花卉自动浇水专业系统设计和实现文献综述.doc

xxxxxxx大学专业文献综述题 目:花卉自动浇水系统设计与实现综述 姓 名:xxx 学 院:xxxxxxxxx学院 专 业:电子信息科学与技术 班 级:xxx 学 号:xxxxxxxxx 成 绩： 指引教师:xxx 职称： 年 12 月 1日xxxxxxxx教务处制盆花自动浇水系统设计与实现作者：xxx 指引教师：xxx 摘要：针对盆栽植物浇水不及时、缺少浇水管理导致植物生长不健康状况，将单片机测控技术应用于盆栽植物浇水过程中，以单片机为核心花盆土壤湿度控制系统。采用土壤湿度传感器实时检测花盆土壤湿度，单片机依照花盆土壤湿度值判断植物与否需要进行浇水，通过控制继电器进而控制电磁阀实现自动浇水功能。控制系统还具备报警功能，当花盆水箱水位低于设定值时，可以及时提示为水箱加水。核心词：单片机 花盆 土壤湿度 湿度传感器Potted flower design and implementation of automatic watering systemAuthor：xxx Tutor：xxx Abstract：For potted plants is not timely，the lack of water management in plant growth is not healthy，single-chip microcomputer measurement and control technology was applied to water plants in the process of flower pot soil moisture with the single chip processor as the core control system. Real-time detection flower pot soil moisture using soil moisture sensor，microcontroller based on the flower pot soil humidity value judgment whether the need for watering plants，water automatically by the control relay and control electromagnetic valve function. Control system also has alarm function，when the flower pot water tank water level is lower than the set value，can be timely reminder to the tank with water Key words：Single Chip Microcomputer，pot，Soil moisture，Humidity sensor1. 花盆土壤湿度控制系统设计背景及意义现如今诸多家庭把植物当作装饰物，这些美丽装饰物不同于普通工艺品，它们有生命，需要定期进行浇水，因而，如何使花盆土壤湿度值保持在一种合理范畴内是每个养花者所关怀问题。老式花盆需要人工进行浇水，规定养花者定期为花盆进行浇水，不但费时，并且也无法保证为植物提供适当浇水量。当前市场上许多自动浇水花盆是通过定期、定量为花盆进行浇水或者运用渗入原理来实现，虽然具备自动浇水功能，但是仍不能依照植物当前生长环境进行实时浇水。该系统可以在植物需要浇水时候自动进行浇水，使花盆土壤湿度值保持在一种适当水平，不但保证植物有一种健康生环境，同 自动浇水时也使养花工作变得轻松、有趣。2.花盆土壤湿度控制系统重要功能及设计方案2.1花盆土壤湿度控制系统重要功能花盆土壤湿度控制系统重要由五个某些组 成，分别是单片机、湿度传感器模块、浇水模块、报警模块以及电源电路，系统原理框图如图 1 所示。湿度传感器模块负责实时检测花盆土壤湿度值，将花盆土壤湿度值转换为相应模仿电压，然后由单片机内部 AD 转换电路将模仿电压转换为数字量。当湿度传感器模块输出电压高于设定阈值时，单片机判断花盆处在缺水状态。浇水模块重要由继电器和电磁阀构成。当单片机判断花盆处在缺水状态时，通过控制继电器进而控制电磁阀进行浇水。报警模块重要由水位开关和报警电路构成。水位开关负责检测花盆水箱水位状况，当花盆水箱水位低于设定值时，单片机控制报警电路输出报警信号，提示花盆主人花盆水箱加水。