arduino自动浇花机设计【字数：12527】
本文主要从国内自动控制的浇花系统发展情况着手研究，结合浇花机的单片机设计的特点，设计以Arduino UNO为主控制器的自动浇花系统。另外，为了便于操作和监控土壤湿度，以蓝牙模块与1602显示屏为核心设计相应的实时监控系统，以期实现较好的人机交互。本浇花机利用蓝牙控制技术，设计了一款可用手机远程实施监控并控制的自动浇花系统模块，使得无论身处何地，都能够照顾到家中，办公室内的盆栽植物。同时结合实际生活需求以及正常家庭可以接受的休闲用品价格考虑，设计了一款价格适中，小巧方便的懒人用品。同时可以给DIY爱好者们一个仿制思路。本文从软硬件设计，调试，组装方面，系统详细的展示了本产品的设计思路，本文详细的阐述了该设备的原理，构成以及功能，同时还附带了具体的设计流程，电路图，原理图及程序框图，用相关的理论，结合软硬件做出相对合理的实施方案。本次课题设计将浇花这个简单的功能加以扩展，可以实现自动灌溉，同时在现互联网背景下，加入了远程控制灌溉的功能。同时选择了扩展性较好的单片机实现本功能，在完成远程浇花这一单一目的基础上，还可扩展其他方面的应用。
目 录
1. 绪论 1
1.1 课题项目介绍 1
1.1.1 国内的家庭灌溉设备发展情况 1
1.1.2 对自动浇花机的改进 1
1.2 设计方案 2
2. 硬件设计 3
2.1 硬件总体设计 3
2.2 单片机控制板的选择 4
2.3 外围扩展模块 5
2.3.1 蓝牙模块 5
2.3.2 湿度传感器模块 6
2.3.3 继电器模块 8
2.3.4 LCD1602显示器 9
2.3.5 IIC编译模块 10
2.3.6 中间线路的PCB版 11
3. 软件设计 13
3.1 软件设计总体构思 13
3.2 Arduino软件介绍 14
3.3 外围电路模块程序设计 16
3.3.1 湿度传感器程序设计 16
3.3.2 LCD1602显示屏的程序设计 17
3.3.3 继电器控制程序设计 18
3. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3.4 蓝牙模块的程序设计 19
3.4 蓝牙串口助手APP 20
4. 调试 21
4.1 硬件调试 21
4.1.1 湿度传感器调试 21
4.1.2 LCD1602显示屏调试 22
4.1.3 继电器模块测试 23
4.1.4 蓝牙模块通信调试 23
4.1.5 硬件调试结果 24
4.2 系统调试 24
4.2.1 湿度传感器的程序调试 24
4.2.2 1602显示屏的程序调试 25
4.2.3 继电器的程序调试 26
4.2.4 蓝牙模块的程序调试 26
4.2.5 软件调试结果 27
4.3 总体调试 27
5. 总结 29
参考文献 31
附录 32
附录1 全部硬件设计图 32
附录2 湿度传感器原理图 35
附录3 继电器原理图 36
附录4 IIC编译模块原理图 37
附录5 模块布局原理图 38
附录6 全部程序 38
附录7 显示屏测试程序 40
附录8 继电器测试程序 41
附录9 蓝牙模块测试程序 41
附录10 蓝牙通讯助手APP 42
附录11 湿度传感器测试程序 42
附录12 显示湿度测试程序 42
附录13 继电器控制程序 44
致谢 46
绪论
1.1 课题项目介绍
在我们日常生活中，总是喜欢在目力所及的地方看到一点绿色。在家中的阳台上，客厅中，上班的办公桌上，总喜欢放上几株易养活的盆栽植物，以提高我们的生活质量以及改善我们的心情。
