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智能浇灌系统的策划书3篇篇一智能浇灌系统策划书一、项目背景随着人们生活水平的提高，对花卉、蔬菜等植物的需求也越来越大。
然而，传统的浇灌方式需要人工操作，不仅费时费力，而且容易出现浇水不及时、浇水过量等问题，影响植物的生长和品质。
因此，开发一款智能浇灌系统具有重要的现实意义。
二、项目目标1. 实现对花卉、蔬菜等植物的自动浇灌，提高浇水效率和准确性。
2. 通过传感器实时监测土壤湿度、温度等环境参数，根据植物的需求自动调整浇水时间和浇水量。
3. 提供远程控制功能，用户可以通过手机 APP 等方式随时随地控制浇灌系统。
4. 具备报警功能，当系统出现故障或异常情况时，及时向用户发送报警信息。
三、项目内容1. 硬件设计：传感器：选用高精度的土壤湿度传感器、温度传感器等，实时监测土壤湿度、温度等环境参数。
控制器：选用高性能的微控制器，负责数据采集、处理和控制。
执行器：选用电动球阀、水泵等执行器，实现对浇水时间和浇水量的精确控制。
通信模块：选用蓝牙、Wi-Fi 等通信模块，实现与手机 APP 等设备的通信。
2. 软件设计：数据采集与处理：通过传感器实时采集土壤湿度、温度等环境参数，并进行数据处理和分析。
控制算法：根据植物的需求和环境参数，制定合理的浇水策略，实现自动浇水。
远程控制：开发手机 APP 等远程控制软件，用户可以通过手机 APP 等方式随时随地控制浇灌系统。
报警功能：当系统出现故障或异常情况时，及时向用户发送报警信息。
3. 系统集成：将硬件和软件进行集成，实现智能浇灌系统的整体功能。
进行系统测试和调试，确保系统的稳定性和可靠性。
四、项目实施计划1. 需求分析：[具体时间]对市场需求进行调研和分析，确定智能浇灌系统的功能和性能要求。
与用户进行沟通和交流，了解用户的需求和意见。
2. 硬件设计：[具体时间]根据需求分析结果，进行硬件设计和选型。
绘制硬件原理图和 PCB 图，制作硬件样板。
3. 软件设计：[具体时间]根据需求分析结果，进行软件设计和开发。
土壤水分监测系统设计与实现近年来，随着人类活动的不断增多，土地的利用和管理也受到了越来越多的关注。
而土壤水分作为土壤中的重要成分，是影响作物生长和土地使用效益的重要因素之一。
因此，对土壤水分进行监测和管理，成为了现代农业管理不可或缺的一部分。
本文将介绍一个基于物联网技术的土壤水分监测系统的设计和实现。
一、系统概述土壤水分监测系统是一种基于物联网技术的远程监测系统，主要用于对农田中的土壤水分进行实时监测。
系统由以下三部分组成：1. 传感器模块：该模块用于实时监测土壤水分，利用电磁波技术和微控制器技术进行数据采集和传输。
传感器将采集到的土壤水分数据传输给控制器模块。
2. 控制器模块：该模块用于控制传感器模块的工作状态，并进行数据处理和存储。
控制器模块将处理后的数据传输给数据传输模块。
3. 数据传输模块：该模块用于将处理后的数据传输到云端服务器，以便用户可以通过手机或电脑等终端设备远程监测土壤水分的情况。
二、系统设计1. 传感器模块设计传感器模块主要由电磁波测量器和微控制器组成。
电磁波测量器用于测量土壤水分，微控制器则用于转化和处理电磁波测量器测量到的土壤水分数据，并传输数据到控制器模块进行处理。
2. 控制器模块设计控制器模块主要由处理器、存储器、数据处理和传输模块组成。
处理器负责对传感器采集到的数据进行处理，存储器用于存储处理后的数据，数据处理和传输模块用于将数据传输到云端服务器。
3. 数据传输模块设计数据传输模块主要包括网络通信模块和数据传输协议。
网络通信模块用于将处理后的数据传输到云端服务器，数据传输协议则用于规定数据传输的方式和格式。
三、系统实现1. 传感器模块实现传感器模块采用了电磁波测量器和微控制器的组合，可以实现对土壤水分的实时监测。
具体实现方法是：电磁波测量器将土壤水分转化为电信号，然后微控制器将电信号进行处理和传输，最终传输到控制器模块进行处理。
2. 控制器模块实现控制器模块采用了处理器、存储器、数据处理和传输模块的组合，可以实现对传感器采集到的数据进行处理和存储。
