盆栽植物生长过程土壤水分测控系统
毕业设计论文中文毕业设计论文中文随着社会进步，人们追求更高的生活品质，会选择在家养一些盆栽植物，净化室内空气。但由于城市生活节奏加快，人们没有足够的时间照顾盆栽，总是忘记给盆栽浇水，导致植物枯死。调查显示，超过80％的盆栽生长问题是由于灌溉不当造成的。针对上述问题，本次设计采用土壤湿度传感器和单片机控制装置开发一套适用于盆栽植物生长过程中土壤水分的监测系统，该系统的主要内容是土壤湿度检测数据的采集与对比，而系统的核心是STC89C51单片机和ADC0832转换芯片。本设计分为自动和手动两种模式。智能浇水模式是将设定的湿度下限值与湿度传感器采集到的土壤湿度值相比较。当低于预设值时，单片则机输出一个浇水指令。手动模式是通过人为关闭单片机电源，手动控制开关来完成浇水任务。本次设计也考虑到了用户的购买力以及系统的成本，选用了既便宜性能又稳定的元器件。该系统使用简单、稳定实用。关键词 盆栽植物，土壤湿度，STC89C51单片机控制
目 录
1 绪论 1
1.1研究的背景及意义 1
1.2盆栽植物生长过程土壤水分测控系统国内外发展现状 1
1.3研究方法 2
1.4 论文研究内容 2
1.5 必要的技术准备 3
2盆栽植物生长过程土壤水分测控系统的硬件设计 3
2.1 整体硬件设计思路 3
2.2 湿度传感器 4
2.3 A/D转换电路 5
2.4 单片机最小系统 7
2.5 继电器电路 9
2.6 液晶显示器LCD 10
2.7键盘电路 11
2.8总电路连接图 11
3盆栽植物生长过程土壤水分测控系统的软件设计 12
3.1软件总体流程 12
3.2 A/D转换模块程序功能 13
3.3 液晶显示模块程序功能 17
3.4按键检测函数块程序功能 21
3.5 FC28型湿度传感器工作流程图 23
3.6 主程序模块程序功能 23
4 软硬件调试 26
4.1 Keil软件的简介及使用指南 27
4.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
软件调试 27
4.3下载程序 29
4.4 软件仿真 29
4.5 硬件焊接与调试 30
4.6 整体功能展示 31
结 论 34
致 谢 35
参 考 文 献 36
附录 37
1 绪论
1.1研究的背景及意义
随着社会进步，人们的生活条件也变得越来越好，也越来越喜爱养一些盆栽植物。盆栽植物能够进行光合作用，吸收人体呼出的二氧化碳同时生成氧气，使室内空气得到净化。但由于城市生活节奏越来越快，人们没有足够的时间照顾盆栽，总是忘记给盆栽浇水导致植物枯死。调查显示，超过80％的花卉生长问题是由于灌溉不当造成的。虽然目前在花鸟市场上也能见到一些给盆栽植物自动浇水的装置，但是价格都不便宜，普通家庭很难接受。而且绝大多数装置只能简单地设定浇水时间，很难做到具体问题具体分析。因此，考虑到节水与成本等因素，设计一个盆栽植物生长过程土壤水分测控系统，使用上先进的节水技术，将盆栽植物土壤湿度检测与自动浇水融于一体。运用这一系统，只需要进行简单的设定，即使我们没时间照顾盆栽，它们在也会得到及时的浇灌。
1.2国内外发展现状
国外自动灌溉技术发展比较早，产业化程度高，应用成熟。目前，国际上盆栽植物精细化灌溉系统能够根据不同植物在不同生长周期，确定其生长所需要的水肥，通过人工事先编写相对应的系统程序，准确无误地进行水肥供应，确保植物的正常生长。
国外盆栽植物水肥精细灌溉系统的实现，主要是依据不同时期的植物生长状况来确定植物所需的水肥，同时对灌溉系统进行动态的监测。该系统还会根据不同植物的水肥需求，确定相应的灌溉模式以及精度要求。整个系统对于水分与肥料的利用率等必须要关注的技术指标，则通过动态检测系统跟踪测量，进而获得实时的数据资料。
