嵌入式系统的智能花盆设计传感器设计
近年来，随着生活节奏的加快。如今花卉养植已经逐渐成为人们陶冶情操，丰富生活，美化环境，舒缓生活工作压力的休闲方式。然而，花卉的生长对环境的要求很高，需要适当的光照、温度、水分和养分。但快节奏的生活方式又往往使得人们难以花费更多的时间来进行花卉植物的打理，并且大多数人对植物的生长条件和生长情况并不十分了解，往往容易犯错，从而使得植物枯萎甚至死亡。于是，智能花盆应运而生。本课题的智能花盆设计是以单片机为核心来对土壤湿度，空气温湿度，光照强度进行实时巡检。首先通过传感器采集花卉的各种环境参数，然后通过AD转换模块将模拟信号转化为数字信号输出，最后由单片机进行处理。测量值不仅能显示在LCD上，而且可以通过数据库与相应植物不同生长阶段的参考值进行比较，当参数值不符合参考值的上下限范围时将采取蜂鸣器智能报警的措施。本智能花盆的设计可以保证植物健康生长，减轻打理者精神与时间压力。关键词 智能花盆，嵌入式，传感器目 录
1 绪论 5
1.1 智能花盆的研究背景 5
1.2 环境因子对植物生长的影响 5
1.3 智能花盆的研究内容与意义 6
1.3.1 智能花盆的研究意义 6
1.3.2 智能花盆的研究内容 6
2 智能花盆总体设计 7
2.1 设计要求 7
2.2 设计目标 7
2.3 测控系统的组成及原理 8
3 硬件设计 8
3.1 单片机简介 9
3.2 STC12C5A60S2单片机简介 9
3.3 传感器简介 10
3.3.1 空气温湿度传感器 10
3.3.2 光照强度传感器 15
3.3.3 土壤湿度传感器 18
3.4 单片机外围电路设计 19
3.4.1 电源电路 20
3.4.2 LCD显示电路 20
3.4.3 键盘输入电路 20
3.4.4 蜂鸣器报警电路 21
4 软件设计 21
结论 23
致谢 24
参考文献 25
1 绪论
1.1 智能花盆的研究背景
4 单片机外围电路设计 19
3.4.1 电源电路 20
3.4.2 LCD显示电路 20
3.4.3 键盘输入电路 20
3.4.4 蜂鸣器报警电路 21
4 软件设计 21
结论 23
致谢 24
参考文献 25
1 绪论
1.1 智能花盆的研究背景
近年来，随着生活节奏的加快。如今花卉养植已经逐渐成为人们陶冶情操，丰富生活，美化环境，舒缓生活工作压力的休闲方式。人们对花卉的喜爱是毋庸置疑的。然而，花卉的生长对环境的要求很高，需要适当的光照、温度、水分和养分。但快节奏的生活方式又往往使得人们难以花费更多的时间来进行花卉植物的打理，并且大多数人对植物的生长条件和生长情况并不十分了解，往往容易犯错，从而使得植物枯萎甚至死亡。从中可见，当养花人缺乏时间或经验时，需求帮助的愿望十分强烈。人们急需一种能够帮助自己进行简单养殖和护理花卉的智慧型花盆。于是，智能花盆应运而生。智能花盆是通过传感器对光照、温度、水分及养料进行可计划的测量，并与相应植物不同生长阶段的参考值进行比较，从而提示用户进行相应生长条件的调整，这有效的保证了植物的健康生长发育，减轻了打理者精神与时间方面的压力，具有广阔的应用前景。
同时智能花盆的研究对智能农业也有借鉴意义。在此，我们可以通过分析植物的环境因子对植物生长发育的影响，对其有个了解。
1.2 环境因子对植物生长的影响
所有影响植物生长发育的环境因子主要包括:温度、湿度和光照。这些环境因子之间是相互耦合的关系，一旦其中某个变量发生了改变，往往会引起其它变量的变化。植物的生长发育就是所有这些环境因子共同综合作用的结果。
（1）温度对植物生长的影响
植物在其生命周期中所发生的所有化学反应，如光合作用和呼吸作用等，都必须维持在特定的温度条件下才能进行。因此，在所有环境因子当中，温度的变化是极为敏感的，也是最为重要的。温度是植物生长发育过程中十分重要的环境因子。当温度超过某一高温或低温时，植物将会停止生长甚至枯萎死亡。当温度保持在适温范围内时，其生长发育状况最佳。通常情况来讲，植物在白天进行光合作用时需要的温度较高，晚上维持呼吸作用时需要的温度较低。
（2）湿度对植物生长的影响
