单片机的家用自动浇花机的设计
【】随着计算机和集成技术的发展，国内工业、交通控制和家庭设备方面都得到进步与更新，并且随着人们生活水平的不断提高，人们对于自然环境的不断追求，花卉养殖已成为家庭生活十分重要的环节。本文着重针对花卉养殖问题，提出了采用自动设备进行自动浇花的过程，不但可以极大的节省家庭家务工作量，缓解家庭人员由于记忆遗忘导致的一系列问题，并且可以有效实现净化家庭空气、美化家庭环境的功能。该文在设计过程中，采用了高性能的STC89C52RC单片机进行核心控制，对家庭花卉生长环境的温湿度进行监控，针对不同天气、不同光照强度等因素进行定时浇花过程。通过对上述课题的单片机设计，详细给出了家庭自动浇花装置的原理图、接线图、仿真过程以及最终电路图，并且在文章中也给出了硬件和软件设计，通过单片机设计过程以及结果分析，充分说明了该设计的有效性和可行性。
目录
引言 1
一、系统构架设计 2
（一）系统的总体构成 2
（二）器件选取 2
二、 硬件电路设计 3
（一）传感器电路设计 3
（二）时钟电路设计 4
（三）控制器电路设计 4
（四）人机接口电路设计 5
（五）水泵接口电路设计 5
（六）按键电路设计 6
三、 软件程序设计 7
（一）主程序设计 7
（二）控制与信号处理设计 8
（三）按键部分软件设计 8
（四）显示模块软件设计 9
总结 10
致谢 11
参考文献 12
引言
随着人类的生活条件逐渐改善和社会经济的稳固提高，人们越来越重视身处的环境状况，于是各种绿色植物种植养护就愈发重要。但是时下许多上班族和上学族因为工作或学业繁忙而容易忘记对绿植花卉进行适当的浇水，大部分的花草死亡是因为没有足够的水，从而产生的养分将无法满足花草的生长需求，造成其枯槁萎靡，不但起不了净化装饰作用，反而会影响室容。所以每个家庭都会有对良好性能的自动浇花机的需求，自动浇花机也逐渐发挥重要作用，可以方便人们浇水且减少损失，能够自动浇花并且做到控制浇花适时适量的浇花系统，使得家用小型绿植得到更独到的养护。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
/> 本设计系统的想要达到智能浇花的目标，能够“解放”人们的双手，不被麻烦的手动浇花所束缚，且给绿植花草更好的照顾。采取STC89C52RC微型控制器作为核心，应用DHT11采集空气中的温度和湿度信息。光敏电阻采集光照信息为模拟信号，再通过ADC 0832 A/D转换芯片转换成数字信号，DS1302实时时钟芯片、LCD1602液晶显示器、电磁继电器控制水泵抽水浇水机械动作等模块完成自动浇花。此系统可以在无人关照的情况下主动对绿植进行浇水，依照植物所需水分的差别和实时环境，可事先人工设置对不同植物的浇水量进行管制，然后结合植物周围实时环境因素，对植物进行科学合理的浇灌。此小型的家用浇花系统，可以逐步推广到公园植被自动洒水、住宅校区绿化管理和大棚种植蔬菜等需要自动浇水管理，节约人力资源和水资源，这对将来能够科技智能、服务公众、服务生活有着关键意义。
一、系统构架设计
（一）系统的总体构成
针对家庭花卉养殖系统进行设计过程中，主要针对自动浇水环节进行系统设计，该次采用的核心控制器是单片机，其他控制环节都是围绕单片机控制器展开的，按照功能分布，实现了模块的功能框图，如下图11所示：
图11 家庭浇花系统框架功能模块框图
按照上述功能分布，主要由三部分组成：输入部分、输出部分和控制器部分，其中输入部分主要分为为温湿度传感器、实时时钟芯片、A/D转换器、光敏传感器、按键，其功能是对所在的环境的温度和湿度等数据进行采集，输送到控制器中，其中输入信号有温度信号、湿度信号、时钟信号以及按照控制信号等，无论是如何操作，这些指令或者命令都将输入到控制器内进行处理；其次是控制器部分，该部分也是自动浇花系统的核心部件，通过对上述信号进行采集，然后进行处理、控制信号的反馈，最终实现水泵控制或者信号展示的目标；最后一部分是输出部分，主要分为显示器、继电器、水泵。显示器的作用是显示当前的环境的温度、湿度、光照度与时间，继电器在输入与输出部分之间，对输入量进行耦合隔离，功能处理和对水泵进行驱动，开启或关闭浇水动作。该部分重要是将控制器内部的信号进行输出过程，该过程也是一个重要环节，通过控制器的控制指令，最终作用于水泵或者继电器上进行操作过程。
