智能浇花系统的软件设计(附件)
很多家庭为美化生活环境种植盆栽，经过对植物最终生长状况的调查，揭示了人们常因为没有时间照顾植物而导致植物死亡的现状，人们越来越关注如何利用便利的智能系统解决植物缺水的问题。智能浇花系统主要以STC89C51单片机作为处理核心，LCD1602液晶显示屏和按键作为用户界面。用户利用按键调节的湿度值能在液晶屏上显示；传感器YL-69作为土壤湿度采集工具，把数据传送到单片机内进行处理，由继电器驱动水泵实现浇水功能。整个系统操作简单、性价比高，能够很好的适用于家庭用户。关键词 智能浇水，单片机，LCD1602液晶显示屏，传感器YL-69，水泵目 录
1 引言 1
1.1 浇水系统的国内外发展 1
1.2 智能浇花系统的类型 2
1.3 湿度传感器的发展趋势 2
2 系统总体设计 3
2.1 系统设计准备 3
2.2 总体设计方案 3
3 智能浇花系统硬件设计 5
3.1 时钟及复位电路 6
3.2 按键模块 6
3.3 土壤温湿度检测模块 7
3.4 A/D转换模块 8
3.5 液晶显示模块 8
3.6 水泵浇水模块 9
4 智能浇花系统软件设计 10
4.1 系统总设计 10
4.2 主程序设计 11
4.3 按键模块设计 11
4.4 液晶显示模块设计 14
4.5 土壤湿度采集模块设计 15
4.6 A/D转换模块设计 16
4.7 水泵浇水模块设计 17
5 系统测试 19
5.1 设计中遇到的问题及解决 19
5.2 模块测试 20
5.3 程序测试 21
5.4 实现结果 23
结 论 25
致 谢 26
参 考 文 献 27
附录A 原理图 28
附录B 仿真图 29
附录C PCB图 30 1 引言
为了追求健康有品质的生
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
的问题及解决 19
5.2 模块测试 20
5.3 程序测试 21
5.4 实现结果 23
结 论 25
致 谢 26
参 考 文 献 27
附录A 原理图 28
附录B 仿真图 29
附录C PCB图 30 1 引言
为了追求健康有品质的生活环境，很多家庭都有种植盆栽的习惯。在近些年来，园艺市场中的小型居家、办公室等类型的盆栽非常受人们的欢迎。盆栽可以净化空气，美化环境，给人们生活带来一份快乐，但是由于现代生活节奏的加快，当人们长时间出差、旅游时，往往不能及时为植物浇水，导致植物因缺水而死亡[1]。因此基于这种情况，设计一种能在无人管理盆栽的情况下的自动浇水系统，对植物的健康生长起到良好的帮助，由于系统是实时采集湿度值并比较处理后自动浇水，在一定程度上为人们的生活提供了便利[2]。
1.1 浇水系统的国内外发展
虹吸管出现在公元前1世纪，对这一原理探究应用可以追溯到东汉末年，为了能够解决当时出现田地干旱而没有足量的水浇灌，先辈们发明了一种叫做渴乌的工具[3]。唧筒曾经出现在很多朝代，这显示了虹吸原理对人们生活的巨大帮助，有的朝代曾在战争中将其当做灭火器用来对抗敌军守住城池，在民间小孩子通常会将其当做一种游戏的装备—水枪，种植田地、果树的农民通常用唧筒给庄稼或树苗浇水[4]。现如今此类原理的应用也是随处可见，例如抽水马桶。
上世纪80年代，智能浇花控制系统开始从欧美、日本等发达国家兴起，并于90年代末这一技术被逐步引入国内。随着电子产业等新技术的快速发展，智能家用设备也随着时代技术快速发展。国外的智能设备已经在全球市场立足脚步，中国的智能家用设备也随之崛起，经过十多年的发展，伴随着我国花卉种植技术的完善，中国市场对于智能化的浇花系统需求开始逐步显现。
近些年来，众多种类的智能浇花控制系统应运而生，其控制运行原理与实现功能也存在着许多的不同，但其最终目的都是为了给人们的日常生活提供便利并能保证花草正常生长。市场上出现的有些智能浇花系统的应用功能虽然多，但华而不实，操作复杂而且价格昂贵，性价比相当低。对于普通家庭来说，复杂的应用功能并不能给家庭带来方便，家用型设备应当具有实用性的功能、简单性的操作平台、良好的人机界面。本次设计将围绕这一主旨设计出一种具备实用性的简易浇水系统。