湿度同样是植物生长发育中十分重要的环境因子。这里的湿度包含空气湿度和土壤湿度。空气湿度通常用相对湿度来表示，其往往能直接影响植物的光合作用。空气湿度的不正常，往往会引起植物植株的病变。空气湿度与温度具有一定的藕合性，如温度升高可能会引起空气湿度降低，而温度降低可能会引起空气湿度升高。植物的生长发育需要水的作用，比如光合作用和呼吸作用，以及养分的传输吸收和利用等，都需要水在其中起关键作用。植物在其生长发育过程中如果严重缺水或者水分过高，都将会导致植物死亡。
（3）光照对植物生长的影响
光照同样是十分重要的环境因子。植物的生长发育离不开光照的作用。但光照又是最不敏感的环境因子。光照对植物的影响，通常没有温度和湿度那样明显。
土壤湿度，空气温湿度和光照强度等都是影响植物生长发育的重要环境因子。因此，本智能花盆设计中需要采用对应的传感器对其信息数据进行采集测量及显示。
1.3 智能花盆的研究内容与意义
1.3.1 智能花盆的研究意义
如今，随着科学技术的进步。市场上的电子化、智能化产品更是不断发展与进步，在家庭设施中更是能随处可见其身影。其中，身为家庭常见装饰物的盆花，其花盆也已经实现了智能化。这个智能花盆是通过传感器对光照、温度、水分及养料进行可计划的测量，并与相应植物不同生长阶段的参考值进行比较，从而提示用户进行相应生长条件的调整，这有效的保证了植物的健康生长发育，减轻了打理者精神与时间方面的压力。
智能花盆的设计与应用对智能农业的发展具有极其重要的借鉴意义。从技术手段方面上来讲，智能花盆就是智能农业的一个技术拓展。智能花盆通过传感器采集植物周围环境的物理量，对植物的生长发育状况进行实时监控，并能及时的进行数据处理，给予用户信息提醒与警告，以便于用户能及时地调整花卉周围环境的情况。智能花盆通过对花卉的实时定位与定量的精准化管理，有利于达到实现高效利用自然资源和改善环境的目的。智能花盆的设计与应用对具有中国特色的可持续发展的农业道路与经济的可持续发展具有极其重要的借鉴意义。
1.3.2 智能花盆的研究内容
智能花盆的设计是以单片机的温度、湿度、光照测量和控制系统为核心，通过传感器实时检测花卉周围环境的情况，并在数据库中设定花卉各个环境参数的范围大小，并且具有显示与报警的功能。具体为：当测量并显示的测量值超过数据库中设定的环境参数的范围时，单片机将控制报警器进行报警；当测量值恢复到数据库中设定的环境参数的范围内时，单片机将控制报警器停止报警。
本次设计是以STC12C5A60S2单片机为控制核心来对土壤湿度，空气温湿度，光照强度等进行实时巡检的。首先通过传
1 绪论 5
1.1 智能花盆的研究背景 5
1.2 环境因子对植物生长的影响 5
1.3 智能花盆的研究内容与意义 6
1.3.1 智能花盆的研究意义 6
1.3.2 智能花盆的研究内容 6
2 智能花盆总体设计 7
2.1 设计要求 7
2.2 设计目标 7
2.3 测控系统的组成及原理 8
3 硬件设计 8
3.1 单片机简介 9
3.2 STC12C5A60S2单片机简介 9
3.3 传感器简介 10
3.3.1 空气温湿度传感器 10
3.3.2 光照强度传感器 15
3.3.3 土壤湿度传感器 18
3.4 单片机外围电路设计 19
3.4.1 电源电路 20
3.4.2 LCD显示电路 20
3.4.3 键盘输入电路 20
3.4.4 蜂鸣器报警电路 21
4 软件设计 21
结论 23
致谢 24
参考文献 25
1 绪论
1.1 智能花盆的研究背景
4 单片机外围电路设计 19
3.4.1 电源电路 20
3.4.2 LCD显示电路 20
3.4.3 键盘输入电路 20
3.4.4 蜂鸣器报警电路 21
4 软件设计 21
结论 23
致谢 24
参考文献 25
1 绪论
1.1 智能花盆的研究背景