国外的研究方向主要是将现代的智能灌溉技术与科学的盆栽培养技术相结合。就目前而言，以色列、荷兰在该技术的研究运用方面已经相当成熟。同时国外对于盆栽植物的水肥微控技术、水分调控对植物生长过程产生的各种影响、水分模拟测控模型研究都走在了世界的最前沿。
相对国外而言,国内自动灌溉技术起步晚，研究层次和发展水平较低，还未形成具有自主知识产权的应用系统，仅仅是处于推广试用阶段。关于照顾盆栽植物，“没有时间、没有相关经验”一直是个难题，而解决这个问题的核心就在于盆栽的水肥管理。为此，主要思路是研发一套能够自动进行适时、适量灌溉的盆栽植物灌溉系统。
1.3研究方法
在本次设计思路中我们选用STC89C51型号的单片机对整个系统进行有效的控制。大概的设计思路是实时检测花盆中土壤的含水量，通过比对测量得到的的含水量决定是否要给盆栽植物进行浇水以及浇水量的多少。研究设计过程中问题的核心是处理好各个模块之间的关系，比如土壤湿度检测模块与单片机控制模块之间的链接，硬件电路与软件编程之间的契合度。这些都是我们在设计过程中需要考虑的。为了节约成本，满足市场需求，本次设计我们选用FC28型湿度传感器来进行土壤含水量的跟踪检测。检测到的土壤含水量数据将通过ADC0832转换芯片进行模拟量到数字量的转换。土壤的含水量就会转变成对应的电压信号传送给单片机中。单片机内部会进行专门的数据处理工作，处理结果会显示在与单片机相连的LCD屏幕上。与此同时单片机内部还会进行数据的比对工作，根据比对的结果来判定是否要开启潜水泵对盆栽植物进行浇水。若对比判别结果小于我们预先设定的启动值，那么灌溉模块会启动给盆栽浇水。若对比判别后的结果大于设定值，则灌溉模块不工作，系统继续进行下一次的数据采集与对比工作。
1.4 论文研究内容
本次研究设计的主要内容是如何利用单片机简单便捷地实现盆栽植物生长过程中的水分测控。重点解决的问题有：对花盆土壤含水量的跟踪采集、对采集到的数据进行比对、对滴灌模块的智能化调控。
1.4.1 花盆内土壤含水量的采集
在花盆中，插入FC28型土壤湿度传感器对土壤含水量进行跟踪检测。
硬件要求：FC28型土壤湿度传感器以及相应的外围连接电路。
1.4.2 数据的采集与对比分析
这一采集分析系统解决问题的核心方法是利用单片机进行实际土壤含水量与预设土壤含水量之间的比对分析，进而完成实时灌水任务。
硬件基础：单片机以及其他外围控制器件。
软件实现：数据采集程序、数据对比分析程序、显示及智能浇水程序。
目 录
1 绪论 1
1.1研究的背景及意义 1
1.2盆栽植物生长过程土壤水分测控系统国内外发展现状 1
1.3研究方法 2
1.4 论文研究内容 2
1.5 必要的技术准备 3
2盆栽植物生长过程土壤水分测控系统的硬件设计 3
2.1 整体硬件设计思路 3
2.2 湿度传感器 4
2.3 A/D转换电路 5
2.4 单片机最小系统 7
2.5 继电器电路 9
2.6 液晶显示器LCD 10
2.7键盘电路 11
2.8总电路连接图 11
3盆栽植物生长过程土壤水分测控系统的软件设计 12
3.1软件总体流程 12
3.2 A/D转换模块程序功能 13
3.3 液晶显示模块程序功能 17
3.4按键检测函数块程序功能 21
3.5 FC28型湿度传感器工作流程图 23
3.6 主程序模块程序功能 23
4 软硬件调试 26
4.1 Keil软件的简介及使用指南 27
4.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
软件调试 27
4.3下载程序 29
4.4 软件仿真 29
4.5 硬件焊接与调试 30
4.6 整体功能展示 31
结 论 34
致 谢 35
参 考 文 献 36
附录 37
1 绪论
1.1研究的背景及意义
