基于arduino的智能浇花系统设计制作(附件)【字数：12467】
摘 要种花养草是一种修身养性的方式，但由于植物对水的需求量不同，如何解决浇花问题是现下一大难题。为了满足植物的需水量，避免植物因无人浇水旱死，设计了一款智能浇花系统，对土壤湿度进行监测与控制。本设计使用Arduino作为主控部分，是控制整个系统的核心器件。通过土壤湿度传感器与传感器数据转换电路用以检测盆栽内的土壤湿度。采用液晶屏作为数据显示器件，直接观察植物土壤信息。选择AT24系列储存芯片作为储存设置指令与土壤湿度信息的介质。此外浇花控制部分由小型水泵与控制部分组成，可以将水定量输入至花盆里。配合无线控制部分，通过蓝牙进行数据交换，同时记录土壤环境的变化，还可通过手机控制浇花用水量以及其他功能设置。
目录
一、 绪论 1
(一) 智能浇花系统背景意义 1
(二) 智能浇花系统研究现状 1
(三) 课题任务 2
二、 系统总体设计 4
(一) 浇花系统总体设计框架 4
(二) 土壤数据采集部分 4
(三) 数据显示部分 6
(四) 浇花控制部分 7
(五) 无线控制部分 8
(六) 数据储存部分 8
(七) Arduino主控部分 9
三、 浇花系统电路设计 10
(一) 浇花系统总体框架 10
(二) Arduino主控电路 10
(三) 土壤数据采集电路 11
(四) 数据显示电路 12
(五) 浇花控制电路 13
(六) 无线控制电路 13
(七) 数据存储电路 14
(八) 附加电路 15
四、 浇花系统软件设计 16
(一) 浇花系统总流程设计 16
(二) 土壤数据采集软件设计 17
(三) 数据显示软件设计 18
(四) 浇花控制软件设计 19
(五) 无线控制软件设计 20
(六) 数据储存软件设计 21
(七) 蓝牙APP软件设计 21
五、 系统调试 25
(一) 土壤数据采集调试 25
(二) *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
数据显示调试 26
(三) 浇花控制调试 27
(四) 无线控制调试 28
(五) 数据储存调试 28
(六) 总体系统调试 29
六、 总结与展望 31
致谢 32
参考文献 33
附件 34
绪论
智能浇花系统背景意义
现代人们生活水平的提高，许多家庭都会种植一些花草，用来在室外美化环境或室内装饰房间。种植绿色植物还可以净化空气。办公室、宿舍、客厅卧室等场地都可以放置一些盆栽。最近在新闻中看到因为疫情被隔离后，导致家里的动物或饿死、种植的植物、花朵旱死。还有部分人们对浇水量不能准确的控制，导致植物因过多浇水或缺少浇水造成不可避免的创伤。其中浇水有着很大的学问，不同的植物对水的需求量不同，人工浇水并不能精确的控制浇水的量。且在办公室、宿舍等场景放假后便没人浇水，会造成植物的发黄，更严重时则会导致整个植物枯萎死亡。
根据调研可知，在国外早些年就已普及自动浇花系统。国内浇花系统大多是从国外引进，目前法国、美国、日本等国家在上个世纪就有较为先进的灌溉技术。由一开始的大型灌溉到机械控制的灌溉系统再到后来的电子机械组合控制，控制方法越来越方便，同时精度越来越高，控制方法也越来越多。在市场、网购等平台都有一些智能或自动浇花装置，但价格和适用性并不尽如人意。因此本系统设计一款智能浇花系统用以解决浇花问题。通过传感器测量土壤含水量，通过Arduino进行控制，可以精确控制什么时候浇水以及浇水量的大小。
智能浇花系统研究现状