毕业论文﹙设计﹚题目自动浇水系统的设计学生姓名学号所在院(系) 物理与电信工程学院专业班级电子083指导教师2012年6月5日毕业论文﹙设计﹚任务书院(系) 物理与电信工程学院专业班级电子083学生姓名一、毕业论文﹙设计﹚题目盆花自动浇水系统设计与实现二、毕业论文﹙设计﹚工作自___2012__年__2 _月__27__日起至__2012 _年 6 月__15 日止三、毕业论文﹙设计﹚进行地点: 电子信息工程系实验室四、毕业论文﹙设计﹚的内容要求：本课题要求设计一个盆花自动浇水系统，要求：1.实现湿度的显示；2.配合使雨水检测器，即使你设定的浇水时间天突然下雨了，浇水控制器就会自动关阀停止浇水； 3.每天可设定八次定时浇水选择，每次为1分钟至9小时59分，也可以根据需要的时间设计； 4.采用电机阀技术，浇水自动控制器不受水压影响，而且不易受水质影响和堵塞。
解决途径：用51系列单片机作为主控芯片，配合温、湿度传感器、雨水检测器以及对应的测量电路完成对环境的检测，驱动数码管或LCD进行温、湿度显示，驱动浇水装置实现自动浇水。
主要任务：进行硬件电路设计和软件程序的编写调试，烧录程序并完成系统联调，最后撰写毕业设计论文。
进度安排：2月27日-3月30日：查阅资料及方案论证4月2日-5月11日：编写软件、调试运行及单元电路调试5月14日-5月25日：整体联调5月28日-6月8日：整理数据及撰写论文6月11日-6月15日：准备答辩指导教师系(教研室)应用电子技术教研室系(教研室)主任签名批准日期接受论文 (设计)任务开始执行日期学生签名盆花自动浇水系统的设计［摘要］本设计主要的内容是土壤湿度检测电路的设计与制作。
该电路的工作原理是由AT89C51单片机和ADC0809组成系统的核心部分，湿度传感器将采集到的数据直接传送到ADC0809的IN端作为输入的模拟信号。
选用湿度传感器和AD转换，电路内部包含有湿度采集、AD转换、单片机译码显示等功能。
自动浇水装置实施方案一、背景介绍。
随着城市化进程的不断加快，人口密集的城市中绿化带和花坛的数量也在不断增加。
然而，由于人力资源的有限和城市繁忙的生活节奏，绿化带和花坛的浇水工作往往无法得到及时有效的保障，这就需要一种自动浇水装置来解决这一问题。
二、技术原理。
自动浇水装置的实施方案主要基于物联网技术和传感器技术。
通过在植物的根部安装土壤湿度传感器，当土壤湿度低于一定阈值时，传感器将会发出信号，启动自动浇水装置进行浇水。
同时，利用物联网技术，将传感器采集到的数据传输至云端，实现远程监控和管理。
三、装置构成。
自动浇水装置主要由土壤湿度传感器、水泵、水管和控制器组成。
土壤湿度传感器负责监测土壤湿度情况，一旦监测到土壤干燥，将向控制器发送信号；控制器根据传感器的信号控制水泵的启停，从水源中抽水并通过水管进行浇水。
四、实施步骤。
1. 安装土壤湿度传感器，将土壤湿度传感器埋入植物的根部，保证传感器能够准确感知土壤湿度情况。
2. 连接水泵和水管，将水泵连接至水源，通过水管将水输送至需要浇水的植物。
3. 设置控制器，根据实际情况设置控制器的工作参数，如土壤湿度阈值、浇水时长等。
4. 联网监控，将传感器和控制器与物联网连接，实现远程监控和管理，可以通过手机或电脑随时随地查看植物的湿度情况，并进行远程控制。
五、优势和应用。
自动浇水装置的实施方案具有以下优势：1. 节约人力资源，不再需要人工定时浇水，节约了人力成本。
2. 实现精准浇水，根据土壤湿度情况进行浇水，避免了过度浇水或不足浇水的情况。
3. 远程监控，可以随时随地通过手机或电脑进行远程监控和管理，方便快捷。
自动浇水装置的实施方案可以广泛应用于城市绿化带、花坛、农田等领域，为植物的生长提供了便利和保障。
六、总结。
自动浇水装置的实施方案基于物联网和传感器技术，通过土壤湿度传感器监测土壤湿度情况，实现精准浇水。
该方案具有节约人力资源、实现精准浇水、远程监控等优势，可以广泛应用于城市绿化带、花坛、农田等领域，为植物的生长提供了便利和保障。
自动浇水控制系统的设计【摘要】本设计是基于单片机at89s52处理器的带语音播报的自动浇水控制系统。
其特色是通过置于花盆中的湿度传感器、温度传感器获取植物土壤水分和温度信息，并通过语音芯片播报和lcd液晶屏显示，实现植物与人的“对话”，并能在特定情况下实现自动浇水功能。
该系统主要分为整体功能设计、硬件设计和软件设计三个部分。
【关键词】自动浇水单片机硬件设计软件设计一、系统功能随着人们生活质量的不断提高，人们更多地追求舒适、便捷的生活。
在家里种植一株美丽的、精心挑选的植物能为家庭增添许多情趣。
通常花卉植物对肥水等栽培条件要求都比较严格，浇水不足时，易导致干旱，使叶子枯萎、脱落；浇水过多时，通气又不好，容易引起根系腐烂、死亡。
因此，如果能够设计出一种自动浇水系统，它不仅能够自动对这些花花草草进行浇水，而且在适当的时候，还能发出危险警报(譬如周围的温度过高而不适合培养花草)，提醒人们要对这些花草进行适当的管理和对温度的调节。
