单片机自动智能浇花系统的设计与实现
本文的设计是自动浇花系统的设计，系统主要分为两种工作模式，其一就是自动灌溉模式；其二通过手动灌溉模式。其中自动灌溉模式是通过土壤湿度传感器配合继电器控制水泵进行灌溉工作。系统硬件主要由单片机以及最小系统、土壤检测模块、抽水模块、显示模块以及电源模构成。在生活节奏日益加快的今天，本设计无疑是给了热爱养花的人们带来了巨大的便利。
目录
一、前言 1
（一）研究背景 1
（二）研究现状 1
（三）研究内容 1
二、方案论证与设计 2
（一）方案论证 2
（二）最终方案 3
三、硬件设计 4
（一）单片机及其最小系统 4
（二）检测模块 5
（三）转换模块 5
（四）显示模块 6
（五）抽水模块 6
（六）按键模块 7
四、软件设计 8
（一）主程序流程图 8
（二）转换子程序 9
（三）检测子程序 9
五、系统调试 11
（一）调试步骤 11
（二）软件调试 11
结论 12
致谢词 13
参考文献 14
附录一 原理图 15
附录二 PCB图 16
附录三 实物图 17
附录四 元器件清单 18
附录五 源程序 19
一、前言
（一）研究背景
我在设计这个毕业设计的时候对于市场做了一些调研，其中绝大多数的人家都会在家里养一些绿色的植物，有的是为了改善当前的环境的质量，有的是为了陶冶情超。但是更多的人并不知道如何养花或者说不知道什么时候该浇水，什么时候该施肥。这就是导致大多数的花草短命的原因。还有大多数的白领人群由于工作的原因根本没有时间照顾自己养的花草。比如说是文竹，文竹喜欢潮湿的环境需要经常性的浇水施肥，但是大多数的白领生活者并没有时间去照料他们的绿色植物。这就导致了一盆又一盆的绿色植物倒进了垃圾桶。给人们心情带来烦躁的同时也带来了经济上的损失，那么如何浇水？怎么浇水？浇多少水合适？成为养花的一个重要的
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环节。如果通过人工控制的话不但需要常年累计的养花经验，这就会为了这个经验划给许多的经济的浪费。如果可以结合当前科技的发展，发明一种可以根据当前土壤环境的湿度的测量值自动给花草浇水的灌溉设备的话，无疑会带来巨大的经济效益。
（二）研究现状
目前在国内外对于根据土壤湿度坏境检测而设计的自动浇花系统的设计的研究还是比较少，国外主要对于的是大规模的农场设计的自动灌溉系统，主要采用的是微型的喷灌的设计，能够以水雾的形式进行灌溉，很好的杜绝了强水流冲刷植物根茎的现象保证了植物的健康。而在我国的农村大多数的农田还是小型化、私有化的状态。如果运用国外的灌溉技术的话，那么无疑就是给农业生产带来了巨额的成本。同样的道理对于城市的花草养殖项目也是格格不入的。就算在东北这样大规模的农田里使用这样的灌溉系统，也会造成不必要的损失，因为这样的设备并没有对于浇水时间、浇水量进行有效的控制。很难达到植物所需灌溉了的最佳点。所以发展研究一款可以控制水量与浇水时间的自动灌溉系统是我国发展自动浇灌技术必不可少的一个关节。
（三）研究内容
YL69湿度传感器是自动灌溉器的核心部件，它通过采集土壤性息，判断土壤的干燥程度，土壤的湿度信息是个模拟量在经过A/D转换之后变成数字量，显示在液晶屏幕上。研究的在重点主要是协调土壤的湿度与灌溉技术，同时加强相匹配的硬件和相关的软件。到达可以根据当前土壤湿度环境进行自动灌溉的设计目的。
二、方案论证与设计
根据课题的设计要求，该系统采用单片机作为主控系统来实现。自动灌溉系统的湿度检测电路，利用湿度传感器对于昂前土壤湿度进行检测，通过AD转换器进行数模转换的到的数字信号传输给单片机对抽水电机进行控制。其中系统的设计框图如图21所示。
图21 系统设计框图
