项目编号：mcuclub-103
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总字数：12000+
摘要
本文设计了一种智能化的花盆控制系统。该系统采用STC89C52单片机作为主控制器，通过温度传感、土壤湿度传感器、光照强度检测传感器对植物生长环境进行检测，将采集的数据信号与系统数值进行比较，从而实现了智能花盆的自动或手动浇水功能。随着人们生活质量的逐步提高，越来越多的人会选择在办公室或家中养盆绿植。但由于工作压力常无法及时给绿植浇水，造成植物凋零或死亡。目前市场上有自动盆栽装置，但只能定时浇水，很难及时浇水。还有一种盆栽缺水警报，可以提醒人们浇灌盆栽，但需要用户手动浇水。针对该问题，本文设计了一种智能花盆系统，该花盆系统通过温湿度检测模块、光照强度检测模块对植物生长环境进行循环检测，将采集的数据信号与单片机程序设定的浇水上下限数值进行比较，调整水泵的工作状态，从而实现智能浇水。
关键词： 智能花盆；自动控制；土壤温度检测、土壤湿度检测、光照强度检测
Abstract
This paper designs an intelligent flowerpot control system. The system uses STC89C52 microcontroller as the main controller, through the temperature sensor, soil moisture sensor, light intensity detection sensor to detect the plant growth environment, the collected data signal and system values are compared, so as to realize the automatic or manual watering function of the intelligent pot. With the gradual improvement of people’s quality of life, more and more people will choose to raise a pot of green plants in the office or at home. However, due to the pressure of work, it is often unable to water the plants in time, causing the plants to wither or die. There is automatic potted device on the market at present, but can water regularly only, it is very difficult to water in time. There is also a potting water alert that reminds people to water their plants, but requires the user to water them manually. Aiming at this problem, this paper designs an intelligent pot system, the flower pot system through the temperature and humidity detection module, the light intensity detection module test cycle on plant growth environment, the collection of data signals and compares it to water microcontroller procedures set by the upper and lower, adjusting the working state of the water pump, so as to realize intelligent watering.
Key words: intelligent flowerpot; Automatic control; Soil temperature detection, soil moisture detection, light intensity detection
目 录
第一章 绪论
第二章 系统方案设计
第三章 硬件电路
第四章 软件设计
4.5 处理函数流程设计
第五章 仿真测试
第六章 实物测试
总结
参考文献
致谢
第一章 绪论
1.1 研究背景及实际意义
随着人们生活质量逐步提高,越来越多的人对花卉表现出极大的兴趣,在家里或公司养盆植物不仅可以陶冶情操,清新空气,同时植物在白天可以通过光合作用吸收空气中的二氧化碳,净化空气。在有植物的地方空气会变得格外清新,尤其现阶段冬季雾霾严重,许多花木可以吸收空气中的有害气体,尽量减少雾H对人体的伤害。所以在办公室或家中养盆植物被许多人喜爱,但上班族们工作压力大且没有时间照顾这些花花草草,于是智能花盆系统应运而生。国外的智能家用市场已做的非常强大,鉴于中国在全球制造链中的重要地位，中国已成为全球各大生产智能家居设备厂商逐鹿的大战场,同时,也带动了我国对智能家居设备的重视,使家居设备的研发和测试技术都有了非常迅速的发展。虽然我国自动浇水器的项目己经存在,但普邀采用普通的浇水器械,智能浇水的产品比较少。目前市场上有很多不同的自动浇花器。但仅拥有定时或定量功能的智能花盆还不够完善,浇水方式仍采用传统的雨幕式,不仅无法充分利用水资源,还常会造成植物附近大面积积水,容易造成植物凋零或死亡,未根据植物的生长状态来实现对植物的合理灌溉。针对这些问题,我们设计了智能花卉种植系统,该系统通过温湖度等传感器对环境进行检测,并能恨据光照强度或土壤温湿度等检测结果向用户的移动设备发送短信,对植物进行自动浇水等操作。此花盆操作十分简单,大大提高了用户的工作效率。智能家居在人们的生活中得到了越来越多的认可和赞同,该智能花盆也基于此理念,所以其发展前景十分广国。
该智能花盆系统主要由温湿度检测模块、控制单元、显示模块、报警模块、水泵模块等组成。单片机配合控制端构成控制部分，完成温度、湿度的设定以及数据采集、处理和输出控制信号的工作。该系统能够实时检测并显示环境温度和湿度，当温湿度低于设定阈值时蜂鸣器产生提示，水泵开始浇水；当高于上限时水泵停止浇水，并进行下一次循环检测。同时，在浇水系统中设计了手动浇水部件。系统工作时，按下设置按钮选择浇水系统的工作模式。土壤浇水驱动电路采用继电器开关电路。
1.2 国内外研究现状
微喷系统是近几年利用国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，目前国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和一带加工生产的，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，而养花最重要的间题就是浇水问题，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，上海，一-带。现在市面上所出售的自动浇花器主要有以下几类:
(1)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·徼电脑芯片控制;适用电源为AC220V/50H;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。
(2)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 此次设计目标
1）、通过显示屏显示花盆中土壤的温度、湿度，花盆外光照强度；
2）、通过按键切换显示屏的界面，设置土壤最小温度值、最小湿度值，花盆外光照强度值，输液倒计时，松土倒计时；
3）、通过土壤湿度传感器检测土壤湿度，通过DS18B20检测土壤温度；
4）、通过继电器控制加热片，水泵，输液，紫外线灯；
5）、通过步进电机来实现松土；