这样的话，种植的花草就不怕会枯萎了，从而使人们免除照料花草的繁琐，省时又省心。
本智能系统由传感器、信号处理电路、单片机、键盘、语音播报电路、输出控制电路等构成。
它采用单片机测控技术来实现对植物生长环境信息的多路数据采集、多路控制信号输出，针对不同的植物设定不同的温度和湿度，实现多种自动灌溉控制方式，达到节水节能，省时省力的效果。
其特点如下：1 实现按需灌溉功能，按照植物的需求开启和关闭灌溉系统，实现一般的控制；2 传感系统能够时刻监控着植物所处环境的湿度和温度，根据湿度和温度变化情况，判断植物是否状态良好或者是否需要照料；3 语音播报功能，当有人靠近植物时，传感系统通过语音芯片发出某种声音以表示植物当前的状态；4 系统结构简单，成本低，操作方便；二、硬件部分1 硬件框图自动浇水系统可分为以下几个模块：键盘设置模块、传感器采集和信号转换模块、语音播报与信息显示模块、单片机综合控制处理模块、自动浇水模块等。
工程研究Engineering research■邓云 张浩 杜振叶自动浇水系统设计摘要：本次设计的盆花自动浇水系统有俩部分组成；一是壤湿度的检测部分，二是控制部分。
其中在检测单元以及控制单元中，又包含了湿度参数的检测、显示，并且配备自动浇水系统。
在该设计中，笔者使用了湿度传感器，通过它来感应土壤的湿度条件，在获得土壤中的湿度参数后，传递至AT89C51单片机中，经过其处理后再向LCD屏传递，并且同步显示，此即为自动浇水系统的过程。
我们在单片机程序中设置预期的浇水触发湿度值，只要其低于该参数时，单片机就会给出一个控制信号，打开执行阀门机构，实现浇水的功能。
关键词：土壤湿度传感器；AT89C51单片机；LCD数字显示屏；数字电路1绪论1.1选题的目的和意义随着社会的发展，科技在人们的生活中慢慢渐入，并且都跟日常生活有着密不可分的关系。
养花已经成为人们的一种习惯，一种品位，可以提高生活乐趣。
另外，盆栽可以净化室内环境，吸收二氧化碳，进行光合作用，提高空气质量，由于空气中存在各种离子，特别是在有花草的地方阴离较多，我们知道盆花可以净化空气，因此，受到了许多人的喜欢。
1.2自动浇水器的发展背景微喷淋系统是使用近年来国内外先进技术,通过组装得到的浇水装备，它在低压管道中注入水并给予一定的压力，水流将从喷嘴中溢出,在空中分散成小液滴,降落在鲜花和草木上,从而达到湿润的目的,系统体积小，用水量低，小型浇水的影响特性,适合种植密度、软嫩的植物。
随着人民生活水平的提高，自动浇水的诞生加快了生活节奏，丰富了生活。
它倒微射流应用于家庭盆栽花卉的概念,通过相应的改善,实现合理的目标自动水盆花。
西方国家较早开发应用自动浇水器，当前我国主要的自动浇水器都是从外国进口的。
但是，目前外国的自动浇水设备售价高昂，在我国并不适用。
我国现如今主要使用玻璃自动浇水。
该模式的浇水设备大部分加工生产在中国山西、浙江地区的,价格相当便宜。
拥有电子自动浇水是很有价值的，它可以提高国内居民对舍内环境生活质量、家庭园艺市起到改善作用。
庭院自动浇水系统的设置和操作1. 引言庭院是人们休闲娱乐、种植花草的重要场所，但是由于工作忙碌或旅行等原因，人们无法时刻照料庭院植物的浇水需求。
为了解决这个问题，庭院自动浇水系统应运而生。
本文将介绍庭院自动浇水系统的设置和操作，帮助读者了解如何有效地利用该系统，从而保持庭院植物的健康生长。
2. 设置庭院自动浇水系统2.1. 确定浇水区域在设置庭院自动浇水系统之前，首先需要确定需要浇水的区域。
根据庭院的布局和植物的分布，将庭院划分为几个浇水区域是比较常见的做法。
通常情况下，可以将庭院分为花坛区、草坪区和盆栽区等。
2.2. 选择合适的喷头和灌溉方式根据每个浇水区域的不同需求，选择合适的喷头和灌溉方式非常重要。
喷头的选择应根据植物的喜水量和浇水范围来确定。
常见的喷头类型包括喷雾喷头、旋转喷头和喷洒喷头等。
灌溉方式可以选择定时浇水、湿度感应浇水或使用传感器测量土壤湿度浇水等。
2.3. 安装水源和管道系统设置庭院自动浇水系统还需要安装水源和管道系统。
水源可以选择自来水、雨水收集系统或井水等。
确保水源稳定可靠，并根据浇水区域的需求进行管道布置。
为了方便操作和维护，可以在关键位置安装水阀。
3. 操作庭院自动浇水系统3.1. 设置浇水时间和间隔操作庭院自动浇水系统，首先需要设置浇水时间和间隔。
根据植物的需求和气候状况，合理确定每个浇水区域的浇水时间和间隔。
在夏季或干燥的天气中，可能需要较频繁的浇水；而在秋季或湿润的天气中，浇水时间和间隔可以适当缩短。
