基于AT89C51单片机的智能浇灌系统设计
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摘 要 随着社会的发展，越来越多的人在闲暇之余喜欢栽种一些花卉，但由于工作原因，有时会无暇照顾。基于智能理念，本文设计了一种以AT89C51为核心控制的智能浇花系统，能实时检测和显示土壤湿度，并根据所需自动灌溉花卉。
关键词 单片机 控制 土壤湿度传感器
中图分类号：TP368 文献标识码：A
随着生活水平不断地提高，盆栽植物在生活中随处可见，不仅能改善空气环境，而且能提高生活品味。但由于生活节奏快，人们工作繁忙，往往不能照顾，导致干枯死去，从而造成经济的损失和精神上的不快乐。
目前市场上的自动浇花系统，大多是陶瓷类自动浇花系统，它是一种自动渗水装置，通过渗水作用来保持土壤湿度;少部分是盆栽类自动浇花器，但是价格昂贵，不能普及，且多数是定时定量浇水，不能跟根据土壤的湿度来调节浇水量。本作品从智能理念出发，基于单片机，利用土壤湿度传感器等简单元器件，设计了简单方便、低费用、耗电低且实用性高，能长时间工作的智能浇花系统。
1系统组成及工作原理
本系统是根据不同植物所需的水分不同，考虑到气候等因素，设置不同的土壤湿度，通过A/D模数转换将所测的值输送到51单片机中，单片机根据程序进行相应的浇灌，以此来达到人们因工作繁忙而无暇照顾植物的智能浇灌。
本设计主要由以下模块组成——主控模块，传感模块，A/D转换模块、电源模块，显示模块，输入模块，和动作模块。
主控模块是以 AT89C51单片机芯片为控制核心，配合时钟电路及复位电路组成单片机的最小系统;传感模块主要由YL-69土壤湿度传感器构成，该传感器可以实时监测土壤湿度并具有很高的准确性和灵敏性;A/D转换模块是将所测模拟信号转化为数字信号;电源模块是通过 +5V 电源接口对系统供电，保证系统正常工作;显示模块采用LCD1602液晶屏来显示土壤湿度、上下阈值和手、自动模式;输入模块是用按键输入来实现自动、手动浇灌模式的选择并进行湿度上下阈值的设置;动作模块是由水泵和蜂鸣器组成。
2硬件设计
2.1主控模块
自1976年，Intel公司推出MCS-48系列单片机，以其体积小、价格低等优点得到了广泛的应用。其后不久，MCS-51系列单片机问世，成为工业控制、智能仪表、通信等领域的核心控制器件。
AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器。其价格低廉，运算速度快，集成度高，抗干扰能力强，功耗低，通用性好，而且它和MCS-51系列有着很好的兼容性。
2.2传感模块
本作品采用的是YL-69土壤濕度传感器，其原理是湿敏电容，当环境湿度发生变化时，湿敏电容的介质发生变化，电容的数值正比于湿度值。湿敏电阻具有很高的灵敏性并且响应速度快，因此很容易将湿敏电阻小型集成化。传感器将所测得的土壤湿度通过A/D转换电路输送到单片机中，单片机通过与所设置的湿度阈值进行比较。
2.3 A/D转换模块
本模块是将土壤湿度传感器所测的模拟信号转换为数字信号。
2.4电源模块
电源模块采用的是+5V直流电源，通过稳压器，滤波电容以及二极管将+12V电源降低为稳定的5V电压，提供给单片机工作。
2.5输入模块
输入模块由3个按键组成，其功能是用来控制自动浇灌和手动浇灌的切换，以及对湿度上下阈值的设置。
2.6显示模块
本设计采用LCD1620液晶显示器，用于显示所设置的湿度阈值和实时显示土壤湿度。其原理是电压能够控制显示区域，显示图像。
2.7动作模块
动作模块包含两部分，当土壤湿度低于设置的下限时，蜂鸣器发出警报声，单片机发出信号使水泵工作，浇灌植物：当土壤湿度低于设置的湿度上限时，单片机发出信号使水泵停止且蜂鸣器静音。
3软件设计
本设计采用的主控制器是AT89C51，其软件开发环境是Keil软件，Keil是德国Keil Software公司出品的单片机集成开发软件，该软件支持51单片机的所有兼容机。51单片机能使用混合编程，因为采用模块化设计，因此编程语言有很多，如C语言和汇编语言。为了方便扩张和更改，本设计采用C语言来编写程序。
4总结
本设计采用的是以AT89C51单片机为控制核心的智能浇花系统。该系统能对土壤的湿度进行采集，并通过单片机分析，显示在液晶屏上，控制浇水量的多少，以达到自动浇花的要求。并且能够根据各种花对水分的需求不同以及气候的影响，能够调节所设置的上下阈值。系统方便简便，价格低廉，还能在基本基础上扩展其他功能，比如温度控制，光照控制，还能添加远程控制模块。采用C语言编写程序，能方便扩展和更改，增添了程序的可移植性。
作者简介：吴相霖（1996.9-），男，汉族，四川广元人，四川轻化工大学，本科在读，研究方向：电气工程及其自动化。
参考文献
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[3] 王福瑞.单片微机测控系统设计大全[M].北京：北京航空航天大学出版社，1998.
[4] 陈忠平.51单片机C语言程序设计经典实例[M].北京：电子工业出版社，2012.
[5] 赵立，张春林.基于单片机的智能浇花系统设计与实现[M].长春大学学报，2012.
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