土壤湿度检测即自动浇水系统设计

引言
目录
一、 引言 1
（一） 智能浇水系统的发展背景 1
（二） 智能浇水系统的发展现状 1
（三） 本文主要内容 2
二、 智能浇水系统的方案设计 3
三、 智能浇水系统的主控电路设计 5
（一） 微处理器简介 5
（二） 最小系统电路设计 5
四、 系统硬件设计 8
（一） 土壤缺水报警电路设计 8
（二） 土壤湿度检测电路设计 8
1. 土壤湿度传感器简介 8
2. 土壤湿度检测电路设计 9
（三） 自动浇水电路设计 10
（四） 系统液晶屏驱动电路设计 11
（五） 参数设置电路设计 12
五、 系统软件设计 14
（一） 智能浇水系统的主程序流程设计 14
（二） 液晶屏驱动流程设计 15
（三） 土壤缺水报警流程设计 16
（四） 土壤湿度检测流程设计 16
（五） 自动浇水流程设计 17
六、 实物安装与调试 19
总结与展望 23
参考文献 24
致 谢 25
附录一 原理图 26
附录二 元件列表 27
附录三 PCB 28
引言
智能浇水系统的发展背景
随着科学技术的持续前进和电子技术的逐渐趋向于传感化和智能化，人们生活中的绝大多数经常用到的东西都将逐步被电子系统给取代掉，这是人类社会的一个明显的发展趋势，就如本论文所要研究的这类智能土壤浇水系统，它也是一种出现较为早的系统，然而随着时间的迁移，它一直不断地跟随着电子技术的发展脚步而一起发展，如今它已经不再是那个老式的只能实现几个简单功能的智能土壤浇水系统了。智能土壤浇水控制系统的飞速发展使得使用者对于数据处理和其它智能特性提出了越来越高的要求，而要实现这些近似苛刻的需求量，重要的重要技术是提升其内部微处理器重要部分的效果，一些早期的智能土壤浇水系统是以8位微处理器当作主控器件的，该内核在单位时间内只能够对8比特的二进制数据 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072# 
进行运算，该运算性能相对于现如今大肆流行的32位机和64位机来说，可以说是小巫见大巫了，从而那时在这种数据运算能力下，智能土壤浇水系统仅能实现几项简要的性能。在最近短短一二十年时间里，传感器技术和微处理器技术的快速发展给智能土壤浇水控制系统的发展带来了新的篇章，智能识别、大数据快速运算等性能使得智能土壤浇水系统被重新定义，智能概念的光环开始笼罩着这种智能土壤浇水系统，这些新型功能和强大的数据处理功效给使用者的生产生活带来了大幅度的方便，使用者只需通过简易的操作即可完成前所未有的很多新型功能，这些新功能在以往的传统智能土壤浇水系统中是无法看到的。快速发展的经济在实质上是对人们生活的根本改变，该过程能够很好的反映在人们对于智能土壤浇水系统的见解上，过去人们仅仅满足在这款器件的几项简单功能，而在一切都成熟之后，不同的使用者对于智能土壤浇水控制系统都有一套自己的见解，良好的人机交互界面、友好的数据交互接口以及更智能的工作方式在一定程度上迎合了使用人员的常见青睐。
近些年来32位内核设计技术的快速发展使得主控处理器进入了高速运算时代，这个技术的完善无疑给智能土壤浇水控制系统带来了上帝的福音，好似受了最强劲的加持，在数据运算能力上相比于过去的8位机就增加了4倍，那么这给智能土壤浇水控制系统的性能带来了不仅是功效上的提升，更加给控制系统赠予了更流畅的工作性能。本论文的预期目标是一种高性价比智能土壤浇水系统，但是并没有选用32位处理器来作为主控，只是选用STM32F103来进行控制，仅是通过这种类型的8位微处理器的处理，就早已可以对多数现有产品进行改进了。
智能浇水系统的发展现状
通过对中国知网上的期刊文献进行查看，前段时间美国芝加哥大学一个与智能土壤浇水系统相关的研究小组推出了一条公告，宣布他们最新发布了一种特别用做实现智能土壤浇水控制系统进行数据采集的高性能传感器件，这款传感器集合了多种探头，通过这种型号的智能传感器的工作可以为系统提供多个方面的采集数据而且通过传感模块里面主控器的处理，将这些数据进行整合和提取，把底层数据中有效的数据提取出来传送到信息层并且通过高速SPI接口送出，该款高性能传感器件的发布把表示着对于智能土壤浇水控制系统的研究又取得了一大进步。经过对电子器件市场上现存的智能土壤浇水系统进行了一次完全调研后能够得出一个结论，与之相关的无论是半成品模块还是完整产品，国产和进口相互之间的价格不在同一水平上，国产产品比进口产品的成本低好几个档次，通过现场询问以及提供的参考资料查看后可以发现，在应用场合和大多数的参数精度上，国产产品要比进口产品的功效低，可想在智能土壤浇水控制系统的关键技术上手上，国内的生产厂家还没有走在时代的前列。
本文主要内容
本论文将以STM32F103微处理器作为主控部分，设计一款智能土壤浇水系统，能够实现对花盆中土壤湿度进行实时快速检测并且还可以根据当前的土壤湿度情况自动执行浇水功能，这款系统以ARM内核作为智能检测机制，具有对花蕊养殖较好的辅助作用。
智能浇水系统的方案设计
智能浇花系统的关键核心部分在于系统能够实时获取到当前花盆内土壤湿度的精确值，并且能够根据湿度值自动启动响应的浇花动作，在执行过程中还需要伴随一些明显的报警声和参数显示功能，为此本课题配置了下图中的Visio结构框图，通过这种形式来对这款智能浇花系统的实现方案设计原理进行阐述，首先需要说到的是花盆土壤中含水量的检测功能，这个功能主要通过下图中的A/D模块、土壤含水量检测传感器以及微处理器的普通GPIO管脚组成，由于将土壤含水量传感器插置在土壤中后，该传感器能够根据其自身特性将土壤湿度转换为其对外的阻抗值，而经过阻抗/电压变换电路的作用能够将阻抗的变化转换为模拟电压值的变化，随后通过A/D模数转换模块对该模拟电压值进行采集并转换为数字信号后，STM32微处理器将获取到该数字信号从而获取到当前花盆土壤的湿度大小，这就是土壤含水量检测的功能。

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