3.2. 监测土壤湿度监测土壤湿度是确保庭院植物得到适量水分的关键。
可以通过使用湿度传感器或土壤湿度计来测量土壤湿度。
根据监测结果，调整庭院自动浇水系统的工作模式，确保植物的水分需求得到满足。
3.3. 定期检查系统运行情况虽然庭院自动浇水系统是为了减轻人们的管理负担，但仍需定期检查系统的运行情况。
检查系统是否正常供水、管道是否泄漏、喷头是否堵塞等问题，及时发现并解决可能存在的故障。
土壤湿度检测及自动浇水系统设计土壤湿度检测及自动浇水系统设计 1 设计主要内容及要求1.1 设计目的:随着人们生活水平的提高花卉逐渐受到人们的青睐，本设计要求利用单片机设计一款家庭智能浇花器，实现自动浇花，节省人力，方便人们出差的时候不至于影响花卉的生长，如果在家也可以关断浇花器。
(1)了解土壤湿度检测的基本知识以及电工电子学、单片机、传感器等相关技术。
(2)初步掌握常用土壤湿度检测传感器的特点和应用场合，并选择恰当方法应用于本设计。
1.2 基本要求(1)通过c8051f020单片机编程来实现土壤湿度的实时显示，并具有超量程报警装置。
(2)要求设计相关传感器系统和控制系统实现自动浇水功能。
(3)要求设计相关的硬件电路，包括传感器的选型、控制系统和显示系统的硬件电路设计。
1.3 发挥部分自由发挥2 设计过程及论文的基本要求:2.1 设计过程的基本要求(1)基本部分必须完成，发挥部分可任选;(2)符合设计要求的报告一份，其中包括总体设计框图、电路原理图各一份;(3)报告的电子档需全班统一存盘上交。
2.2 课程设计论文的基本要求(1)参照毕业设计论文规范打印，包括附录中的图纸。
项目齐全、不许涂改，不少于4000字。
图纸为A4，所有插图不允许复印。
(2)装订顺序:封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文(设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及相应的详细的功能分析和重要的参数计算、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍)、小结、参考文献、附录(总体设计框图与电路原理图)。
3 时间进度安排顺序阶段日期计划完成内容备注讲解主要设计内容，安排学生查阅资料打分 1检查任务框图的设计情况打分 2检查整个设计理论方面的准备情况打分 3指导学生进行传感器的选择打分 4进程传感器及测量电路的硬件电路设计打分 5讲解原理图的绘制要求打分 6检查原理图完成情况，讲解及纠正错误打分 7检查流程图的绘制及报告的书写要求打分 8布置答辩打分 9答辩、写报告打分 10一设计任务描述1.1 设计题目:土壤湿度检测及自动浇水系统设计1.2 设计要求1.2.1 设计目的:随着人们生活水平的提高花卉逐渐受到人们的青睐，本设计要求利用单片机设计一款家庭智能浇花器，实现自动浇花，节省人力，方便人们出差的时候不至于影响花卉的生长，如果在家也可以关断浇花器。
基于单片机的自动浇花系统的设计自动浇花系统是一种基于单片机的智能设备，能够自动监测植物土壤湿度，并根据设定的阈值自动浇水。
该系统的设计旨在提高植物的养护效率，减轻人工浇水的负担，保证植物的正常生长。
一、系统的硬件设计系统的硬件设计主要包括传感器、单片机、电磁阀和电源等组成部分。
1.传感器：使用土壤湿度传感器来检测植物的土壤湿度。
传感器与单片机相连，通过一个模数转换器将传感器输出的模拟信号转化为数字信号，以便单片机进行处理。
2.单片机：选择一款性能稳定且具有较高计算能力的单片机作为系统的处理器。
通过对传感器的读取和处理，以及对电磁阀的控制，实现自动浇花功能。
3.电磁阀：电磁阀作为水源的开关，控制水的流入和停止。
单片机通过控制电磁阀的通断，来实现对水的自动控制。
4.电源：系统的电源可以选择直流电源供电，也可以使用电池供电，以满足系统的运行需求。
二、系统的软件设计系统的软件设计主要包括采集和处理土壤湿度数据、控制电磁阀的开关和设置阈值等功能。
1.数据采集与处理：单片机通过模数转换器将传感器输出的模拟信号转化为数字信号，然后对所得到的数字信号进行处理，得到土壤湿度的具体数值。
根据设定的阈值判断是否需要浇水。
2.控制电磁阀：当土壤湿度低于设定的阈值时，单片机将检测到的数据与设定的阈值进行比较，如果低于阈值，则触发单片机通过控制电磁阀的通断来给植物浇水。
3.设置阈值：用户可以通过界面设置系统的阈值，根据自己的需求来调整系统的工作逻辑。
