基于單片機的自動澆花系統(tǒng)設計.doc
科技論壇2014 年 12 期基于單片機的自動澆花系統(tǒng)設計楊杜鵑(西南交通大學機械工程學院 四川 成都 611756)【摘 要】本系 以 STC12C5A60S2 片機 核心,通 DHT11 溫濕度 感器 土壤的溫濕度, 片機判斷濕度是否低于下限, 而控制 器是否 合, 磁 是否被接通,從而 自 地 植物 水。 就可以有效地幫助人 及 地 植物 適量的水,促 植物正常生 。【關鍵詞】溫濕度 感器; 片機;控制; 器; 磁 0.引言生活中, 許多人都喜歡在家中種一些植物來凈化空氣和陶冶情操。 能讓植物正常生長,是人們所希望的。 生物的生長都離不開水,植物的正常生長當然也離不開水,必須及時澆水,并且澆水不能過多也不能過少,必須適量。 現(xiàn)實生活中,人們給植物澆水,往往都是憑著感覺和經(jīng)驗,這樣并不能保證給植物澆了適量的水。 甚至有的時候,家中無人,植物只能自生自滅?;趩纹瑱C的自動澆花系統(tǒng),能夠?qū)崟r地檢測土壤溫濕度,及時地給植物澆適量的水。 既能解決人們不在家,植物自生自滅的問題,還能有效解決澆水量的問題。 從而保證植物的正常生長,給人們帶來很大的幫助。1.系統(tǒng)組成本系統(tǒng)由 4 個模塊組成: 土壤溫濕度檢測模塊、LCD1602 液晶顯示模塊、單片機控制模塊和澆水模塊構成。1.1 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器,具有品質(zhì)卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。 并且該傳感器體積超小、功耗極低、信號傳輸距離可達 20 米以上,能為本系統(tǒng)提供準確、實時的土壤溫濕度信息。1.2 LCD 1602 液晶顯示器LCD 1602 液晶顯示器具有微功耗 、體積小 、超薄輕巧 、價格低等優(yōu)點,同時 LCD 可以顯示字母、數(shù)字符號,還可以顯示中文字型,顯示內(nèi)容非常豐富。 總的來說,LCD 既能清晰地顯示 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器檢測到的溫濕度,還能節(jié)約成本,能很好地幫助系統(tǒng)實現(xiàn)功能。1.3 STC12C5A60S2 單片機STC12C5A60S2 單片機是高速 、 低功耗 、 超強抗干擾的新一代 8051 單片機 ,指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度比 8051 單片機快 8-12 倍。 因此,該單片非常滿足本系統(tǒng)的設計要求。1.4 電磁閥電磁閥可以配合不同的電路來實現(xiàn)預期的控制,而控制的精度和靈活性都能夠保證。 通電時,電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關閉件從閥座上提起,閥門打開;斷電時,電磁力消失,彈簧把關閉件壓在閥座上,閥門關閉。本系統(tǒng)采用電磁閥的額定電壓為 DC12V,因此,還用了一個變壓器,將 220V 的交流電變成 12V 的直流電,從而給電磁閥供電。本系統(tǒng)中, 電磁閥與繼電器串聯(lián)起來受單片機控制, 構成澆水模塊。 該模塊結構簡單,只需要將電磁閥接在水龍頭上,便可實現(xiàn)澆水。2.系統(tǒng)工作過程耗模式轉(zhuǎn)變成高速模式, 等待單片機開始信號結束后,DHT11 發(fā)送響應信號,送出 40bit 的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號采集。 如果沒有接受到單片機發(fā)送的開始信號,DHT11 不會主動進行溫濕度采集, 采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。 DHT11 測量分辨率分別為 8bit (溫度)和8bit(濕度 )。2.2 LCD 顯示當前土壤的溫濕度通過編程, 使單片機將接收到的 DHT11 檢測到的土壤的溫濕度在 LCD1602 上顯示。 