但是问题也随之而来，植物盆栽需要定时的浇水和养护，定时定量的浇水与养护成为了一个问题，水浇多了根系会烂掉，水浇少了，植物会枯死，盆栽的浇水量能否做到适时适量，是植物存活的关键。同时随着现代生活节奏的加快，人们因为出差、旅行、工作忙碌等原因而不能及时的为家中盆栽补充水分与肥料，从而导致盆栽因缺水而枯萎。
1.1.1 国内的家庭灌溉设备发展情况
市面上出现的自动浇花机存在大量的仿冒产品，存在安全隐患，同时正规厂家所生产的自动浇花机价格比较高昂，并不符合其作为一款懒人园艺用品的价格区间，使用的人比较少，而且主要采用单纯的单片机控制，无法实现无线控制。正规厂家生产的自动浇花机大多为灌溉设施，适用于大中面积的种植业，并不完全符合家庭及办公室所需求的小面积、单体灌溉的需要。
1.1.2 对自动浇花机的改进
本浇花机利用蓝牙控制技术，利用Ardunio和手机平台，设计了一款可用手机远程实施监控并控制的自动浇花系统，使得无论人们身处何地，都能够照顾到家中及办公室内的盆栽植物。
本课题主要从国内自动控制的浇花系统发展情况着手研究，结合浇花机的单片机设计的特点，设计以Arduino UNO为主控制器的自动浇花系统。另外，为了便于操作和监控土壤湿度，以蓝牙模块与1602显示屏为核心设计相应的实时监控系统，以期取的较好的人机交互体验。
同时由于使用了扩展口较多，性能较好的Arduino UNO单片机，所以在完成园艺花卉灌溉的任务后，其多余的扩展接口可另作他用，实现简单的家庭物联网功能，在此基础上，可以控制一些简单的家庭电器，如灯、窗帘等物品。
1.2 设计方案
本课题的核心功能是由传感器识别土壤湿度，判断湿度是否合适，是否需要浇水，然后由Arduino控制继电器的开闭。同时，湿度传感器的数据也会经由蓝牙模块，传输到手机界面显示，手机也能远程控制浇花机的水泵的工作状态。具体方案设计框图如图11所示。
/
图11 自动浇花机设计框图
硬件设计
2.1 硬件总体设计
本章节详细说明了产品所需要的各种控制模块的硬件电路设计与芯片的具体型号选择，及其各种作用，详细说明了各模块是如何工作的。根据设计要求，选择并设计不同类型的扩展模块与传感器，包括湿度传感器、继电器、蓝牙模块、IIC模块、1602显示屏。使用通用的USB2.0端口来给单片机供电，并且通过单片机的电源输出端口给各个分支模块供电。硬件设计框图如图21所示，全部硬件设计电路图见附件1。
目 录
1. 绪论 1
1.1 课题项目介绍 1
1.1.1 国内的家庭灌溉设备发展情况 1
1.1.2 对自动浇花机的改进 1
1.2 设计方案 2
2. 硬件设计 3
2.1 硬件总体设计 3
2.2 单片机控制板的选择 4
2.3 外围扩展模块 5
2.3.1 蓝牙模块 5
2.3.2 湿度传感器模块 6
2.3.3 继电器模块 8
2.3.4 LCD1602显示器 9
2.3.5 IIC编译模块 10
2.3.6 中间线路的PCB版 11
3. 软件设计 13
3.1 软件设计总体构思 13
3.2 Arduino软件介绍 14
3.3 外围电路模块程序设计 16
3.3.1 湿度传感器程序设计 16
3.3.2 LCD1602显示屏的程序设计 17
3.3.3 继电器控制程序设计 18
3. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3.4 蓝牙模块的程序设计 19
3.4 蓝牙串口助手APP 20
4. 调试 21
4.1 硬件调试 21
4.1.1 湿度传感器调试 21
4.1.2 LCD1602显示屏调试 22
4.1.3 继电器模块测试 23
4.1.4 蓝牙模块通信调试 23
4.1.5 硬件调试结果 24
4.2 系统调试 24
4.2.1 湿度传感器的程序调试 24
