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◇科技論壇◇ 2014 年 12 期 基于單片機(jī)的自動澆花系統(tǒng)設(shè)計 楊杜鵑（西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 四川 成都 611756） 【摘 要】本系 以 STC12C5A60S2 片機(jī) 核心，通 DHT11 溫濕度 感器 土壤的溫濕度， 片機(jī)判斷濕度是否低于下限， 而控制 器是否 合， 磁 是否被接通，從而 自 地 植物 水。 就可以有效地幫助人 及 地 植物 適量的水，促 植物正常生 。 【關(guān)鍵詞】溫濕度 感器; 片機(jī);控制; 器; 磁 0.引言 生活中， 許多人都喜歡在家中種一些植物來凈化空氣和陶冶情操。 能讓植物正常生長，是人們所希望的。 生物的生長都離不開水，植物的正常生長當(dāng)然也離不開水，必須及時澆水，并且澆水不能過多也不能過少，必須適量。 現(xiàn)實生活中，人們給植物澆水，往往都是憑著感覺和經(jīng)驗，這樣并不能保證給植物澆了適量的水。 甚至有的時候，家中無人，植物只能自生自滅。 基于單片機(jī)的自動澆花系統(tǒng)，能夠?qū)崟r地檢測土壤溫濕度，及時地給植物澆適量的水。 既能解決人們不在家，植物自生自滅的問題，還能有效解決澆水量的問題。 從而保證植物的正常生長，給人們帶來很大的幫助。 1.系統(tǒng)組成 本系統(tǒng)由 4 個模塊組成： 土壤溫濕度檢測模塊、LCD1602 液晶顯示模塊、單片機(jī)控制模塊和澆水模塊構(gòu)成。 1.1 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價比極高等優(yōu)點。 并且該傳感器體積超小、功耗極低、信號傳輸距離可達(dá) 20 米以上，能為本系統(tǒng)提供準(zhǔn)確、實時的土壤溫濕度信息。 1.2 LCD 1602 液晶顯示器 LCD 1602 液晶顯示器具有微功耗 、體積小 、超薄輕巧 、價格低等優(yōu)點，同時 LCD 可以顯示字母、數(shù)字符號，還可以顯示中文字型，顯示內(nèi)容非常豐富。 總的來說，LCD 既能清晰地顯示 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器檢測到的溫濕度，還能節(jié)約成本，能很好地幫助系統(tǒng)實現(xiàn)功能。 1.3 STC12C5A60S2 單片機(jī) STC12C5A60S2 單片機(jī)是高速 、 低功耗 、 超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī) ，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度比 8051 單片機(jī)快 8-12 倍。 因此，該單片非常滿足本系統(tǒng)的設(shè)計要求。 1.4 電磁閥 電磁閥可以配合不同的電路來實現(xiàn)預(yù)期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠保證。 通電時，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。 本系統(tǒng)采用電磁閥的額定電壓為 DC12V，因此，還用了一個變壓器，將 220V 的交流電變成 12V 的直流電，從而給電磁閥供電。 本系統(tǒng)中， 電磁閥與繼電器串聯(lián)起來受單片機(jī)控制， 構(gòu)成澆水模塊。 該模塊結(jié)構(gòu)簡單，只需要將電磁閥接在水龍頭上，便可實現(xiàn)澆水。 2.系統(tǒng)工作過程  耗模式轉(zhuǎn)變成高速模式， 等待單片機(jī)開始信號結(jié)束后，DHT11 發(fā)送響應(yīng)信號，送出 40bit 的數(shù)據(jù)，并觸發(fā)一次信號采集。 如果沒有接受到單片機(jī)發(fā)送的開始信號，DHT11 不會主動進(jìn)行溫濕度采集， 采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。 DHT11 測量分辨率分別為 8bit （溫度）和 8bit（濕度 ）。 2.2 LCD 顯示當(dāng)前土壤的溫濕度通過編程， 使單片機(jī)將接收到的 DHT11 檢測到的土壤的溫濕度 在 LCD1602 上顯示。 DHT11 不斷檢測土壤溫濕度，單片機(jī)不斷接收數(shù)據(jù)，LCD 上顯示的溫濕度數(shù)據(jù)不斷更新。 用戶可以通過 LCD 顯示屏上的數(shù)據(jù)了解當(dāng)前土壤的溫濕度情況。 2.3 單片機(jī)控制澆水 本系統(tǒng)是根據(jù)土壤的濕度情況來澆水的。 