国内智能灌溉系统在20世纪70年代就非常注重类似系统的研究，但大多都是从美国、日本等国家引进。但国外的灌溉系统本身就是依据国外植物生长环境以及地理位置设计的灌溉系统，在国内并不符合本国国情。而且灌溉系统技术一直处于封锁，因此引进国外机器的价格十分昂贵。目前国内已经开发出智能灌溉系统，打破国外的长期垄断。浇花系统与灌溉系统目的相同，功能类似。美国在上个世纪80年代Offen与Benami开发了用于节水灌溉的控制器系统，通过检测土壤含水量从而确定灌溉的用水量。设备主要用在农业大型灌溉系统中，在室内以及家庭中并不适用，而且价格较贵。 欧盟及其成员国 已拥有超过900万的 农户使用各类 自动浇灌机械，灌溉着约 19万平方公里的 农田。其中OPTIFERT研发团队 研制的农田 自动浇水施肥技术，主要由 土壤水肥检测 感应装置、农作物优化 浇水施肥专家管理 软件 芯片 和 电脑自动控制 系统构成。实时检测外部 大气环境和 病虫害威胁状况 ，最终通过 电脑控制系统 ，实现水、 肥和杀虫剂 自动精确的“一次性 ”实施与喷洒。电脑控制系统 保留人工操作功能 选项，以适应不同 农作物不同 浇灌机械 应用 ，通过物联网控制进行植物灌溉。在2011年湖南农业大学的匡迎春博士发表的南方丘陵区水稻节水灌溉自动调控系统的研究对南方稻田进行了研究。在河南的郑州大学与河南沃德 智能化工程有限公司联合自动浇水系统，通过扫描二维码就可以远程控制，完成自动浇水的功能。系统主要用于农田灌溉中，该系统被中国工程院院士王复明等7位专家一致人为该系统达到了国内顶尖水平。目前已在河南省鄢陵县、荥阳市投入应用。该系统可以极大的减少农田灌溉对人力的需求。在2012年浙江大学的聂鹏程博士也发表了植物信息感知与自组织农业物联网系统研究，对自动灌溉进行了研究，分析了南方丘陵区小面积稻田墒情空间变异性。国内扬州大学广陵学院17级同学在2021年实验室中也做出了浇花系统，该系统使用单片机进行控制，通过AD转换芯片对土壤湿度传感器进行土壤湿度测量。实现了单片机内部内没有集成AD检测模块，因此需要外部AD芯片进行数据采集，系统集成度不高，但价格比较便宜。通过以上案例启发，设计了智能浇花系统，对土壤湿度进行监测与控制。同时记录土壤环境的变化，还可通过手机控制浇花用水量。
课题任务
设计智能浇花系统，实现智能自动浇花以及浇花用水量控制。通过无线控制该系统，实现浇花自动化与智能化设计。还可以通过显示器件随时查看浇花系统的信息以及土壤湿度。本设计总体功能设计如图1 1所示主要包括：自动浇花部分、土壤检测部分、实时显示部分、无线控制部分。自动浇花部分是通过控制水泵来控制浇花用水的一种控制器件、无线控制部分。土壤检测部分通过土壤湿度检测传感器检测土壤湿度的一种传感器。实时显示部分通过显示电路土壤湿度以及状态情况的器件。无线控制部分通过手机控制和显示浇花信息与盆栽土壤湿度情况。
目录
一、 绪论 1
(一) 智能浇花系统背景意义 1
(二) 智能浇花系统研究现状 1
(三) 课题任务 2
二、 系统总体设计 4
(一) 浇花系统总体设计框架 4
(二) 土壤数据采集部分 4
(三) 数据显示部分 6
(四) 浇花控制部分 7
(五) 无线控制部分 8
(六) 数据储存部分 8
(七) Arduino主控部分 9
三、 浇花系统电路设计 10
(一) 浇花系统总体框架 10
(二) Arduino主控电路 10
(三) 土壤数据采集电路 11
(四) 数据显示电路 12
(五) 浇花控制电路 13
(六) 无线控制电路 13
(七) 数据存储电路 14
(八) 附加电路 15
四、 浇花系统软件设计 16
(一) 浇花系统总流程设计 16
(二) 土壤数据采集软件设计 17
(三) 数据显示软件设计 18
(四) 浇花控制软件设计 19
(五) 无线控制软件设计 20
(六) 数据储存软件设计 21
(七) 蓝牙APP软件设计 21
五、 系统调试 25
(一) 土壤数据采集调试 25
(二) *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
数据显示调试 26
(三) 浇花控制调试 27
(四) 无线控制调试 28
(五) 数据储存调试 28
(六) 总体系统调试 29
六、 总结与展望 31
致谢 32
参考文献 33
附件 34
绪论
智能浇花系统背景意义