三、系统的工作流程1.系统上电初始化，开始监测土壤湿度。
2.单片机采集传感器输出的模拟信号，并进行模数转换，得到土壤湿度的数值。
3.单片机将土壤湿度与设定的阈值进行比较。
4.如果土壤湿度低于设定的阈值，则触发单片机控制电磁阀打开，开始浇水。
5.当土壤湿度达到设定的阈值后，单片机控制电磁阀关闭，停止浇水。
6.循环监测土壤湿度，直至系统关闭。
四、系统的优化与改进1.增加液位传感器：除了土壤湿度传感器外，可以增加液位传感器来监测水的水位，以防止水箱中水的耗尽。
智能灌溉与土壤监测系统解决方案第1章引言 (3)1.1 研究背景 (3)1.2 研究目的与意义 (3)1.3 国内外研究现状 (4)第2章智能灌溉系统设计原理 (4)2.1 灌溉系统的基本原理 (4)2.2 智能灌溉系统的构成 (4)2.3 灌溉策略与优化方法 (5)第3章土壤监测技术概述 (5)3.1 土壤水分监测技术 (5)3.1.1 电阻式土壤水分传感器 (5)3.1.2 频域反射土壤水分传感器 (5)3.1.3 微波土壤水分传感器 (5)3.2 土壤养分监测技术 (6)3.2.1 土壤pH值监测技术 (6)3.2.2 土壤电导率监测技术 (6)3.2.3 土壤养分快速分析法 (6)3.3 土壤环境监测技术 (6)3.3.1 土壤温度监测技术 (6)3.3.2 土壤气体监测技术 (6)3.3.3 土壤重金属污染监测技术 (6)第4章灌溉与土壤监测传感器选型 (6)4.1 传感器概述 (6)4.2 水分传感器选型 (7)4.3 养分传感器选型 (7)4.4 环境传感器选型 (7)第5章数据采集与传输系统设计 (8)5.1 数据采集系统设计 (8)5.1.1 传感器选型与布局 (8)5.1.2 数据采集模块设计 (8)5.1.3 电源管理 (8)5.2 数据传输系统设计 (8)5.2.1 传输协议选择 (8)5.2.2 网络架构设计 (9)5.2.3 数据加密与安全 (9)5.3 数据存储与管理 (9)5.3.1 数据存储方案 (9)5.3.2 数据管理策略 (9)5.3.3 数据接口与共享 (9)第6章智能灌溉控制系统设计 (9)6.1 控制策略与算法 (9)6.1.2 灌溉算法 (9)6.2 控制系统硬件设计 (10)6.2.1 灌溉控制器设计 (10)6.2.2 土壤湿度传感器设计 (10)6.2.3 气象数据采集模块设计 (10)6.2.4 执行器设计 (10)6.3 控制系统软件设计 (10)6.3.1 控制系统软件架构 (10)6.3.2 控制算法软件开发 (10)6.3.3 数据处理与分析 (10)6.3.4 通信模块设计 (10)6.3.5 系统调试与优化 (10)第7章土壤监测数据分析与处理 (11)7.1 数据预处理 (11)7.1.1 数据清洗 (11)7.1.2 数据规范化 (11)7.1.3 数据集成 (11)7.2 数据分析方法 (11)7.2.1 描述性统计分析 (11)7.2.2 相关性分析 (11)7.2.3 时序分析 (11)7.3 土壤参数预测与优化 (11)7.3.1 预测模型构建 (11)7.3.2 模型训练与验证 (11)7.3.3 参数优化方法 (11)7.3.4 应用实例分析 (12)第8章系统集成与测试 (12)8.1 系统集成 (12)8.1.1 系统架构设计 (12)8.1.2 硬件集成 (12)8.1.3 软件集成 (12)8.2 功能测试 (12)8.2.1 数据采集模块测试 (12)8.2.2 数据处理与分析模块测试 (12)8.2.3 控制决策模块测试 (12)8.2.4 执行单元测试 (13)8.3 功能评估与优化 (13)8.3.1 系统稳定性评估 (13)8.3.2 系统响应时间评估 (13)8.3.3 系统节能功能评估 (13)8.3.4 系统适应性评估 (13)8.3.5 故障诊断与处理 (13)第9章智能灌溉与土壤监测应用案例 (13)9.1.1 案例一：粮食作物智能灌溉 (13)9.1.2 案例二：经济作物智能灌溉 (13)9.1.3 案例三：设施农业智能灌溉 (13)9.2 园林灌溉应用案例 (14)9.2.1 案例一：城市公园智能灌溉 (14)9.2.2 案例二：高尔夫球场智能灌溉 (14)9.2.3 案例三：校园绿化智能灌溉 (14)9.3 其他领域应用案例 (14)9.3.1 案例一：矿山植被恢复智能灌溉 (14)9.3.2 案例二：河道绿化智能灌溉 (14)9.3.3 案例三：盐碱地改良智能灌溉 (14)第10章展望与挑战 (15)10.1 技术展望 (15)10.2 市场前景分析 (15)10.3 面临的挑战与对策 (15)第1章引言1.1 研究背景全球气候变化和人口增长的挑战，水资源短缺已成为世界性问题。
