2026/2/21 21:18:45
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盆栽种植已经成为一种高雅的生活方式融入人们的日常生活中#xff0c;在家中种植盆栽的人数不断增多#xff0c;在一些特殊情况发生时#xff0c;盆栽种植爱好者会面临无法给盆栽浇水的问题#xff0c;为解决这个问题#xff0c;提出一个基于单片机的家居型智能盆栽系…摘要盆栽种植已经成为一种高雅的生活方式融入人们的日常生活中在家中种植盆栽的人数不断增多在一些特殊情况发生时盆栽种植爱好者会面临无法给盆栽浇水的问题为解决这个问题提出一个基于单片机的家居型智能盆栽系统的设计方案这个家居型智能盆栽系统选用了STM32F103C8T6单片机、LCD1602液晶显示屏、土壤湿度传感器YL-69、温度传感器DS18B20、光照传感器BH1750FVI、蜂鸣器、水泵等元器件作为硬件组成部分再配合上一些外围电路完成对应功能模块的程序设计将程序写入其中从而构成一个小型的单片机系统。本次设计的家居型智能盆栽系统具有体积小、成本低、便于增减功能模块等特性可以对盆栽的土壤温湿度、盆栽所受到的光照强度进行检测且当土壤湿度值低于设定阈值下限时蜂鸣器会发出报警同时水泵开始浇水作业解决盆栽的浇水问题。关键词单片机盆栽浇水方案土壤湿度传感器程序设计花架设计本次设计的是一个家居型智能盆栽系统花架作为摆放花盆的空间对其的设计也需要考虑。为此设计了一个简易的花架。该花架结构分为三部分分别为上层套管底部。在整体上花架是一个高50cm长宽各30cm的长方体。按设计分为两层结构第一层距离地面10cm第二层底部距离第一层30cm每层的正方形平面一边上有两根长方体空心铝管与对边相连接将该正方形分为三等分的矩形以达到放置花盆的目的。上层与底部的构筑方式相同在正方形的平面上向外延申出长方体一段为外部的脚向内则位内切套管内部的圆柱形空心铝管。中间部分的套管是空心长方体两头贯通与套管相连后将上层与底部连接位一个整体从而构筑出这个简易花架。花架结构图如图1所示。图1花架结构图GSM通信模块选型本次家居型智能盆栽系统设计采用的通信模块为SIM800A此模块具有体积小价格低廉发送短信时间快等特点被广泛的运用在通信设置中。当检测到的温湿度值超过设定值时STM32单片机就会通过SIM800短信模块发送到设定的手机号上但在发送短信后会产生一个较大的反向电流可能会对芯片造成损坏故于电路中接了一个二极管防止发生这种情况。电解电容为850UF为发送短信提供了足够的条件通信方式采用的是串口通信。GSM通信模块电路原理图如图2所示。图2 GSM通信模块电路原理图土壤湿度传感器选型土壤湿度传感器即测定土壤的湿度后能将它按转换为可用信号的器件。本次家居型智能盆栽系统设计中采用的湿度传感器是土壤湿度传感器YL-69它适用于检测土壤湿度能与单片机直连由单片机检测高低电平测量土壤湿度。土壤湿度传感器YL-69的特性1表面镀镍感应面积加宽导电性能高不易生锈寿命长2可以宽范围控制土壤的湿度通过AD进行模数转换2接线简单4设有固定螺栓孔方便安装。土壤湿度传感器电路原理图如图1所示。图1 土壤湿度传感器电路原理图软件设计思路1在本次家居型智能盆栽系统的设计中采用了结构化和模块化的设计方法。考虑到该系统面对的客户群体可能会有觉得系统功能含有不必要功能也可能对系统功能不够完善感到不满采用结构化和模块化的设计方法可以方便的对功能进行缩减也可以方便的对功能进行扩展针对不同的客户可以给出多种不同的选择。