采用AT89S52單片機(jī)的家庭智能澆花器設(shè)計(jì)方案

隨著人們生活水平的提高，花卉逐漸收到人們的青睞，陶冶情操，凈化空氣。利用單片機(jī)設(shè)計(jì)了一款家庭智能澆花器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆花，節(jié)省人力，方便人們出差的時(shí)候，不至于影響花卉的生長(zhǎng)，如果在家也可以關(guān)斷澆花器，手動(dòng)澆花。澆花器設(shè)置為兩種方式，一種是定時(shí)定量澆花，一種是根據(jù)濕度澆花。采用哪種方式是通過按鍵控制或者紅外遙控的，在采用定時(shí)定量澆花時(shí)，數(shù)碼管顯示時(shí)間和流水時(shí)間，在選用根據(jù)濕度澆花時(shí)，數(shù)碼管顯示是目前的濕度。

1 總體設(shè)計(jì)

利用AT89S52單片機(jī)設(shè)計(jì)了自動(dòng)澆花器，針對(duì)不同的花卉，此智能澆花器設(shè)置為兩種方式：一是定時(shí)定量澆花，二是利用濕度傳感器檢測(cè)花卉(也可以用于蔬菜等)的濕度，采集的濕度傳送到單片機(jī)芯片，單片機(jī)根據(jù)濕度控制是否澆水，如果需要澆水，單片機(jī)的一個(gè)引腳p2.0置高電平，使繼電器線圈通電，敞開觸點(diǎn)閉合，打開電磁閥，實(shí)現(xiàn)定時(shí)定量的自動(dòng)澆水，設(shè)定時(shí)間到，電磁閥自動(dòng)閉合，并且水流時(shí)間可調(diào)，上面安裝了數(shù)碼管，并有一個(gè)按鈕根據(jù)不同花卉所需水量不同，設(shè)置澆花時(shí)間長(zhǎng)短，在數(shù)碼管上可以顯示澆水時(shí)間的長(zhǎng)短;如果檢測(cè)濕度足夠，p2.0仍保持為低電平，不打開電磁閥。采用哪種方式是通過按鍵控制或者紅外遙控的，在采用定時(shí)定量澆花時(shí)，數(shù)碼管顯示時(shí)間和流水時(shí)間，在選用根據(jù)濕度澆花時(shí)，數(shù)碼管顯示是目前的濕度。

該技術(shù)所采用的技術(shù)方案是：利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，首先檢測(cè)采用何種方式澆花，如果定時(shí)定量澆花，就在規(guī)定的時(shí)間開始澆花，按照設(shè)置澆花時(shí)間的長(zhǎng)短進(jìn)行澆花;如果是根據(jù)濕度控制是否澆水就設(shè)置單片機(jī)1個(gè)引腳為低電平，濕度傳感器檢測(cè)濕度，傳送給單片機(jī)芯片，當(dāng)檢測(cè)到濕度不夠時(shí)，單片機(jī)這個(gè)引腳就變?yōu)楦唠娖?，把繼電器吸合，常開觸點(diǎn)閉合，使得電磁閥線圈得電，此時(shí)電磁閥門有閉合變成斷開，水流經(jīng)過，給花卉澆水。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 硬件設(shè)計(jì)

硬件電路由單片機(jī)、濕度傳感器、繼電器、電磁閥、數(shù)碼管、1302芯片、按鍵、紅外遙控接收等組成。注意，電磁閥如果安放離單片機(jī)太近，將會(huì)造成無法正常工作，解決方法是：1)電磁閥遠(yuǎn)離單片機(jī);2)加入電阻電容。這里采用的是加入電阻電容的方法，這樣方便把元器件集中，所做控制器也比較小。智能澆花器的原理圖如圖2所示。

2.1 定時(shí)定量澆花方式

定時(shí)定量澆花是每天規(guī)定的時(shí)間開始澆花，設(shè)置澆花時(shí)長(zhǎng)，比如1分鐘，1分鐘后停止?jié)不?。具體硬件：安裝了2個(gè)三位共陽數(shù)碼管和1個(gè)兩位共陽數(shù)碼管，用以顯示時(shí)間和澆花時(shí)間的長(zhǎng)短。按鍵控制時(shí)間調(diào)整和時(shí)間設(shè)置調(diào)整，并有一個(gè)按鈕根據(jù)不同花卉所需水量的不同，設(shè)置澆花時(shí)間長(zhǎng)短，在數(shù)碼管上顯示出來，1302芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)間保持，斷電時(shí)不影響時(shí)間。

這里可假設(shè)每天早上7點(diǎn)20分自動(dòng)給花卉澆水，澆花時(shí)間為1分鐘，到了早上的7點(diǎn)20分，單片機(jī)控制智能澆花器開始澆花，單片機(jī)p2.0引腳接繼電器，繼電器接電磁閥，電磁閥控制水流，到了7點(diǎn)20分，給單片機(jī)一個(gè)指令，setb 02.0，三級(jí)管導(dǎo)通，這樣繼電器線圈有電流經(jīng)過，對(duì)應(yīng)的常開觸點(diǎn)閉合，使得電磁閥線圈得電，此時(shí)電磁閥門由閉合變成斷開，水流經(jīng)過，給花卉澆水，1分鐘時(shí)間到，給單片機(jī)一個(gè)指令clr p2.0，這樣單片機(jī)p2.0引腳輸出低電平，三極管截止，繼電器線圈沒有電流經(jīng)過，常開觸點(diǎn)恢復(fù)為斷開，電磁閥線圈失電，此時(shí)電磁閥門閉合，水流停止。這里的時(shí)間是顯示在數(shù)碼管上，通過按鍵控制，時(shí)間可調(diào)整，同時(shí)澆花的時(shí)間也可以通過按鍵設(shè)置，另外澆花時(shí)間的長(zhǎng)短也可以通過按鍵調(diào)整。同時(shí)加入1302芯片，為了斷電時(shí)不影響時(shí)間正常，防止每次斷電后都要重新調(diào)整是時(shí)間。圖3為定時(shí)定量澆花結(jié)構(gòu)圖。