近年来，随着生活节奏的加快。如今花卉养植已经逐渐成为人们陶冶情操，丰富生活，美化环境，舒缓生活工作压力的休闲方式。人们对花卉的喜爱是毋庸置疑的。然而，花卉的生长对环境的要求很高，需要适当的光照、温度、水分和养分。但快节奏的生活方式又往往使得人们难以花费更多的时间来进行花卉植物的打理，并且大多数人对植物的生长条件和生长情况并不十分了解，往往容易犯错，从而使得植物枯萎甚至死亡。从中可见，当养花人缺乏时间或经验时，需求帮助的愿望十分强烈。人们急需一种能够帮助自己进行简单养殖和护理花卉的智慧型花盆。于是，智能花盆应运而生。智能花盆是通过传感器对光照、温度、水分及养料进行可计划的测量，并与相应植物不同生长阶段的参考值进行比较，从而提示用户进行相应生长条件的调整，这有效的保证了植物的健康生长发育，减轻了打理者精神与时间方面的压力，具有广阔的应用前景。
同时智能花盆的研究对智能农业也有借鉴意义。在此，我们可以通过分析植物的环境因子对植物生长发育的影响，对其有个了解。
1.2 环境因子对植物生长的影响
所有影响植物生长发育的环境因子主要包括:温度、湿度和光照。这些环境因子之间是相互耦合的关系，一旦其中某个变量发生了改变，往往会引起其它变量的变化。植物的生长发育就是所有这些环境因子共同综合作用的结果。
（1）温度对植物生长的影响
植物在其生命周期中所发生的所有化学反应，如光合作用和呼吸作用等，都必须维持在特定的温度条件下才能进行。因此，在所有环境因子当中，温度的变化是极为敏感的，也是最为重要的。温度是植物生长发育过程中十分重要的环境因子。当温度超过某一高温或低温时，植物将会停止生长甚至枯萎死亡。当温度保持在适温范围内时，其生长发育状况最佳。通常情况来讲，植物在白天进行光合作用时需要的温度较高，晚上维持呼吸作用时需要的温度较低。
（2）湿度对植物生长的影响
湿度同样是植物生长发育中十分重要的环境因子。这里的湿度包含空气湿度和土壤湿度。空气湿度通常用相对湿度来表示，其往往能直接影响植物的光合作用。空气湿度的不正常，往往会引起植物植株的病变。空气湿度与温度具有一定的藕合性，如温度升高可能会引起空气湿度降低，而温度降低可能会引起空气湿度升高。植物的生长发育需要水的作用，比如光合作用和呼吸作用，以及养分的传输吸收和利用等，都需要水在其中起关键作用。植物在其生长发育过程中如果严重缺水或者水分过高，都将会导致植物死亡。
（3）光照对植物生长的影响
光照同样是十分重要的环境因子。植物的生长发育离不开光照的作用。但光照又是最不敏感的环境因子。光照对植物的影响，通常没有温度和湿度那样明显。
土壤湿度，空气温湿度和光照强度等都是影响植物生长发育的重要环境因子。因此，本智能花盆设计中需要采用对应的传感器对其信息数据进行采集测量及显示。
1.3 智能花盆的研究内容与意义
1.3.1 智能花盆的研究意义
如今，随着科学技术的进步。市场上的电子化、智能化产品更是不断发展与进步，在家庭设施中更是能随处可见其身影。其中，身为家庭常见装饰物的盆花，其花盆也已经实现了智能化。这个智能花盆是通过传感器对光照、温度、水分及养料进行可计划的测量，并与相应植物不同生长阶段的参考值进行比较，从而提示用户进行相应生长条件的调整，这有效的保证了植物的健康生长发育，减轻了打理者精神与时间方面的压力。
智能花盆的设计与应用对智能农业的发展具有极其重要的借鉴意义。从技术手段方面上来讲，智能花盆就是智能农业的一个技术拓展。智能花盆通过传感器采集植物周围环境的物理量，对植物的生长发育状况进行实时监控，并能及时的进行数据处理，给予用户信息提醒与警告，以便于用户能及时地调整花卉周围环境的情况。智能花盆通过对花卉的实时定位与定量的精准化管理，有利于达到实现高效利用自然资源和改善环境的目的。智能花盆的设计与应用对具有中国特色的可持续发展的农业道路与经济的可持续发展具有极其重要的借鉴意义。
1.3.2 智能花盆的研究内容
智能花盆的设计是以单片机的温度、湿度、光照测量和控制系统为核心，通过传感器实时检测花卉周围环境的情况，并在数据库中设定花卉各个环境参数的范围大小，并且具有显示与报警的功能。具体为：当测量并显示的测量值超过数据库中设定的环境参数的范围时，单片机将控制报警器进行报警；当测量值恢复到数据库中设定的环境参数的范围内时，单片机将控制报警器停止报警。
本次设计是以STC12C5A60S2单片机为控制核心来对土壤湿度，空气温湿度，光照强度等进行实时巡检的。首先通过传
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