（二）器件选取
上述给出了功能模块按照区分，大致存在输入部分、控制部分和输出部分。对于不同部分的模块存在不同的功能，对于相同的功能，也存在不同信号的器件，如何实现器件上的选取将是一个重要问题。通过调研得知，对于温湿度传感器，如果考虑其在家庭浇花系统中的应用，应该选用DHT11，由于该传感器能够在十分精确的温湿度检测室中进行校准，同时该传感器具有高可靠性和良好的长时间稳定性，并且性价比较高，能够稳定实现温度的采集和传输；对于时钟芯片，采用单片机计时的时钟或单独的可被单片机访问的时钟，推荐DS1302时钟芯片，该芯片工作电压为2.5V5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并且可以采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据，同时性能稳定，可靠性较高，在工业应用中效果明显；对于显示器，可以采用LCD真彩显示，可以采用LED显示，但是综合考虑该芯片的使用范围只是显示字符和数字，没有大面积工业化的应用，因此采用LCD1602就可以满足要求，并且16字符点阵能够有效实现家庭浇花系统的各种功能显示；对于核心控制器，采用STC89C52RC，该产品是在STC89C51基础上进行了优化，功能更好；继电器采用电磁继电器，该继电器具有控制系统和被控制系统，通常应用于自动控制电路。按键作为单片机的输入模块，选用独立式按键，一共可以选用四个按键，基于单片机的家用自动浇花的按键具体功能可以分别划分为切换通道、切换设置位、数值增加和数值减小。
二、 硬件电路设计
（一）传感器电路设计
1.温湿度传感器
考虑到上述对于功能块组成的描述，在此对各个模块芯片进行硬件电路设计，在设计温湿度传感器时，由于其主要是实现温湿度采集过程，因此电路相对简单，由四个端口组成，其中一个电源端口，采用3V～5.5V电源供电；另一个是接地端口，负责对传感器提供零电位点；然后是一个输出端口，对检查到的温度湿度信息进行数据传输过程。
目录
引言 1
一、系统构架设计 2
（一）系统的总体构成 2
（二）器件选取 2
二、 硬件电路设计 3
（一）传感器电路设计 3
（二）时钟电路设计 4
（三）控制器电路设计 4
（四）人机接口电路设计 5
（五）水泵接口电路设计 5
（六）按键电路设计 6
三、 软件程序设计 7
（一）主程序设计 7
（二）控制与信号处理设计 8
（三）按键部分软件设计 8
（四）显示模块软件设计 9
总结 10
致谢 11
参考文献 12
引言
随着人类的生活条件逐渐改善和社会经济的稳固提高，人们越来越重视身处的环境状况，于是各种绿色植物种植养护就愈发重要。但是时下许多上班族和上学族因为工作或学业繁忙而容易忘记对绿植花卉进行适当的浇水，大部分的花草死亡是因为没有足够的水，从而产生的养分将无法满足花草的生长需求，造成其枯槁萎靡，不但起不了净化装饰作用，反而会影响室容。所以每个家庭都会有对良好性能的自动浇花机的需求，自动浇花机也逐渐发挥重要作用，可以方便人们浇水且减少损失，能够自动浇花并且做到控制浇花适时适量的浇花系统，使得家用小型绿植得到更独到的养护。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