由玻璃材质做成的能够主动浇水的机器在海内外相当盛行。在中国浙江、山西等地区，由玻璃材质制造的浇花器被大批量加工生产，就其相当便宜的价格来说，是比进口的浇花器更受人们欢迎，但电子类浇花器的实用性上却比这类材质好得多，这也是其使用功能上的一个缺憾。一种凭借先进国内外技术发展起来的新型浇水系统在近年来出现[5]。微喷系统工作的特点是水流能以特定的速度流经压力较低的水管并且从特质的喷头中喷洒出，提供充足的水分给植物，该系统的特点在于用水量少、冲击力小，不会伤害细嫩的植物，比较适合家用盆栽。
1.2 智能浇花系统的类型
在现代生活背景下，智能浇花系统应运而生，它把微喷系统基本原理用于种植家庭小盆栽中，在植物缺乏水分时，能够适时适量地给植物浇水。相关研究表明植物死亡的原因有80%的概率是由于人们没有及时浇水。随着越来越多的家庭、办公室种植盆栽，对智能型浇水机器的需求也将越来越大，生产此类小型智能化家居产品的生产商通常聚集在发展较快的城市，例如上海、广东以及浙江等地。而今我们通常在市场上见到的性价比较高且能主动浇水的机器大致有以下几类：
1.2.1 电子类自动浇花器
其又可称为时控临喷装置，浇花器的构成主要有控制器、主管、分水接头、副管喷淋管等。系统可以由交流电和电池供电。系统的主要特性包括：微电脑芯片或电磁阀控制；适用220V/50HZ的电压；适用水压从0.3mpa~0.6mpa；可以在1min~168h之间持续工作；能够自动完成浇水的次数在十次以上且浇水时间不限，浇水时间既可隔天又可间隔多天，其浇水方式可以是手动或自动；每天计时的误差小于3s；浇花器外界温度的要求在-10℃~50℃之间；能够适应的相对湿度应当小于90%RH[6]。
1.2.2 陶瓷、玻璃类自动浇花器
其又可称为自动渗水装置，凭借构成自身器件的内在结构而成为一种主动浇水的机器，其完成浇水功能主要依据容器内部自动渗水原理。在浇水机器的容器内部注入一定的水量时，容器本身形成一定的压力[7]。如果泥土较为干旱，植物将会得到从容器里流出的水；在泥土较为潮湿的状态下，容器内部会形成一个截止的压力，这股力量将会通过控制水流流淌的速度使泥土得不到浇灌。组成容器的材质不同，渗水的效果也不尽相同，泥土密度形成的疏松情况也是一个不可忽视的因素。
1.3 湿度传感器的发展趋势
在国际上土壤湿度传感器有两个发展方向：一个是湿敏元件及制造工艺的发展，另一个是向智能化、网络化、微型化方向的发展[8]。新型敏感材料所开发的敏感元件促成了新型传感器的快速发展。敏感元件作为基础性的元器件一直受到高度重视。近年来国内外在关于湿度
1 引言 1
1.1 浇水系统的国内外发展 1
1.2 智能浇花系统的类型 2
1.3 湿度传感器的发展趋势 2
2 系统总体设计 3
2.1 系统设计准备 3
2.2 总体设计方案 3
3 智能浇花系统硬件设计 5
3.1 时钟及复位电路 6
3.2 按键模块 6
3.3 土壤温湿度检测模块 7
3.4 A/D转换模块 8
3.5 液晶显示模块 8
3.6 水泵浇水模块 9
4 智能浇花系统软件设计 10
4.1 系统总设计 10
4.2 主程序设计 11
4.3 按键模块设计 11
4.4 液晶显示模块设计 14
4.5 土壤湿度采集模块设计 15
4.6 A/D转换模块设计 16
4.7 水泵浇水模块设计 17
5 系统测试 19
5.1 设计中遇到的问题及解决 19
5.2 模块测试 20
5.3 程序测试 21
5.4 实现结果 23
结 论 25
致 谢 26
参 考 文 献 27
附录A 原理图 28
附录B 仿真图 29
附录C PCB图 30 1 引言
为了追求健康有品质的生
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
的问题及解决 19
5.2 模块测试 20
5.3 程序测试 21
5.4 实现结果 23
结 论 25
致 谢 26
参 考 文 献 27
附录A 原理图 28
附录B 仿真图 29
附录C PCB图 30 1 引言
为了追求健康有品质的生活环境，很多家庭都有种植盆栽的习惯。在近些年来，园艺市场中的小型居家、办公室等类型的盆栽非常受人们的欢迎。盆栽可以净化空气，美化环境，给人们生活带来一份快乐，但是由于现代生活节奏的加快，当人们长时间出差、旅游时，往往不能及时为植物浇水，导致植物因缺水而死亡[1]。因此基于这种情况，设计一种能在无人管理盆栽的情况下的自动浇水系统，对植物的健康生长起到良好的帮助，由于系统是实时采集湿度值并比较处理后自动浇水，在一定程度上为人们的生活提供了便利[2]。