2.2 濕度控制澆花方式

先通過按鍵設(shè)定濕度，這里選用的濕度傳感器是LTM8901濕度傳感器，LTM8901是一款專門為用戶設(shè)計(jì)自身產(chǎn)品而提供的數(shù)字化溫濕度探頭，其濕度測(cè)量量程為1%～99%RH，分辨率為0.5%RH，測(cè)量精度為±3.0%RH(典型值);溫度測(cè)量范圍為-25～+60℃，分辨率為0.062 5℃，測(cè)量精度為±0.5℃;響應(yīng)時(shí)間典型值為5 s;工作電壓范圍為4.5～5.5 V。LTM8901將測(cè)量結(jié)果直接輸出為數(shù)字信號(hào)，通過“一線式總線”串行傳送給單片機(jī)，不需要進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，減少了元件，簡(jiǎn)單方便。利用LTM8901濕度傳感器檢測(cè)到濕度，傳送到單片機(jī)進(jìn)行處理，濕度顯示在數(shù)碼管上，當(dāng)濕度低于設(shè)定值時(shí)，給單片機(jī)一個(gè)指令，seth p2.0，繼電器線圈有電流經(jīng)過，對(duì)應(yīng)的常開觸點(diǎn)閉合，使電磁閥線圈得電，此時(shí)電磁閥門由閉合變成斷開，進(jìn)行澆花，當(dāng)?shù)扔诨蚋哂谠O(shè)定值時(shí)，clr p2.0，繼電器線圈失電，對(duì)應(yīng)常開觸點(diǎn)斷開，電磁閥線圈失電，閥門閉合，水無法流過，停止?jié)不?。濕度控制澆花結(jié)構(gòu)如圖4所示。

2.3 方式設(shè)定

可以通過手按按鍵設(shè)定，按奇數(shù)次設(shè)定澆花方式為定時(shí)定量澆花，按偶數(shù)次，設(shè)定澆花方式為根據(jù)濕度澆花。也可通過紅外遙控設(shè)定澆花方式，發(fā)射用電視遙控器，接收電路用三位一體接收器接收信號(hào)，三位一體接收器的1腳接地，2腳接電源，3腳(信號(hào)腳)與單片機(jī)一個(gè)I/O引腳相連，信號(hào)來時(shí)進(jìn)行解碼，做出不同處理，一次接收到信號(hào)按定時(shí)定量澆花，再次接收到信號(hào)根據(jù)濕度澆花，根據(jù)按的次數(shù)，奇數(shù)次采用定時(shí)定量澆花方式，偶數(shù)次采用濕度控制澆花方式，這主要是針對(duì)不同的花卉。接收到信號(hào)，發(fā)光二極管閃爍30 s。蜂鳴器響10 s，用以提示。智能澆花器外部構(gòu)造如圖5所示。

3 程序設(shè)計(jì)

3.1 程序設(shè)計(jì)思路

1)方式設(shè)定 通過檢測(cè)按鍵按下次數(shù)來確定工作方式，設(shè)按下次數(shù)為n，第一次按下n=1，每次按下n加一，加到一定次數(shù)1 000，n從0開始，if(n=10000)(n=0);剛開始連接按鍵的引腳為高電平，一旦按下就變?yōu)榈碗娖剑ㄟ^檢測(cè)高電平變?yōu)榈碗娖降拇螖?shù)來檢測(cè)是否按下;按下奇數(shù)次，采用定時(shí)定量澆花，偶數(shù)次采用通過檢測(cè)濕度澆花，if(n%2=0)來判斷，如果余數(shù)為O，說明偶數(shù)次，否則奇數(shù)次。

2)定時(shí)定量澆花 先寫出時(shí)間顯示程序，再判斷是否到了設(shè)定的澆花時(shí)間以及澆花時(shí)間長(zhǎng)短。

程序里，c表示時(shí)，b表示分，a表示秒，w表示設(shè)置的時(shí)間長(zhǎng)短。首先時(shí)間沒到的情況下，p2.0引腳為0(P2_0=0)，不澆水，當(dāng)時(shí)間到了設(shè)定的時(shí)間(if(c==7&b==20&0

3)濕度檢測(cè)澆水 首先啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，讀取LTM8901檢測(cè)到的濕度，進(jìn)行比較判斷，最后執(zhí)行。

3.2 流程圖

智能澆花器程序流程圖如圖6所示。

4 結(jié)論

本文介紹了家庭智能澆花器的設(shè)計(jì)，進(jìn)行了硬件設(shè)計(jì)與程序分析，已經(jīng)做成實(shí)物，并且使用效果好。家庭智能澆花器用處較廣，改變程序還可作為可定時(shí)開關(guān)、宿舍燈光系統(tǒng)、溫控塑料大棚等使用，此家庭智能澆花器，也可以用在智能澆灌草坪、蔬菜等，把水箱去掉，直接接水龍頭即可。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處在于實(shí)現(xiàn)不同方式的自動(dòng)澆花以及水管的可伸縮有助于改變花盆離水源的距離;在設(shè)計(jì)過程需要注意的問題是防止電磁閥吸合時(shí)使單片機(jī)復(fù)位，加入電阻和電容加以緩沖，在此系統(tǒng)中選用的電容為耐壓400 V的。