallthetimeinthegoodlivingenvironment.

【Keywords】AT89C51HumiditysensorLCDliquidcrystaldisplayLEDlights

前言

伴随着经济的快速发展，人们的物质生活水平得大了极大的提高，越来越多的人开始在家庭和办公室内种养一些花卉盆景。

种养花卉盆景不仅可以赏心悦目，陶冶情操，还可以起到净化空气的作用，对人体键康也非常有益。

但由于各种工作生活的压力，使一些人即使想种养些花卉盆景，也无精力去照顾。

结果往往是买回来的盆景在一段时间后便因缺水干枯而死。

这不仅造成了一定的个人经济损失，对养花人本身也是一种精神上的损失。

该文介绍的家庭自动浇花系统是一种根据栽种花卉土壤的湿度、花卉的喜湿性差异以及花卉四季适宜浇水时间而设计的自动浇花器。

它适用于家庭和小型办公场所，能为一些喜爱养植花卉却经常出差或无暇照看的人群带来极大的便利。

利用单片机设计的一款家庭智能浇花系统能实现自动浇花，节省人力，方便人们出差的时候，不至于影响花卉的生长，如果在家也可以关断浇花器，手动浇花。

根据湿度浇花时，LCD上显示是目前的湿度。

当检测的湿度低于设定的湿度，就开始浇花，到了设定的湿度就停止浇花。

当检测湿度足够，就不需要浇花。

因此，设计家庭智能花卉浇灌系统设计对现在的生活是非常必要的。

第一章单片机的概述

我们学习单片机就要求我们更好的掌握它的历史和未来的发展情况，以及其学术背景和理论与实际的情况。

基于51系列单片机设计的家庭自动浇花系统可以说是单片机的一个很小的应用，但是它却可以映射到单片机很多方面的知识，既是基本的应用，又可以通过设计来更好的开发单片机，使之更好的为我们的生活和学习服务。

综观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。

以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。

在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。

这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。

所以，它的魔力不仅是在现在，在将来将会有更多的人来接受它、使用它。

第一节单片机的发展历史

电子计算机的发展经历了从电子管，晶体管集成电路到大（超大）规模集成电路共四个阶段，即通常所说的第一代、第二代、第三代和第四代计算机。

现在广泛使用的微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，因此它属于第四代计算机，而单片机则是微型计算机的一个分支。

从1971年微型计算机问世以来，由于实际应用的需要，微型计算机向着两个不同的方向发展；一个是向高速度、大容量、高性能的高档微机方向发展；而另一个则是向稳定可靠、体积小和价格廉价的单片机方向发展。

但是两者在原理和技术上是紧密联系的[2]。

1971年微处理器的研制成功不久，就出现了单片的微型计算机即单片机，但最早出现的单片机是一位的，1976年Intel公司推出了8位的MCS-48系列单片机，它以体积小、控制功能全、价格低等特点，赢得了广泛的应用和好评，为单片机的发展奠定了坚实的基础，成为单片机发展史上一个重要阶段，其后，在MCS-48成功的刺激下，许多半导体芯片在生产厂商竞相研制和发展自己的单片机系列。

80年代末，世界各地已相继研制出大约50个系列300多个品种的单片机产品，其中包括Motorola公司的6801，6802，Zilog公司的Z-8系列，Rockwell公司的6501，6502等，此外，日本的NEC公司，日立公司等也不甘落后，相继推出了各自的单片机品种。

尽管目前单片机的品种很多，但是我过使用最多的是Intel公司的MCS-51单片机系列。

MCS-51系列是在MCS-48的基础上于20世纪80年代初发展起来的，虽然它是8位的单片机，但其功能较MCS-48有很大的增强。

此外，它还具有品种全，兼容性强，软硬件资料丰富等特点，因此应用愈加广泛，成为比MCS-48更重要的单片机品种，直到现在，MCS-51仍不失为单片机的主流系列。

继8位单片机之后，又出现了16位单片机，1983年Intel公司推出的MCS-96系列单片机就是其中的典型代表。

与MCS-51相比，MCS-96不但字长增加一倍，而且在其他性能方面也有很大的提高，特别是芯片内还增加了一个4路或8路的10位A/D转换器，使其具有A/D转换的功能。

纵观单片机近30年的发展历程，单片机今后将向多功能、高性能、高速度、低电压、低功耗、低价格、外围电路简单化以及片内存储器容量增加的方向发展。

但其位数不一定会继续增加，尽管现在已经有了32位单片机，但使用的并不多[1]。

第二节单片机未来的发展

自单片机出现至今，单片机技术已走过了近20年的发展路程。

纵观20年来单片机发展里程可以看出，单片机技术的发展以微处理器（MPU）技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。

可以预言，今后的单片机将是功能更强，集成度和可靠性更高而功耗更低，以及使用更方便等特点。

此外，专用化也是单片机的一个发展方向，针对单一用途的专用单片机将会越来越多。

现在单片机的应用已经很广泛：

工业自动化方面自动化能使工业系统处于最佳状态，提高经济效益，改善产品质量和减轻劳动强度。

因此，自动化技术广泛应用于机械、电子、电力、石油、化工、纺织、食品等轻重工业领域中，而在工业自动化技术中，无论是过程控制技术，数据采集和测控技术，还是生产线上的机器人技术，都需要要有单片机的参与[1]。

第二章系统的总体设计方案

第一节设计内容及基本要求

一、设计内容

本次设计分为两个内容：

硬件部份和软件部份。

硬件以单片机为核心，配以湿度模块电路、按键电路、显示电路、报警电路、电磁阀驱动电路和时钟电路。

主要实现以下功能：

1通过湿度模块电路对土壤进行的湿度进行数据采集；

2通过单片机对采集的数据进行处理；

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