（一）方案论证
1.控制模块
作为本系统的控制核心，如何通过检测来的土壤湿度数据精确的抽水电机进行灌溉。
方案一 采取52单片机作为我的设计的微处理器。52单片机具有运算速度快，功耗低，抗干扰能力强等性能有点。采用c语言对程序进行编写，通过测出的土壤湿度信息对抽水电机进行控制。
方案二 采取FPGA（可编程门阵列）作为系统的处理器。FPGA是将所有的元器件都集成在芯片中，是的其运算能力强，体积小处理速度快等优点。
对于两种方案俩将的话，他们的运算速度，抗干扰性以及功耗等特点都符合我的设计要求，在运算方面FPGA的运算能力更高。把FPGA用在自动灌溉系统上无疑是浪费资源，还增加了这个设计的预算，让自动灌溉系统的市场不好让大众接受。所以我选择方案一作为控制器。
检测模块
检测系统是本设计的重要的前端模块，用来检测当前环境土壤湿度，是本设计的重要的一个环节。
方案一 使用YL69土壤传感器，通过传感器的敏感元件与转换原件组成，将现有的土地湿度的情况检测出来，通过AD转换为数字信号传输给单片机进行数据处理。
方案二 采取数字式的DS18B20湿度传感器作为当前环境湿度检测的元件，通过其微机运算直接输出数字信号给单片机进行数据处理，来控制抽水电机的转动。
我们拿这两种方案来看的话，本设计的前端检测装需要深入泥土进行检测，如果使用DS18B20只可以检测空气的温湿度，深入泥土的话很难检测出准确的数值。所以我选择方案一作为我的检测装置。
3.显示模块
方案一 显示模块可是采用数码管，利用单片机的程序使得数码管内部的二极管发光显示相应的数据。。
方案二 采用1602液晶显示屏表示当前的数值。
本设计需要显示当前土壤的湿度值以及当前工作电机的工作状态，，而数码管只可以显示相应的数字信息LCD1602液晶显示器可以显示多个数据信息，其中包括交通灯的倒计时间和额外的附加信息等，显示功能强大。价格还可以接受，虽然接线口多一点，但有较好的显示效果。所以我选择方案二作为系统的显示模块。
（二）最终方案
目录
一、前言 1
（一）研究背景 1
（二）研究现状 1
（三）研究内容 1
二、方案论证与设计 2
（一）方案论证 2
（二）最终方案 3
三、硬件设计 4
（一）单片机及其最小系统 4
（二）检测模块 5
（三）转换模块 5
（四）显示模块 6
（五）抽水模块 6
（六）按键模块 7
四、软件设计 8
（一）主程序流程图 8
（二）转换子程序 9
（三）检测子程序 9
五、系统调试 11
（一）调试步骤 11
（二）软件调试 11
结论 12
致谢词 13
参考文献 14
附录一 原理图 15
附录二 PCB图 16
附录三 实物图 17
附录四 元器件清单 18
附录五 源程序 19
一、前言
（一）研究背景
我在设计这个毕业设计的时候对于市场做了一些调研，其中绝大多数的人家都会在家里养一些绿色的植物，有的是为了改善当前的环境的质量，有的是为了陶冶情超。但是更多的人并不知道如何养花或者说不知道什么时候该浇水，什么时候该施肥。这就是导致大多数的花草短命的原因。还有大多数的白领人群由于工作的原因根本没有时间照顾自己养的花草。比如说是文竹，文竹喜欢潮湿的环境需要经常性的浇水施肥，但是大多数的白领生活者并没有时间去照料他们的绿色植物。这就导致了一盆又一盆的绿色植物倒进了垃圾桶。给人们心情带来烦躁的同时也带来了经济上的损失，那么如何浇水？怎么浇水？浇多少水合适？成为养花的一个重要的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
环节。如果通过人工控制的话不但需要常年累计的养花经验，这就会为了这个经验划给许多的经济的浪费。如果可以结合当前科技的发展，发明一种可以根据当前土壤环境的湿度的测量值自动给花草浇水的灌溉设备的话，无疑会带来巨大的经济效益。