1.1 浇水系统的国内外发展
虹吸管出现在公元前1世纪，对这一原理探究应用可以追溯到东汉末年，为了能够解决当时出现田地干旱而没有足量的水浇灌，先辈们发明了一种叫做渴乌的工具[3]。唧筒曾经出现在很多朝代，这显示了虹吸原理对人们生活的巨大帮助，有的朝代曾在战争中将其当做灭火器用来对抗敌军守住城池，在民间小孩子通常会将其当做一种游戏的装备—水枪，种植田地、果树的农民通常用唧筒给庄稼或树苗浇水[4]。现如今此类原理的应用也是随处可见，例如抽水马桶。
上世纪80年代，智能浇花控制系统开始从欧美、日本等发达国家兴起，并于90年代末这一技术被逐步引入国内。随着电子产业等新技术的快速发展，智能家用设备也随着时代技术快速发展。国外的智能设备已经在全球市场立足脚步，中国的智能家用设备也随之崛起，经过十多年的发展，伴随着我国花卉种植技术的完善，中国市场对于智能化的浇花系统需求开始逐步显现。
近些年来，众多种类的智能浇花控制系统应运而生，其控制运行原理与实现功能也存在着许多的不同，但其最终目的都是为了给人们的日常生活提供便利并能保证花草正常生长。市场上出现的有些智能浇花系统的应用功能虽然多，但华而不实，操作复杂而且价格昂贵，性价比相当低。对于普通家庭来说，复杂的应用功能并不能给家庭带来方便，家用型设备应当具有实用性的功能、简单性的操作平台、良好的人机界面。本次设计将围绕这一主旨设计出一种具备实用性的简易浇水系统。
由玻璃材质做成的能够主动浇水的机器在海内外相当盛行。在中国浙江、山西等地区，由玻璃材质制造的浇花器被大批量加工生产，就其相当便宜的价格来说，是比进口的浇花器更受人们欢迎，但电子类浇花器的实用性上却比这类材质好得多，这也是其使用功能上的一个缺憾。一种凭借先进国内外技术发展起来的新型浇水系统在近年来出现[5]。微喷系统工作的特点是水流能以特定的速度流经压力较低的水管并且从特质的喷头中喷洒出，提供充足的水分给植物，该系统的特点在于用水量少、冲击力小，不会伤害细嫩的植物，比较适合家用盆栽。
1.2 智能浇花系统的类型
在现代生活背景下，智能浇花系统应运而生，它把微喷系统基本原理用于种植家庭小盆栽中，在植物缺乏水分时，能够适时适量地给植物浇水。相关研究表明植物死亡的原因有80%的概率是由于人们没有及时浇水。随着越来越多的家庭、办公室种植盆栽，对智能型浇水机器的需求也将越来越大，生产此类小型智能化家居产品的生产商通常聚集在发展较快的城市，例如上海、广东以及浙江等地。而今我们通常在市场上见到的性价比较高且能主动浇水的机器大致有以下几类：
1.2.1 电子类自动浇花器
其又可称为时控临喷装置，浇花器的构成主要有控制器、主管、分水接头、副管喷淋管等。系统可以由交流电和电池供电。系统的主要特性包括：微电脑芯片或电磁阀控制；适用220V/50HZ的电压；适用水压从0.3mpa~0.6mpa；可以在1min~168h之间持续工作；能够自动完成浇水的次数在十次以上且浇水时间不限，浇水时间既可隔天又可间隔多天，其浇水方式可以是手动或自动；每天计时的误差小于3s；浇花器外界温度的要求在-10℃~50℃之间；能够适应的相对湿度应当小于90%RH[6]。
1.2.2 陶瓷、玻璃类自动浇花器
其又可称为自动渗水装置，凭借构成自身器件的内在结构而成为一种主动浇水的机器，其完成浇水功能主要依据容器内部自动渗水原理。在浇水机器的容器内部注入一定的水量时，容器本身形成一定的压力[7]。如果泥土较为干旱，植物将会得到从容器里流出的水；在泥土较为潮湿的状态下，容器内部会形成一个截止的压力，这股力量将会通过控制水流流淌的速度使泥土得不到浇灌。组成容器的材质不同，渗水的效果也不尽相同，泥土密度形成的疏松情况也是一个不可忽视的因素。
1.3 湿度传感器的发展趋势
在国际上土壤湿度传感器有两个发展方向：一个是湿敏元件及制造工艺的发展，另一个是向智能化、网络化、微型化方向的发展[8]。新型敏感材料所开发的敏感元件促成了新型传感器的快速发展。敏感元件作为基础性的元器件一直受到高度重视。近年来国内外在关于湿度
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