2015年2月吉林师范大学学报（自然科学版）ɴ．1第1期Journal of Jilin Normal University （Natural Science Edition ）Feb．2015收稿日期：2014-10-10基金项目：国家自然科学基金项目（61305082）；吉林师范大学第十二批大学科研基金项目（12234，12235）第一作者简介：王立忠（1970-），男，吉林省四平市人，现为吉林师范大学信息技术学院副教授，硕士，硕士生导师．研究方向：电子技术．盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统设计王立忠，蒋宁，程礼邦，段佳敏（吉林师范大学信息技术学院，吉林四平136000）摘要：基于单片机设计了一种能够根据土壤湿度进行自动控制，并带显示功能的盆栽植物浇灌系统．单片机根据土壤湿度传感器采集的信号对湿度进行自动控制．根据植物的需要设定湿度的下限和上限，在湿度高于上限值时不进行浇灌．若湿度低于下限值，通过传感器发出缺水信号，根据不同的情况来驱动水泵进行适当的浇水．浇水装置采用滴灌方法，有助于土壤对于水分的吸收和浇灌的均匀．通过定时器定时自动检测土壤湿度，确保及时为植物提供充足的水分，从而为盆栽植物的生长提供一个良好的环境．关键词：盆栽植物；自动灌溉；单片机；湿度传感器中图分类号：TP342文献标识码：A 文章编号：1674-3873-（2015）01-0095-040引言目前，盆栽植物作为一种绿色、天然、健康的植物，就成了人们追求高品质生活的首选，但随着社会的高速发展和生活节奏的加快，人们的生活越来越忙碌，因加班、出差、早起及各种各样繁杂的事情经常会将“照顾”盆栽植物的事忘在脑后．该款装置将花土水分监测和浇灌实现自动化，提高了植物的科学浇灌的同时也减轻了人们的“负担”．克服了传统的人工给盆栽植物浇水带来的局限性［1-2］．装置不同于普通浇灌装置，根据不同植物对水分要求和灌溉时间的要求进行设定，可以在长时间“无人”情况下自动检测花土湿度，并根据花卉对湿度要求进行自动滴灌．盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统基于单片机控制，再配合土壤湿度检测电路探测盆栽植物所在的土壤环境，由于传统的人工浇水具有不定时性和不均匀性，所以我们采用滴灌技术．本系统采用独立的节能电源设计，避免停电的问题．具有节水、节电、省时、环保等特点．1系统方案设计整个系统由土壤湿度传感器模块、单片机采集控制及信号输出电路模块（单片机、数据处理及显示模块）、水泵及供水模块、电源管理模块5个主要部分组成．系统构造框图如图1所示．图1系统框架图系统的工作原理：土壤湿度检测模块来完成对盆栽植物土壤湿度的采集，单片机采集控制模块将从湿度传感器模块得到的土壤湿度数据与设定的土壤湿度数据进行比较，当达到设定的开启条件时发出水泵开启信号进行实时滴灌，湿度达到设定值时停止滴灌．滴灌设备根据单片机分析数据后，实现滴灌或者停止滴灌，进而使土壤湿度处在适宜植物生长需求的最佳状态．1．1单片机选择此系统选用的是一款高性能、低成本、低功耗的STC89C52单片机．它具有功能更强，速度更快，寿命更长，价格更低的特点．单片机引脚功能说明表1所示．表1单片机引脚功能引脚功能引脚功能P0^0 P0^7LCD1602并行数据端P2^5LCD1602器件使能端P1^3模式切换P2^6LCD1602读写控制端P1^4时间调整P2^7LCD1602数据命令端P1^5定时设置P3^2PCF8591串行时钟端P1^6按键减P3^3PCF 8591串行数据端P1^7按键加P3^5DS1302串行时钟端P2^3继电器控制端P3^6DS1302串行数据端P2^4蜂鸣器控制端P3^7DS1302读写使能端1．2土壤湿度信号采集及处理由于土壤中含有矿物质离子，这些矿物质离子都溶解在土壤中的水中．如果将两个电极插入土壤中，电极之间就可以通过这些离子导电．通过测量两电极之间的电阻值来表征土壤湿度的大小［3-5］．由于两级间的电阻与电压成正比，所以通过计算两级的电压来表征土壤湿度．在测量电压之前，需将传感器得到的模拟电压信号经过A /D 转换成数字信号以便单片机处理．图2土壤湿度信号采集及处理电路选择YL-69土壤湿度传感器模块．传感器得到的模拟电压通过精密半波整流电路进行整流，再经过滤波电路滤波，之后通过A /D 转换送给单片机处理．