嵌入式草坪澆水系統(tǒng)的設(shè)計

引 言

隨著生活水平的日益提高，人們對生活環(huán)境的要求也越來越高，綠色草坪在人們?nèi)粘Ｉ钪虚_始扮演著越來越重要的角色，例如：在夜幕降臨時，草坪是人們乘涼、拉家常的好去處， 因此，人們對草坪的管理也越發(fā)重視。目前市面上的草坪自動澆水系統(tǒng)魚目混珠，有的價格低廉，但產(chǎn)品不盡人意，有的產(chǎn)品質(zhì)量不錯，但性價比不高，本系統(tǒng)設(shè)計方案可有效填補(bǔ)市場空白，設(shè)計一款價格適中，質(zhì)量不錯，性價比最優(yōu)的草坪自動澆水系統(tǒng)。

1 設(shè)計方案

植物的生長對其周圍環(huán)境的溫度和濕度有一定的要求， 這個要求是一個范圍，一旦外部環(huán)境低于或高于這個范圍時， 植物的生長就會受到影響。通過對草坪周圍空氣的濕溫度進(jìn)行檢測來判定是否澆水。當(dāng)周圍空氣過于干燥時可以進(jìn)行噴水對環(huán)境進(jìn)行降溫加濕，同時在澆水之前，播放錄制好的語音提示，讓行人避讓，十分鐘后進(jìn)行澆水并播放悅耳的歌曲。通過檢測空氣的濕溫度，對草坪適量的澆水，自動澆水部分是通過ARM9 程序設(shè)定澆水的上下限值與 DHT11 采集到的空氣濕溫度值相比較，當(dāng)?shù)陀谙孪拗禃r，ARM9 連續(xù)播放語音提示，十分鐘后發(fā)出最后一個語音提示 ：“開始澆水”，然后 ARM9 立即發(fā)出打開指令給電磁閥，閥門打開，開始澆水并播放音樂，高于上限值時再由 ARM9 停止播放音樂，同時發(fā)出停止指令給電磁閥，閥門關(guān)閉，停止?jié)菜?。具體系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖１所示。

2 系統(tǒng)功能模塊組成

結(jié)合草坪澆水系統(tǒng)的需求分析，本嵌入式澆水系統(tǒng)的核心由ARM9 和濕溫度傳感器以及電磁閥組成。其中控制、顯示、定時、語音提示及歌曲部分由ARM9 負(fù)責(zé)，空氣濕溫度的采集由DHT11 溫濕度傳感器負(fù)責(zé)，電磁閥負(fù)責(zé)閥門的開閉。

硬件作為系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)，為軟件平臺的運行提供基本 的物質(zhì)條件和通信接口，本系統(tǒng)的主要硬件平臺包括嵌入式 處理器、輸入輸出設(shè)備、顯示裝置、音箱設(shè)備、電源、溫濕度 傳感器、電磁閥等。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

硬件作為系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)，為軟件平臺的運行提供基本 的物質(zhì)條件和通信接口，本系統(tǒng)主要的硬件平臺包括嵌入式 處理器、輸入輸出設(shè)備、顯示裝置、音箱設(shè)備、電源、溫濕度 傳感器、電磁閥等。

3.1 嵌入式處理器

本系統(tǒng)的處理器選擇 S3C2440 作為主控芯片，該芯片 功能強(qiáng)大采用 0.13Um CMOS 標(biāo)準(zhǔn)單元和存儲器編譯器開發(fā)。 其 CPU 內(nèi)核是一個 32 位 ARM920T RISC 處理器設(shè)計的高級 RISC 機(jī)，采用哈弗緩存架構(gòu)與獨立的 16 KB 指令和 16 KB 數(shù) 據(jù)高速緩存，支持 TFT 的 LCD 控制器，NAND 閃存控制器。 由于其功能的強(qiáng)大，使得該芯片即便在三星公司停產(chǎn)一年以后， 還不得不重新恢復(fù)生產(chǎn)，因為市場需求十分巨大。

3.2 顯示裝置

該模塊主要通過嵌入式自帶的LCD 顯示時間、電磁閥開閉狀態(tài)、溫濕度上下限值以及采集的溫濕度值。為了保障LCD 的正常顯示，一定要確保電源不斷電。

3.3 濕溫度傳感器

本系統(tǒng)的濕溫度傳感器選擇性能穩(wěn)定、性價比高的 DHT11 作為數(shù)據(jù)采集的工具，DHT11 濕溫度傳感器將監(jiān)測的空氣濕溫度數(shù)據(jù)通過ARM9 的I/O 接口傳送到LCD上顯示出來。

3.4 電磁閥

本系統(tǒng)的電磁閥采用的是市面上常見的不銹鋼電磁閥， 電磁閥在整個自動澆水系統(tǒng)中負(fù)責(zé)閥門的開閉。在安裝時，一定要注意噴口必須距離地面一定距離，同時要定期檢查噴口是否有異物以防止噴口阻塞。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

本設(shè)計的澆水模式有兩種方式 ：自動澆水與手動澆水。系統(tǒng)軟件所實現(xiàn)的功能是，通過切換模式來選擇自動還是手動。一般情況是選擇自動澆水模式，當(dāng)自動功能失去效能時才切換到手動模式。自動草坪澆水模式是由DHT11 濕溫度傳感器將感應(yīng)到的空氣濕溫度信號傳送給ARM9，并顯示于LCD 屏幕上，同時ARM9 將采集的數(shù)據(jù)與設(shè)定的濕溫度值進(jìn)行比較，若低于所給定的值則播放語音提示，十分鐘后澆水并播放音樂。當(dāng)濕度高于所給定的值時停止?jié)菜屯７乓魳贰Ｊ謩訚菜怯葾RM9 向時鐘芯片讀取實時時間，若與設(shè)定的澆水時間相同，則播放語音提示，十分鐘后澆水與播放音樂， 當(dāng)達(dá)到設(shè)定的澆水時間則停止?jié)菜屯７乓魳贰?

5 結(jié) 語

隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高，技術(shù)與生活的結(jié)合度將越來越高，對此，本文提出通過嵌入式的控制、顯示、語音技術(shù)，配合傳感器技術(shù)達(dá)到集空氣濕溫度的采集與定時為一體的自動澆水系統(tǒng)。同時通過軟件系統(tǒng)對其中功能的實現(xiàn)進(jìn)行設(shè)計，保障了系統(tǒng)的正常運行。