最后，由电源电路为系统提供电源。图1花盆土壤湿度控制系统原理框图3.2设计方案（一）本设计是通过设计出程序来控制自动浇水，以达到室内盆花自动浇水目。该盆花浇水自动化系统可以对盆景生活要素（涉及土壤温湿度、光照强度）进行检测，并对其进行适量、适时浇水。该系统重要构造有单片机、光强度以及温湿度传感器、由浇水驱动电路构成检测控制某些。本次设计重要是对灌溉控制技术、系统软硬件状况以及土壤湿度与浇水量关系进行研究。其中，土壤温湿度传感器和光传感器可将检测到土壤温湿度模仿量和光强度模仿量放大转换成数字量通过单片机内程序控制精准将温度、湿度、光强度分别显示在LCD显示屏上，同步在判断盆花与否浇水可通过单片机内部中断服务程序进行辨别，当需要浇水时，单片机系统会发出浇水信号，同步会通过放大驱动设备使电磁阀启动，进而进行浇水，反之，则进入下一次循环。并判断花与否需要旋转。蓄水箱水位报警某些采用纯硬件控制。图2硬件框图3.3设计方案（二）花盆土壤湿度控制系统重要由五个某些组 成，分别是单片机、湿度传感器模块、浇水模块、报警模块以及电源电路，系统原理框图如图 1 所示。湿度传感器模块负责实时检测花盆土壤湿度值，将花盆土壤湿度值转换为相应模仿电压，然后由MSP430 单片机内部 AD 转换电路将模仿电压转换为数字量。当湿度传感器模块输出电压高于设定阈值时，单片机判断花盆处在缺水状态。浇水模块重要由继电器和电磁阀构成。当单片机判断花盆处在缺水状态时，通过控制继电器进而控制电磁阀进行浇水。报警模块重要由水位开关和报警电路构成。水位开关负责检测花盆水箱水位状况，当花盆水箱水位低于设定值时，单片机控制报警电路输出报警信号，提示花盆主人花盆水箱加水。最后，由电源电路为系统提供电源。图3 硬件框图3,4设计方案比较比较两种设计方案，各有所长，各有所短。采用单片机芯片不同样。89C51 单片机是8 位单片机。其指令是采用被称为“ CISC ”复杂指令集，共具备111 条指令。而MSP430 单片机是16 位单片机，采用了精简指令集（ RISC ）构造，只有简洁27 条指令，大量指令则是模仿指令，众多寄存器以及片内数据存储器都可参加各种运算。这些内核指令均为单周期指令，功能强，运营速度快。再者， 89C51 系列单片机由于其内部总线是8 位，其内部功能模块基本上都是8 位虽然通过各种努力其内部功能模块有了明显增长，但是受其构造自身限制很大，特别模仿功能部件增长更显困难。MSP430 系列其基本架构是16 位，同步在其内部数据总线通过转换还存在8 位总线，在加上自身就是混合型构造，因而对它这样开放型架构来说，无论扩展8 位功能模块，还是16 位功能模块，虽然扩展模/ 数转换或数/ 模转换此类功能模块也是很以便。这也就是为什么MSP430 系列产品和其中功能部件迅速增长因素。最后，就是在开发工具上面。对于89C51 来说，由于它是最早进入中华人民共和国单片机，人们对它在熟悉但是了，再加上国内各方人士努力，创造了不少适合咱们使用开发工具。但是如何实当前线编程还是一 个很大问题。对于MSP430 系列而言，由于引进了Flash 型程序存储器和JTAG 技术，不但使开发工具变得简便，并且价格也相对低廉，并且还可以实当前线编程。4.系统软硬件设计4.1单片机AT 89c51此系统选用是一款高性能、低成本、低功耗AT 89c51 单片机. AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器低电压、高性能CMOS 8位微解决器。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器。单机可擦除只读存储器可以重复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业原则MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMELAT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它一种精简版本。4.2壤湿度信号采集及解决。 