为了方便精确测量，我们选择用交流电源给土壤湿度传感器供电，因为如果使用直流电源，两电极间会发生极化现象，会影响电压的测量．交流电源取自所用单片机的模拟输出端，该端出来有正弦波分量和直流分量，经过电容隔直后给传感器供正弦交流电压．土壤湿度信号采集及处理电路如图2所示．YL-69土壤湿度传感器工作电压3．3 5V ，测量范围为0 100%ＲH ，且误差在ʃ3%之间．除了水生花卉和旱生花卉外，中性花卉需要土壤湿润，耐湿程度不同，高湿度的要求相对湿度不超过80%，YL-69完全满足盆栽植物（如兰花、龟背竹、含笑等）的生长要求．1．3数据处理及显示模块数据处理及显示模块是由A /D 转换电路、STC89C52单片机和继电器控制电路组成，单片机处理模块是系统的核心．此系统滴灌方式分为定时和自动两个模式．自动模式就是通过采集土壤湿度检测模块传递的实时土壤湿度信号，与设定的湿度数据进行对比，然后输出信号使继电器控制电路控制水泵的开关，从而进行对盆栽植物的实时灌水．定时模式是通过设定浇灌时间和浇灌的时长来进行浇灌设定．两种模式的数据变化信息可通过液晶器进行显示．显示器采用液晶LCD1602模块，可以显示16*2共32个7*7点阵字符，显示界面丰富直观［6-8］．定时和自动两个模式两种显示界面是通过切换实现的．自动模式显示界面分为上下两部分：上方为浇灌的湿度下限；下方为当前湿度值．定时模式为T 和S 两段：T 代表的是浇灌时长（0 59s ）；S 代表的是浇灌定时的时间，如图3所示．图3自动模式（左）与定时模式（右）1．4水泵及供水模块水泵及供水模块中的采用滴灌管有助于节水和均与浇灌，低音水泵不影响正常生活，并且自带储水罐．水泵开始工作后，通过滴灌管进行系统的供水工作，在供水的过程中每30s（根据滴管口径调节）会由土壤湿度检测模块进行湿度的实时监测．当达到合适的湿度值的时候电磁阀和水泵停止工作．1．5电源管理系统盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌模块的电源特别重要．水泵采用12V电源供电，通过市电经过降压、稳压和滤波处理的直流稳压电源．独立电源方面采用的是基于LM2576-5．0的开关电源模块，将大容量锂电池的11．1V电压转换到稳定的5．0V电源，供给整个系统使用．电源管理模块如图4所示．1．6电路原理说明系统的控制电路由A/D转换电路、STC89C52单片机和相应的振荡、复位电路、继电器控制电路组成单片机采集控制及信号输出模块是整个测控系统的核心［9］．通过采集土壤湿度检测模块传递的实时土壤湿度信号，与设定的土壤湿度数据进行对比，然后输出信号使继电器控制电路控制电磁阀门的开关，从而进行对盆栽植物的实时灌水．2软件设计盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌模块的程序结构是主程序以及按键扫描处理、时间、土壤湿度数据采集、数据处理、显示、电机驱动等子程序组成，如图5所示．图4电源管理系统图5程序结构图在设计中，整个程序采用C语言在Keil uVision4种进行编写调试．系统采用模块化设计，模块化设计可以使程序结构清晰，易读，稳定性好，便于调试［10-11］．整个系统操作操作方法为当开启系统后进入主函数，初始化化函数变量及初始化传感器模块，进入按键扫描函数，通过按键选择系统的工作模式，在自动控制模式下，调用土壤湿度数据采集函数，采集当前土壤湿度值，并通过数据处理程序对湿度值进行分析，当湿度值小于预设值时，进入水泵电机驱动函数，开启灌溉功能，直到达到湿度预设值，停止灌溉；在定时模式下，可通过按键扫描函数，对定时时间进行设置，在该模式下，调用时间程序，当达到定时时间时，进入电机驱动函数，开启灌溉功能，当灌溉时间到时停止灌溉，整个操作过程均可实现液晶显示．具体流程图如图6所示．图6程序流程图3总结随着智能生活智能家居业务的不断拓展，盆栽植物土壤水分测控系统及灌溉系统因较低的设备投入，且不需要专门维护、检修，并且克服了传统的人工浇水的不定时性和不准确性，又避免了传统水分控制系统因不准确性而造成的过涝等不足．加上整个设计全程都是智能化、自动化、节能化设计．使其既符合现在都市人智能生活的主题，也响应国家建设绿色环保节能的号召．此系统必将是一款适合都市人生活的家居必备产品．特别是它的拓展潜力巨大，可以加装温度传感器，空气湿度传感器，烟雾探测装置．只需加装单片机的数量和控制程序来实现更多实用功能．参考文献［1］陈晓楠，张慧．基于单片机的温湿度控制系统的设计［J］．