现代人们生活水平的提高，许多家庭都会种植一些花草，用来在室外美化环境或室内装饰房间。种植绿色植物还可以净化空气。办公室、宿舍、客厅卧室等场地都可以放置一些盆栽。最近在新闻中看到因为疫情被隔离后，导致家里的动物或饿死、种植的植物、花朵旱死。还有部分人们对浇水量不能准确的控制，导致植物因过多浇水或缺少浇水造成不可避免的创伤。其中浇水有着很大的学问，不同的植物对水的需求量不同，人工浇水并不能精确的控制浇水的量。且在办公室、宿舍等场景放假后便没人浇水，会造成植物的发黄，更严重时则会导致整个植物枯萎死亡。
根据调研可知，在国外早些年就已普及自动浇花系统。国内浇花系统大多是从国外引进，目前法国、美国、日本等国家在上个世纪就有较为先进的灌溉技术。由一开始的大型灌溉到机械控制的灌溉系统再到后来的电子机械组合控制，控制方法越来越方便，同时精度越来越高，控制方法也越来越多。在市场、网购等平台都有一些智能或自动浇花装置，但价格和适用性并不尽如人意。因此本系统设计一款智能浇花系统用以解决浇花问题。通过传感器测量土壤含水量，通过Arduino进行控制，可以精确控制什么时候浇水以及浇水量的大小。
智能浇花系统研究现状
国内智能灌溉系统在20世纪70年代就非常注重类似系统的研究，但大多都是从美国、日本等国家引进。但国外的灌溉系统本身就是依据国外植物生长环境以及地理位置设计的灌溉系统，在国内并不符合本国国情。而且灌溉系统技术一直处于封锁，因此引进国外机器的价格十分昂贵。目前国内已经开发出智能灌溉系统，打破国外的长期垄断。浇花系统与灌溉系统目的相同，功能类似。美国在上个世纪80年代Offen与Benami开发了用于节水灌溉的控制器系统，通过检测土壤含水量从而确定灌溉的用水量。设备主要用在农业大型灌溉系统中，在室内以及家庭中并不适用，而且价格较贵。 欧盟及其成员国 已拥有超过900万的 农户使用各类 自动浇灌机械，灌溉着约 19万平方公里的 农田。其中OPTIFERT研发团队 研制的农田 自动浇水施肥技术，主要由 土壤水肥检测 感应装置、农作物优化 浇水施肥专家管理 软件 芯片 和 电脑自动控制 系统构成。实时检测外部 大气环境和 病虫害威胁状况 ，最终通过 电脑控制系统 ，实现水、 肥和杀虫剂 自动精确的“一次性 ”实施与喷洒。电脑控制系统 保留人工操作功能 选项，以适应不同 农作物不同 浇灌机械 应用 ，通过物联网控制进行植物灌溉。在2011年湖南农业大学的匡迎春博士发表的南方丘陵区水稻节水灌溉自动调控系统的研究对南方稻田进行了研究。在河南的郑州大学与河南沃德 智能化工程有限公司联合自动浇水系统，通过扫描二维码就可以远程控制，完成自动浇水的功能。系统主要用于农田灌溉中，该系统被中国工程院院士王复明等7位专家一致人为该系统达到了国内顶尖水平。目前已在河南省鄢陵县、荥阳市投入应用。该系统可以极大的减少农田灌溉对人力的需求。在2012年浙江大学的聂鹏程博士也发表了植物信息感知与自组织农业物联网系统研究，对自动灌溉进行了研究，分析了南方丘陵区小面积稻田墒情空间变异性。国内扬州大学广陵学院17级同学在2021年实验室中也做出了浇花系统，该系统使用单片机进行控制，通过AD转换芯片对土壤湿度传感器进行土壤湿度测量。实现了单片机内部内没有集成AD检测模块，因此需要外部AD芯片进行数据采集，系统集成度不高，但价格比较便宜。通过以上案例启发，设计了智能浇花系统，对土壤湿度进行监测与控制。同时记录土壤环境的变化，还可通过手机控制浇花用水量。
课题任务
设计智能浇花系统，实现智能自动浇花以及浇花用水量控制。通过无线控制该系统，实现浇花自动化与智能化设计。还可以通过显示器件随时查看浇花系统的信息以及土壤湿度。本设计总体功能设计如图1 1所示主要包括：自动浇花部分、土壤检测部分、实时显示部分、无线控制部分。自动浇花部分是通过控制水泵来控制浇花用水的一种控制器件、无线控制部分。土壤检测部分通过土壤湿度检测传感器检测土壤湿度的一种传感器。实时显示部分通过显示电路土壤湿度以及状态情况的器件。无线控制部分通过手机控制和显示浇花信息与盆栽土壤湿度情况。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/txgc/82.html