（二）研究现状
目前在国内外对于根据土壤湿度坏境检测而设计的自动浇花系统的设计的研究还是比较少，国外主要对于的是大规模的农场设计的自动灌溉系统，主要采用的是微型的喷灌的设计，能够以水雾的形式进行灌溉，很好的杜绝了强水流冲刷植物根茎的现象保证了植物的健康。而在我国的农村大多数的农田还是小型化、私有化的状态。如果运用国外的灌溉技术的话，那么无疑就是给农业生产带来了巨额的成本。同样的道理对于城市的花草养殖项目也是格格不入的。就算在东北这样大规模的农田里使用这样的灌溉系统，也会造成不必要的损失，因为这样的设备并没有对于浇水时间、浇水量进行有效的控制。很难达到植物所需灌溉了的最佳点。所以发展研究一款可以控制水量与浇水时间的自动灌溉系统是我国发展自动浇灌技术必不可少的一个关节。
（三）研究内容
YL69湿度传感器是自动灌溉器的核心部件，它通过采集土壤性息，判断土壤的干燥程度，土壤的湿度信息是个模拟量在经过A/D转换之后变成数字量，显示在液晶屏幕上。研究的在重点主要是协调土壤的湿度与灌溉技术，同时加强相匹配的硬件和相关的软件。到达可以根据当前土壤湿度环境进行自动灌溉的设计目的。
二、方案论证与设计
根据课题的设计要求，该系统采用单片机作为主控系统来实现。自动灌溉系统的湿度检测电路，利用湿度传感器对于昂前土壤湿度进行检测，通过AD转换器进行数模转换的到的数字信号传输给单片机对抽水电机进行控制。其中系统的设计框图如图21所示。
图21 系统设计框图
（一）方案论证
1.控制模块
作为本系统的控制核心，如何通过检测来的土壤湿度数据精确的抽水电机进行灌溉。
方案一 采取52单片机作为我的设计的微处理器。52单片机具有运算速度快，功耗低，抗干扰能力强等性能有点。采用c语言对程序进行编写，通过测出的土壤湿度信息对抽水电机进行控制。
方案二 采取FPGA（可编程门阵列）作为系统的处理器。FPGA是将所有的元器件都集成在芯片中，是的其运算能力强，体积小处理速度快等优点。
对于两种方案俩将的话，他们的运算速度，抗干扰性以及功耗等特点都符合我的设计要求，在运算方面FPGA的运算能力更高。把FPGA用在自动灌溉系统上无疑是浪费资源，还增加了这个设计的预算，让自动灌溉系统的市场不好让大众接受。所以我选择方案一作为控制器。
检测模块
检测系统是本设计的重要的前端模块，用来检测当前环境土壤湿度，是本设计的重要的一个环节。
方案一 使用YL69土壤传感器，通过传感器的敏感元件与转换原件组成，将现有的土地湿度的情况检测出来，通过AD转换为数字信号传输给单片机进行数据处理。
方案二 采取数字式的DS18B20湿度传感器作为当前环境湿度检测的元件，通过其微机运算直接输出数字信号给单片机进行数据处理，来控制抽水电机的转动。
我们拿这两种方案来看的话，本设计的前端检测装需要深入泥土进行检测，如果使用DS18B20只可以检测空气的温湿度，深入泥土的话很难检测出准确的数值。所以我选择方案一作为我的检测装置。
3.显示模块
方案一 显示模块可是采用数码管，利用单片机的程序使得数码管内部的二极管发光显示相应的数据。。
方案二 采用1602液晶显示屏表示当前的数值。
本设计需要显示当前土壤的湿度值以及当前工作电机的工作状态，，而数码管只可以显示相应的数字信息LCD1602液晶显示器可以显示多个数据信息，其中包括交通灯的倒计时间和额外的附加信息等，显示功能强大。价格还可以接受，虽然接线口多一点，但有较好的显示效果。所以我选择方案二作为系统的显示模块。
（二）最终方案
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