电子制作，2014，（6）：1 2．［2］王武礼，杨华．基于SHT11的粮仓温湿度测控系统的设计［J］．仪表技术与传感器，2010，（9）：50 51．［3］吴湘剑，王慧，蔡进科．家用小范围环境控制系统［J］．现代电子技术，2010，（18）：38 41．［4］赵鸿图．基于单片机的温度控制系统设计与实现［J］．微计算机信息，2008，24（9）：54 56．［5］易顺明，赵海兰，袁然．基于单片机的大棚温湿度控制系统设计［J］．现代电子技术，2011，34（7）：7 15．［6］王立忠，孙汉林，张为家，等．可视无线搜救机器人控制系统研制［J］．吉林师范大学学报（自然科学版），2013，34（4）：101 103．［7］夏晓南．基于单片机的温箱温度和湿度的控制［J］．现代电子技术，2008，24（5）：117 119．［8］王慧．基于AT89S51的蔬菜大棚温控系统设计［J］．农业科技与装备，2011，（8）：25 27．［9］杨庆．蔬菜大棚多点温度测控系统的设计与实现［J］．湖北民族学院学报（自然科学版），2008，26（2）：187 189．［10］王春武，刘春玲，秦政坤，等．基于MPC82G516单片机智能小车教学实验设计实例［J］．吉林师范大学学报（自然科学版），2012，33（1）：135 136，140．［11］张新荣．基于单片机的多路温度监测系统设计［J］．工业控制计算机，2010，23（7）：95 98．The Design of Pot Plants Soil Moisture Monitoringand Automatic Watering SystemWANG Li-zhong，JIANG Ning，CHENG Li-bang，DUAN Jia-min（College of Information＆Technology，Jilin Normal University，Siping136000，China）Abstract：A pot plants watering system which was automatically controlled in accordance with soil humidity and provided with an LCD display was designed based on single chip microcomputer．According to the signal collected by the humidity sensor，the humidity of the soil was automatically controlled by single chip microcomputer．The lower and upper limits were set based on the moisture required by plants．No watering was needed when the humidity was higher than the upper limit．If the humidity was lower than the lower limit，a water lack would be signaled by the humidity sensor，and then the water pump would be driven to properly water the plants under different conditions．Dripping irrigation method was used in the watering equipment，which was helpful for the moisture absorbing by soil and the uniformity of watering．A timer was used to automatically detect the humidity at regulate time，so as to ensure the plants timely provided with adequate water，and thus provided a good environment for the growth of pot plants．Key words：pot plants；automatic watering；single chip microcomputer；humidity sensor（责任编辑：郎集会）。
