基于单片机的智能花卉浇水系统的设计与实现

摘要：随着人们生活水平的不断提高，生活节奏也越来越快。人们经常忽视办公室或者家居的花卉，忘记浇水。本文设计了一种基于单片机的智能浇水系统。目的是解决养殖花卉的人忘记浇水的问题。本系统以单片机AT89S52为控制芯片，能够按时按量的给花卉自动喷水，用传感器来识别各项指标。如果传感器检测到花卉土壤的温度、湿度都达不到正常标准，系统就会自动开启给花卉浇水，直到温度、湿度达标。该系统能够及时监测花卉的生长状况，能够按时按量的浇水。不仅可以节约水资源，而且能够让花卉更好的生长。

关键词：单片机；传感器；浇水系统

一、绪论

随着现在生活水平的不断提高，越来越多的人，喜欢在家中或者办公室养殖一些花卉。花卉不但可以美化室内环境，而且能够净化室内空气，使人们在工作或生活中心情更加舒畅。养殖花卉最重要的是定期、定量的浇水，但是越来越多的人由于生活中事务繁多，时间紧迫。经常会忽略掉给花卉浇水。导致花卉浇水不规律，或者是长时间的不浇水，会导致花卉的枯竭。大多数花卉枯竭或者死亡是由于养殖者不能及时的浇水致的。有些花卉对生长环境的要求很高，养殖者过量的浇水会导致花卉根部腐烂，影响花卉的正常生长。人为的过度浇水，目前市场上也有各式各样的浇花设备，大多数设备价格昂贵，又不够智能。不能很好的解决这一问题，满足不了人们的生活需求。为了解决能够给花卉自动浇水这一问题，我们设计了自动浇水系统，该系统采用单片机为核心芯片。通过内部的传感器感知土壤湿度、光照强度、温度并传达单片机，通过单片机进行花卉是否缺水的判断最终传达给电磁阀门，从而达到自动浇水的目的。不仅节约用水，而且容易操控，从而满足人们需求。

二、系统的总体设计

智能花卉浇水系统是利用单片机为核心芯片来实现的。该系统采用 AT89S52 型单片机。AT89S52 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。使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51产品指令和引脚完全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器 [1] 。该单片机芯片中拥有灵活的 8位 CPU 和在系统可编程 Flash，从而使 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高性能、高灵活，能够十分有效的解决问题。智能花卉浇水系统的温湿度检测电路则是利用培养土壤中的温湿度传感器采集信息，然后经过 A/D 转换器进行下一步数据处理，将传输到单片机内部进行数据处理之后再将信息转变为数字信号发送到 LCD 显示屏中显示出来，以这样的方式养殖者便可以轻松的对花卉养殖的土壤温湿度变化进行检测，养殖者也可以自定义温湿度的范围，可以自由控制。智能花卉浇水系统的件电路主要由单片机系统电路、电源的电路、温湿度传感器电路、LCD 显示屏电路和控制按键的电路等电路构成。智能花卉浇水系统的软件程序选用 C 语言编程。该系统不仅灵活可靠，操作简单，而且制作成本相对比较低，该系统在花卉浇水中的应用广泛。大大改善了养殖花卉者的浇水问题。

三、系统的硬件设计

该系统采用 AT89S52 型号单片机。采用 12MHz 高精度的晶振，从而获取较稳定的时钟频率，减小测量产生的误差。单片机连接 LCD 显示屏按键电路，结合相对应的辅助电路，通过程序控制电磁阀来实现智能控制浇水 [2] 。主要是通过单片机采集土壤温湿度的信息，并由程序计算判断该花卉是否需要浇水。

在软件设计时，根据不同花卉的需水量，将其适宜生长的土壤温湿度范围区间写入到程序中，由程序自行计算判断。在单片机控制系统中可以通过键盘输入数据或命令。键盘是由一组常开的按键组成，每个按键都代表一个代码，称之为键码。键码分为编码键盘和非编码键盘。编码键盘是通过一个编码电路识别闭合键的键码，非编码键盘是通过软件来识别键码。由于非编码键盘的硬件电路简单，养殖者可以方便的改变键的数量，因此在单片机系统中得到广泛的应用。实现监测智能化、自动化。

四、系统的功能设计与实现

智能花卉浇水系统是以单片机为核心来实现的，该系统利用土壤温湿度传感器采集到花卉土壤的信息。在花卉生长过程中，传感器检测到花卉缺水时，单片机控制的电磁阀门会自动打开。开始给花卉浇水，当水量达到一定的量，水泵自动停止浇水。LCD 显示屏会稳定的显示环境温度、湿度和养殖者自定义设置的温度、湿度。智能花卉浇水系统是通过单机片程序来控制给花卉浇水的量，而且同温湿度采集电路送入单机片的培养土壤温湿度值进行比较，当传感器监测到温湿度低于标准状况的时候，单片机则会输入一个信号，启动水泵进行浇水，当水量达到花卉生长所需标准的时候，单片机就会再次输出一个信号，关闭水泵停止浇水。由于不同的花卉在生长时期对水分的需求不一样，浇花时应适时适量，按需浇花 [3] 。因此，智能花卉浇水系统采用模糊控制的方式达到精确浇水目的。