DHT11 不斷檢測土壤溫濕度,單片機不斷接收數(shù)據(jù),LCD 上顯示的溫濕度數(shù)據(jù)不斷更新。 用戶可以通過 LCD 顯示屏上的數(shù)據(jù)了解當前土壤的溫濕度情況。2.3 單片機控制澆水本系統(tǒng)是根據(jù)土壤的濕度情況來澆水的。 單片機將接收到的濕度數(shù)據(jù)與預先設定的植物正常生長所需要的濕度值 (本系統(tǒng)設為 55%)進行比較,若濕度大于 55%,則單片機控制繼電器斷開,電磁閥不被接通。 于是,沒有對植物澆水。 若濕度小于 55%,則單片機控制繼電器閉合,電磁閥被接通。 于是,對植物進行澆水。閉環(huán)系統(tǒng)相對開環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點是:在反饋控制系統(tǒng)中,不管出于什么原因(外部擾動或系統(tǒng)內(nèi)部變化),要被控制量偏離規(guī)定值,就會產(chǎn)生相應的控制作用去消除偏差。 本系統(tǒng)就是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。 當單片機接受到 DHT11 檢測的土壤濕度小于 55%時, 就會控制繼電器閉合,使電磁閥接通,開始澆水。 澆水的過程中,土壤的濕度在不斷增加,直到增加到 55%時,單片機就會控制繼電器斷開,電磁閥不被接通,停止?jié)菜?。如果采用計算需要澆多少水的方法,就是開環(huán)控制,缺點就是,系統(tǒng)很有可能由于系統(tǒng)外部或內(nèi)部因素使最后的澆水量沒有達到所計算的澆水量,不能實現(xiàn)準確澆水。 這樣進一步說明,本系統(tǒng)采用閉環(huán)控制的方法是非常正確的,能夠準確實現(xiàn)給植物澆適量的水。3.總結單片機是一種集成電路芯片,我們?nèi)粘I畹暮芏嗉译姰a(chǎn)品中都有單片機的控制, 在工業(yè)生產(chǎn)中更是有單片機在其中發(fā)揮重要作用。本系統(tǒng)正是單片機在生活中的應用。 通過單片機判斷 DHT11 采集到的土壤濕度值來判斷是否需要給植物澆水,方便人們生活。本系統(tǒng)體積小,不會占太大空間。 而且,本系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制,無人操作,可以節(jié)省人們的時間和精力,方便人們的生活。 本系統(tǒng)也可以進一步改進,應用于大型植物種植基地。科【參考文獻】1趙麗,張春林基于單片機的智能澆花系統(tǒng)設計與實現(xiàn) 長春大學學報N2012-62.1 土壤溫濕度采集2劉明真,陳鴻基于單片機智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)設計J.學術問題研究 ,2010(1):將 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器放入土中,檢測當前土壤的溫濕度,75-80并把數(shù)據(jù)傳給單片機。單片機發(fā)送一次開始信號后,DHT11從低功3尹發(fā)根果蔬膨化干燥監(jiān)測系統(tǒng)的設計J.農(nóng)機化研究,2011(8):85-88(上接第 113 頁)油機的運行過程中,節(jié)約型能源的使用是非常有必要性的。4.結語隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展,船舶行業(yè)也呈現(xiàn)不斷發(fā)展的趨勢,但是目前,在柴油機的管理與維護方面仍然存在著很多不足,這就需要采取合理的、科學的、完善的措施對其進行相應的改善與提高,進一步促進船舶事業(yè)的發(fā)展??啤緟⒖嘉墨I】1王向相,陳鑫,周海松,許慶峰,劉彩霞.船用應急發(fā)電機組用柴油機的應用研究J.科技信息,2011(20)2王勤鵬,楊建國,余永華.船用低速柴油機電控系統(tǒng)控制策略試驗研究J.哈爾濱工程大學學報,2013(11)3劉利軍,吳朝暉,李帆.Abaqus 在船用柴油機研發(fā)中的應用J.計算機輔助工程,2013(S2)225