/> 本设计系统的想要达到智能浇花的目标，能够“解放”人们的双手，不被麻烦的手动浇花所束缚，且给绿植花草更好的照顾。采取STC89C52RC微型控制器作为核心，应用DHT11采集空气中的温度和湿度信息。光敏电阻采集光照信息为模拟信号，再通过ADC 0832 A/D转换芯片转换成数字信号，DS1302实时时钟芯片、LCD1602液晶显示器、电磁继电器控制水泵抽水浇水机械动作等模块完成自动浇花。此系统可以在无人关照的情况下主动对绿植进行浇水，依照植物所需水分的差别和实时环境，可事先人工设置对不同植物的浇水量进行管制，然后结合植物周围实时环境因素，对植物进行科学合理的浇灌。此小型的家用浇花系统，可以逐步推广到公园植被自动洒水、住宅校区绿化管理和大棚种植蔬菜等需要自动浇水管理，节约人力资源和水资源，这对将来能够科技智能、服务公众、服务生活有着关键意义。
一、系统构架设计
（一）系统的总体构成
针对家庭花卉养殖系统进行设计过程中，主要针对自动浇水环节进行系统设计，该次采用的核心控制器是单片机，其他控制环节都是围绕单片机控制器展开的，按照功能分布，实现了模块的功能框图，如下图11所示：
图11 家庭浇花系统框架功能模块框图
按照上述功能分布，主要由三部分组成：输入部分、输出部分和控制器部分，其中输入部分主要分为为温湿度传感器、实时时钟芯片、A/D转换器、光敏传感器、按键，其功能是对所在的环境的温度和湿度等数据进行采集，输送到控制器中，其中输入信号有温度信号、湿度信号、时钟信号以及按照控制信号等，无论是如何操作，这些指令或者命令都将输入到控制器内进行处理；其次是控制器部分，该部分也是自动浇花系统的核心部件，通过对上述信号进行采集，然后进行处理、控制信号的反馈，最终实现水泵控制或者信号展示的目标；最后一部分是输出部分，主要分为显示器、继电器、水泵。显示器的作用是显示当前的环境的温度、湿度、光照度与时间，继电器在输入与输出部分之间，对输入量进行耦合隔离，功能处理和对水泵进行驱动，开启或关闭浇水动作。该部分重要是将控制器内部的信号进行输出过程，该过程也是一个重要环节，通过控制器的控制指令，最终作用于水泵或者继电器上进行操作过程。
（二）器件选取
上述给出了功能模块按照区分，大致存在输入部分、控制部分和输出部分。对于不同部分的模块存在不同的功能，对于相同的功能，也存在不同信号的器件，如何实现器件上的选取将是一个重要问题。通过调研得知，对于温湿度传感器，如果考虑其在家庭浇花系统中的应用，应该选用DHT11，由于该传感器能够在十分精确的温湿度检测室中进行校准，同时该传感器具有高可靠性和良好的长时间稳定性，并且性价比较高，能够稳定实现温度的采集和传输；对于时钟芯片，采用单片机计时的时钟或单独的可被单片机访问的时钟，推荐DS1302时钟芯片，该芯片工作电压为2.5V5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并且可以采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据，同时性能稳定，可靠性较高，在工业应用中效果明显；对于显示器，可以采用LCD真彩显示，可以采用LED显示，但是综合考虑该芯片的使用范围只是显示字符和数字，没有大面积工业化的应用，因此采用LCD1602就可以满足要求，并且16字符点阵能够有效实现家庭浇花系统的各种功能显示；对于核心控制器，采用STC89C52RC，该产品是在STC89C51基础上进行了优化，功能更好；继电器采用电磁继电器，该继电器具有控制系统和被控制系统，通常应用于自动控制电路。按键作为单片机的输入模块，选用独立式按键，一共可以选用四个按键，基于单片机的家用自动浇花的按键具体功能可以分别划分为切换通道、切换设置位、数值增加和数值减小。
二、 硬件电路设计
（一）传感器电路设计
1.温湿度传感器
考虑到上述对于功能块组成的描述，在此对各个模块芯片进行硬件电路设计，在设计温湿度传感器时，由于其主要是实现温湿度采集过程，因此电路相对简单，由四个端口组成，其中一个电源端口，采用3V～5.5V电源供电；另一个是接地端口，负责对传感器提供零电位点；然后是一个输出端口，对检查到的温度湿度信息进行数据传输过程。
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