單片機(jī)將接收到的濕度數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)定的植物正常生長所需要的濕度值 （本系統(tǒng)設(shè)為 55%）進(jìn)行比較，若濕度大于 55%，則單片機(jī)控制繼電器斷開，電磁閥不被接通。 于是，沒有對植物澆水。 若濕度小于 55%，則單片機(jī)控制繼電器閉合，電磁閥被接通。 于是，對植物進(jìn)行澆水。 閉環(huán)系統(tǒng)相對開環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點是：在反饋控制系統(tǒng)中，不管出于什么原因（外部擾動或系統(tǒng)內(nèi)部變化），要被控制量偏離規(guī)定值，就會產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用去消除偏差。 本系統(tǒng)就是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。 當(dāng)單片機(jī)接受到 DHT11 檢測的土壤濕度小于 55%時， 就會控制繼電器閉合，使電磁閥接通，開始澆水。 澆水的過程中，土壤的濕度在不斷增加，直到增加到 55%時，單片機(jī)就會控制繼電器斷開，電磁閥不被接通，停止?jié)菜? 如果采用計算需要澆多少水的方法，就是開環(huán)控制，缺點就是，系統(tǒng)很有可能由于系統(tǒng)外部或內(nèi)部因素使最后的澆水量沒有達(dá)到所計算的澆水量，不能實現(xiàn)準(zhǔn)確澆水。 這樣進(jìn)一步說明，本系統(tǒng)采用閉環(huán)控制的方法是非常正確的，能夠準(zhǔn)確實現(xiàn)給植物澆適量的水。 3.總結(jié) 單片機(jī)是一種集成電路芯片，我們?nèi)粘Ｉ畹暮芏嗉译姰a(chǎn)品中都有單片機(jī)的控制， 在工業(yè)生產(chǎn)中更是有單片機(jī)在其中發(fā)揮重要作用。本系統(tǒng)正是單片機(jī)在生活中的應(yīng)用。 通過單片機(jī)判斷 DHT11 采集到的土壤濕度值來判斷是否需要給植物澆水，方便人們生活。 本系統(tǒng)體積小，不會占太大空間。 而且，本系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制，無人操作，可以節(jié)省人們的時間和精力，方便人們的生活。 本系統(tǒng)也可以 進(jìn)一步改進(jìn)，應(yīng)用于大型植物種植基地。 科 ● 【參考文獻(xiàn)】 ［1］趙麗，張春林．基于單片機(jī)的智能澆花系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 長春大學(xué)學(xué)報[N]．2012- 6． 2.1 土壤溫濕度采集 ［2］劉明真，陳鴻．基于單片機(jī)智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)設(shè)計[J].學(xué)術(shù)問題研究 ，2010(1): 將 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器放入土中，檢測當(dāng)前土壤的溫濕度， 75-80． 并把數(shù)據(jù)傳給單片機(jī) 。 單片機(jī)發(fā)送一次開始信號后 ，DHT11 從低功 ［3］尹發(fā)根．果蔬膨化干燥監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計[J].農(nóng)機(jī)化研究，2011(8):85-88． ● （上接第 113 頁）油機(jī)的運(yùn)行過程中，節(jié)約型能源的使用是非常有必要性的。 4.結(jié)語 隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，船舶行業(yè)也呈現(xiàn)不斷發(fā)展的趨勢，但是目前，在柴油機(jī)的管理與維護(hù)方面仍然存在著很多不足，這就需要采取合理的、科學(xué)的、完善的措施對其進(jìn)行相應(yīng)的改善與提高，進(jìn)一步促進(jìn) 船舶事業(yè)的發(fā)展。 科  ● 【參考文獻(xiàn)】 ［1］王向相,陳鑫,周海松,許慶峰,劉彩霞.船用應(yīng)急發(fā)電機(jī)組用柴油機(jī)的應(yīng)用研究 [J].科技信息，2011(20)． ［2］王勤鵬,楊建國,余永華.船用低速柴油機(jī)電控系統(tǒng)控制策略試驗研究[J].哈爾 濱工程大學(xué)學(xué)報，2013(11)． ［3］劉利軍,吳朝暉,李帆.Abaqus 在船用柴油機(jī)研發(fā)中的應(yīng)用[J].計算機(jī)輔助工程，2013(S2)． 225