由于土壤中具有矿物质离子，这些矿物质离子都溶解在土壤中水中 如果将两个电极插入土壤中，由于两级 间电阻与电压成正比，因此通过计算两级电压来表征土壤湿度 在测量电压之前，需将传感器得到模仿电压信号通过 A / D 转换成数字信号以便单片机解决选取 YL-69 土壤湿度传感器模块 传感器得到模仿电压通过精密半波整流电路进行整流，再通过滤波电路滤波，之后通过A / D 转换送给单片机解决 为了以便精准测量，咱们选取用交流电源给土壤湿度传感器供电，由于如果使用直流电源，两电极间会发生极化现象，会影响电压测量 交流电源取自所用单片机模仿输出端，该端出来有正弦波分量和直流分量，通过电容隔直后给传感器供正弦交流电压 4.3 数据解决及显示模块数据解决及显示模块是由 A / D 转换电路、STC89C52 单片机和继电器控制电路构成，单片机解决模块是系统核心 此系统滴灌方式分为定期和自动两个模式 自动模式就是通过采集土壤湿度检测模块传递实时土壤湿度信号，与设定湿度数据进行对比，然后输出信号使继电器控制电路控制水泵开关，从而进行对盆栽植物实时灌水 定期模式是通过设定灌溉时间和灌溉时长来进行灌溉设定 两种模式数据变化信息可通过液晶器进行显示 显示屏采用液晶 LCD1602 模块，可以显示 16* 2 共 32 个 7* 7 点阵 6-8 定期和自动两个模式两种显示界面是通过切换实现 4.4 水泵及供水模块水泵及供水模块中采用滴灌管有助于节水和均与灌溉，低音水泵不影响正常生活，并且自带储水罐 水泵开始工作后，通过滴灌管进行系统供水工作，在供水过程中每 30 s（ 依照滴管口径调节） 会由土壤湿度检测模块进行湿度实时监测 当达到适当湿度值时候电磁阀和水泵停止工作4.5 电源管理系统盆栽植物土壤水分监测及自动灌溉模块电源特别重要 水泵采用 12 V 电源供电，通过市电通过降压、稳压和滤波解决直流稳压电源 独立电源方面采用是基于 LM2576-5 0 开关电源模块，将大容量锂电池 11 1 V 电压转换到稳定 5 0 V 电源，供应整个系统使用 5 软件设计盆栽植物土壤水分监测及自动灌溉模块程序构造是主程序以及按键扫描解决、时间、土壤湿度数据采集、数据解决、显示、电机驱动等子程序构成，如图 7 所示在设计中，整个程序采用 C 语言在 Keil uVision4 种进行编写调试 系统采用模块化设计，模块化设计可以使程序构造清晰 便于调试。整个系统操作操作办法为当启动系统后进入主函数，初始化化函数变量及初始化传感器模块，进入按键扫描函数，通过按键选取系统工作模式，在自动控制模式下，调用土壤湿度数据采集函数，采集当前土壤湿度值，并通过数据解决程序对湿度值进行分析，当湿度值不大于预设值时，进入水泵电机驱动函数，启动灌溉功能，直到达到湿度预设值，停止灌溉； 在定期模式下，可通过按键扫描函数，对定期时间进行设立，在该模式下，调用时间程序，当达到定期时间时，进入电机驱动函数，启动灌溉功能，当灌溉时间届时停止灌溉，整个操作过程均可实现液晶显示 6 总结：随着智能生活智能家居业务不断拓展，盆栽植物土壤水分测控系统及灌溉系统因较低设备投入，且不需要专门维护、检修，并且克服了老式人工浇水不定期性和不精确性，又避免了老式水分控制系统因不精确性而导致过涝等局限性 加上整个设计全程都是智能化、自动化、节能化设计 使其既符合当前都市人智能生活主题，也响应国家建设绿色环保节能号召 此系统必将是一款适合都市人生活家居必备产品 特别是它拓展潜力巨大，可以加装温度传感器，空气湿度传感器，烟雾探测装置 只需加装单片机数量和控制程序来实现更多实用功能参照文献：1 周国雄,许明情. 都市公交车自动报站系统设计及其应用J. 装备制造技术.(04) 2 周波,冯顽童,胡建龙,罗洪波. 公交车自动报站系统设计J. 四川理工学院学报(自然科学版). (03) 3 刘强,贾鸿莉. 基于单片机公交车自动报站器设计J. 中华人民共和国科技信息. (09) 4 张志勇，宋阳.公交车报站器硬件设计与实现J.才智.(29)5 李吉志. 基于单片机公交车智能语音报站和液晶显示系统设计J. 科技广场. (03) 6 王鹏.公交车语音报站器程序设计J.装备制造技术.(12)7 曾婷,万星宇. ISD1700 系列语音芯片原理与应用设计J. 价值工程.(23)8 苏德恕. 基于单片机控制公交车自动报站系统设计J. 吉林省教诲学院学报. (10) 9 张雅兰. 公交车自动报站系统改进研究J. 广西工学院学报(自然科学版). (04)10 周锦荣,魏志明. 基于AT89C51控制公交车自动报站器设计J. 漳州师范学院学报(自然科学版). (03) 11 李艮. 基于单片机公交车报站系统J. 才智. (10)