本次设计主要使用的编程语言为C语言它是最为基础的一门编程语言十分简单、易懂。在该家居型智能盆栽系统中湿度传感器会对被测的盆栽里的土壤进行数据采集并将其转换成二进制值后传输给单片机单片机收到数据后对其进行处理从而获得精确的实际采样数据再将其传输给液晶显示器由液晶显示器显示出来。同时我们也对湿度值设定了阈值当它低于设定的最小值或是高于设定的最大值时会由蜂鸣器发出报警。软件设计流程图如图1所示.图1 软件设计流程图2DS18B20温度检测模块设计上电后温度传感器DS18B20进行工作作业对被测盆栽的温度进行检测检测到实时的温度的时候将其按照一定的规律进行变换后转变成为温度电信号或者按需求转变成为其他形式所需要的信息进行输出从而可以更好地达到设计所需要的要求。DS18B20温度传感器可以将检测到的温度值以数字信号的形式输出给单片机单片机内部计算后得出此时的温度之后显示在LCD1602液晶显示器上。温度检测流程图如图2所示图2 温度检测流程图总结对于本次的浇花系统的设计在此作一个总结。本次家居型智能盆栽系统的设计主要是为了解决在特殊情况下盆栽种植者无法给盆栽进行浇水的问题。主要以单片机作为核心处理器用单片机加上其它功能模块组成一个小型系统该系统中最重要的部分是湿度传感器它能对盆栽的土壤湿度进行检测通过与设定好的湿度阈值进行比较判定盆栽是否需要浇水当判定为需要浇水时配合水泵、蜂鸣器等模块在发出报警的同时水泵开始浇水作业解决浇水问题。完成本次家居型智能盆栽系统的设计在过程中可以找到很多设计时的不成熟之处。最初对本次设计提出的要求特别高并没有充分地考虑自己的个人能力问题在设计预案中需要运用到部分没有学习过的知识设置了一个相对很高的目标在设计的过程中由于知识存储量的不足需查询的资料很多在查询了相关的资料后结合实际情况进行分析放弃了在光照不足时使用日光灯进行补光的构想在对简易app制作的视频进行了学习后没有考虑到怎么将app与单片机连接在对相关知识进行学习后采用了学会的其它的替代方案GSM通信技术解决远程通信的问题。对各传感器、使用的元器件供电电压要求不同的问题也没有考虑周到。类似的问题出现了很多次最终通过指导老师的教导不断查询相关资料再通过实际的调试验证成功地解决了这些问题。参考文献[1]张毅刚彭喜元编.单片机原理及应用[M].北京高等教育出版社2010.[2]杨素行编.模拟电子技术基础简明教程[M].北京高等教育出版社2006.[3]余孟尝编.数字电子技术基础简明教程[M].北京高等教育出版社2006.[4]林志琦.基于Proteus的单片机可视化软硬件仿真[M].北京北京航空航天大学出版社2006.[5]来清民编.传感器与单片机接口及实例[M].北京北京航空航天大学出版社2008.[6]陈有卿,张晓东编.报警集成电路和报警器制作实例[M].北京:北京人民邮电出版社2001.[7]孟立凡等.传感器原理及技术[M].北京国防工艺出版社2005.[8]张正伟.传感器原理与应用[M].北京中央广播电视大学出版社2002.[9]胡汉才单片机原理与接口技术[M]北京清华大学出版社1995.6[10]何立民.单片机高级教程[M]北京北京航空航天大学出版社2001[11]赵晓安.MCS-32单片机原理及应用[M].天津天津大学出版社2001.3[12]肖洪兵.跟我学用单片机[M].北京北京航空航天大学出版社,2002.8[13]于凤明单片机原理及接口技术[M]北京中国轻工业出版社1998[14]谭浩强.C程序设计[M].北京清华大学出版社.2007.[15]郭天祥.32单片机C语言教程[M].北京电子工业出版社.2008.