4.2.2 1602显示屏的程序调试 25
4.2.3 继电器的程序调试 26
4.2.4 蓝牙模块的程序调试 26
4.2.5 软件调试结果 27
4.3 总体调试 27
5. 总结 29
参考文献 31
附录 32
附录1 全部硬件设计图 32
附录2 湿度传感器原理图 35
附录3 继电器原理图 36
附录4 IIC编译模块原理图 37
附录5 模块布局原理图 38
附录6 全部程序 38
附录7 显示屏测试程序 40
附录8 继电器测试程序 41
附录9 蓝牙模块测试程序 41
附录10 蓝牙通讯助手APP 42
附录11 湿度传感器测试程序 42
附录12 显示湿度测试程序 42
附录13 继电器控制程序 44
致谢 46
绪论
1.1 课题项目介绍
在我们日常生活中，总是喜欢在目力所及的地方看到一点绿色。在家中的阳台上，客厅中，上班的办公桌上，总喜欢放上几株易养活的盆栽植物，以提高我们的生活质量以及改善我们的心情。
但是问题也随之而来，植物盆栽需要定时的浇水和养护，定时定量的浇水与养护成为了一个问题，水浇多了根系会烂掉，水浇少了，植物会枯死，盆栽的浇水量能否做到适时适量，是植物存活的关键。同时随着现代生活节奏的加快，人们因为出差、旅行、工作忙碌等原因而不能及时的为家中盆栽补充水分与肥料，从而导致盆栽因缺水而枯萎。
1.1.1 国内的家庭灌溉设备发展情况
市面上出现的自动浇花机存在大量的仿冒产品，存在安全隐患，同时正规厂家所生产的自动浇花机价格比较高昂，并不符合其作为一款懒人园艺用品的价格区间，使用的人比较少，而且主要采用单纯的单片机控制，无法实现无线控制。正规厂家生产的自动浇花机大多为灌溉设施，适用于大中面积的种植业，并不完全符合家庭及办公室所需求的小面积、单体灌溉的需要。
1.1.2 对自动浇花机的改进
本浇花机利用蓝牙控制技术，利用Ardunio和手机平台，设计了一款可用手机远程实施监控并控制的自动浇花系统，使得无论人们身处何地，都能够照顾到家中及办公室内的盆栽植物。
本课题主要从国内自动控制的浇花系统发展情况着手研究，结合浇花机的单片机设计的特点，设计以Arduino UNO为主控制器的自动浇花系统。另外，为了便于操作和监控土壤湿度，以蓝牙模块与1602显示屏为核心设计相应的实时监控系统，以期取的较好的人机交互体验。
同时由于使用了扩展口较多，性能较好的Arduino UNO单片机，所以在完成园艺花卉灌溉的任务后，其多余的扩展接口可另作他用，实现简单的家庭物联网功能，在此基础上，可以控制一些简单的家庭电器，如灯、窗帘等物品。
1.2 设计方案
本课题的核心功能是由传感器识别土壤湿度，判断湿度是否合适，是否需要浇水，然后由Arduino控制继电器的开闭。同时，湿度传感器的数据也会经由蓝牙模块，传输到手机界面显示，手机也能远程控制浇花机的水泵的工作状态。具体方案设计框图如图11所示。
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图11 自动浇花机设计框图
硬件设计
2.1 硬件总体设计
本章节详细说明了产品所需要的各种控制模块的硬件电路设计与芯片的具体型号选择，及其各种作用，详细说明了各模块是如何工作的。根据设计要求，选择并设计不同类型的扩展模块与传感器，包括湿度传感器、继电器、蓝牙模块、IIC模块、1602显示屏。使用通用的USB2.0端口来给单片机供电，并且通过单片机的电源输出端口给各个分支模块供电。硬件设计框图如图21所示，全部硬件设计电路图见附件1。
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