随着社会进步，人们的生活条件也变得越来越好，也越来越喜爱养一些盆栽植物。盆栽植物能够进行光合作用，吸收人体呼出的二氧化碳同时生成氧气，使室内空气得到净化。但由于城市生活节奏越来越快，人们没有足够的时间照顾盆栽，总是忘记给盆栽浇水导致植物枯死。调查显示，超过80％的花卉生长问题是由于灌溉不当造成的。虽然目前在花鸟市场上也能见到一些给盆栽植物自动浇水的装置，但是价格都不便宜，普通家庭很难接受。而且绝大多数装置只能简单地设定浇水时间，很难做到具体问题具体分析。因此，考虑到节水与成本等因素，设计一个盆栽植物生长过程土壤水分测控系统，使用上先进的节水技术，将盆栽植物土壤湿度检测与自动浇水融于一体。运用这一系统，只需要进行简单的设定，即使我们没时间照顾盆栽，它们在也会得到及时的浇灌。
1.2国内外发展现状
国外自动灌溉技术发展比较早，产业化程度高，应用成熟。目前，国际上盆栽植物精细化灌溉系统能够根据不同植物在不同生长周期，确定其生长所需要的水肥，通过人工事先编写相对应的系统程序，准确无误地进行水肥供应，确保植物的正常生长。
国外盆栽植物水肥精细灌溉系统的实现，主要是依据不同时期的植物生长状况来确定植物所需的水肥，同时对灌溉系统进行动态的监测。该系统还会根据不同植物的水肥需求，确定相应的灌溉模式以及精度要求。整个系统对于水分与肥料的利用率等必须要关注的技术指标，则通过动态检测系统跟踪测量，进而获得实时的数据资料。
国外的研究方向主要是将现代的智能灌溉技术与科学的盆栽培养技术相结合。就目前而言，以色列、荷兰在该技术的研究运用方面已经相当成熟。同时国外对于盆栽植物的水肥微控技术、水分调控对植物生长过程产生的各种影响、水分模拟测控模型研究都走在了世界的最前沿。
相对国外而言,国内自动灌溉技术起步晚，研究层次和发展水平较低，还未形成具有自主知识产权的应用系统，仅仅是处于推广试用阶段。关于照顾盆栽植物，“没有时间、没有相关经验”一直是个难题，而解决这个问题的核心就在于盆栽的水肥管理。为此，主要思路是研发一套能够自动进行适时、适量灌溉的盆栽植物灌溉系统。
1.3研究方法
在本次设计思路中我们选用STC89C51型号的单片机对整个系统进行有效的控制。大概的设计思路是实时检测花盆中土壤的含水量，通过比对测量得到的的含水量决定是否要给盆栽植物进行浇水以及浇水量的多少。研究设计过程中问题的核心是处理好各个模块之间的关系，比如土壤湿度检测模块与单片机控制模块之间的链接，硬件电路与软件编程之间的契合度。这些都是我们在设计过程中需要考虑的。为了节约成本，满足市场需求，本次设计我们选用FC28型湿度传感器来进行土壤含水量的跟踪检测。检测到的土壤含水量数据将通过ADC0832转换芯片进行模拟量到数字量的转换。土壤的含水量就会转变成对应的电压信号传送给单片机中。单片机内部会进行专门的数据处理工作，处理结果会显示在与单片机相连的LCD屏幕上。与此同时单片机内部还会进行数据的比对工作，根据比对的结果来判定是否要开启潜水泵对盆栽植物进行浇水。若对比判别结果小于我们预先设定的启动值，那么灌溉模块会启动给盆栽浇水。若对比判别后的结果大于设定值，则灌溉模块不工作，系统继续进行下一次的数据采集与对比工作。
1.4 论文研究内容
本次研究设计的主要内容是如何利用单片机简单便捷地实现盆栽植物生长过程中的水分测控。重点解决的问题有：对花盆土壤含水量的跟踪采集、对采集到的数据进行比对、对滴灌模块的智能化调控。
1.4.1 花盆内土壤含水量的采集
在花盆中，插入FC28型土壤湿度传感器对土壤含水量进行跟踪检测。
硬件要求：FC28型土壤湿度传感器以及相应的外围连接电路。
1.4.2 数据的采集与对比分析
这一采集分析系统解决问题的核心方法是利用单片机进行实际土壤含水量与预设土壤含水量之间的比对分析，进而完成实时灌水任务。
硬件基础：单片机以及其他外围控制器件。
软件实现：数据采集程序、数据对比分析程序、显示及智能浇水程序。
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