畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-基于單片機(jī)的智能澆花系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(編輯修改稿)
2025-04-08 05:37 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 很多商家看到了這塊市場(chǎng)。目前這種小家居用品制 造商主要集中在廣東、上海、浙江地區(qū) [3]。現(xiàn)在市場(chǎng)上的自動(dòng)澆花 ,主要有以下幾類(lèi)： ① 玻璃、陶瓷類(lèi)自動(dòng)澆花器玻璃、陶瓷類(lèi)自動(dòng)澆花器又叫自動(dòng)滲水裝置，它由本身材質(zhì)的物理結(jié)構(gòu)構(gòu)成，根據(jù)器具的物理滲水原 理完成自動(dòng)澆灌，當(dāng)自動(dòng)澆水器內(nèi)部存水，自身形成一定的壓力，當(dāng)遇到干燥的土壤，水就會(huì)自上而下的流出，當(dāng)土壤濕潤(rùn)以后，會(huì)形成一個(gè)堵塞壓力，從而導(dǎo)致水流速度變慢或者停止[4]。器具工藝不同，效果也不一樣，當(dāng)然也因土壤的疏松情 況決定器具內(nèi)水流的速度。當(dāng)前傳感器技術(shù)與單片機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，其應(yīng)用逐步由工業(yè)、軍事等領(lǐng)域向其他領(lǐng)域滲透，已經(jīng)和我們的日常生活息息相關(guān)。而且智能家居概念也越來(lái)越受人們的推崇， 因此，微電腦控制的電子類(lèi)自動(dòng)澆花系統(tǒng)有很好的發(fā)展前景。 ② 電子類(lèi)自動(dòng)澆花器（時(shí)控臨噴裝置 )該系統(tǒng)主要構(gòu)成 為：主機(jī)（或者控制器）、主管、分水接頭、副管?chē)娏芄?。時(shí)控臨噴澆花裝置根據(jù)電源的不同分為交流電自動(dòng)澆花器和電池自動(dòng)澆花器兩種?？刂破鞯囊话阈阅苡校弘姶砰y控制；智能時(shí)控電路微電腦芯片控制；適用電 AC220V/50HZ；最適宜水壓 ；待機(jī)功率（ 4VA，澆水時(shí)＜ 12VA）；可控制連續(xù)作業(yè)時(shí)間是 1 分鐘至 168 個(gè)小時(shí)；可每天自動(dòng)完成十次以上澆水作業(yè)，可每天、隔天、隔多天自動(dòng)循 環(huán)進(jìn)行澆水，手動(dòng)自動(dòng)兩用；每天計(jì)時(shí)誤差小于正負(fù) 3 秒；電器適應(yīng)環(huán)境溫度為 10～ 50℃； 3 相對(duì)濕度＜ 90%RH[5]。 研究方法和手段 本畢業(yè)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)單片機(jī)控制的自動(dòng)澆花系統(tǒng)。所有節(jié)點(diǎn)按照在 網(wǎng)絡(luò)中的功能不同分為協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、傳感器節(jié)點(diǎn)和控制器節(jié)點(diǎn)。單個(gè)網(wǎng)絡(luò)中只有一個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn) ,它作為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的中心 ,存放所有的控制策略 ,它能接收傳感器節(jié)點(diǎn)向其發(fā)送的數(shù)據(jù) ,通過(guò)智能判斷后 ,再把灌溉命令發(fā)送給控制器節(jié)點(diǎn) 。傳感器節(jié)點(diǎn)分布于灌區(qū)的各個(gè)地方 ,配有各種 傳感器 ,如測(cè)量溫度、空氣濕度、光照度等的傳感器 ,負(fù)責(zé)采集灌區(qū)的環(huán)境參數(shù) , 主要研究土壤濕度與澆水量之間的關(guān)系、澆灌控制技術(shù)及設(shè)備系統(tǒng)的硬件、軟件編程各個(gè)部分。并按一定的時(shí)間 間隔發(fā)送給協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn) 。每個(gè)控制器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)一個(gè)分灌區(qū)的灌溉作業(yè) , 它直接與灌溉的執(zhí)行器 (如閥門(mén)、水泵等 )相連 ,當(dāng)接收到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的灌溉命令后 , 則執(zhí)行相應(yīng)的操作[7]。土壤溫濕度傳感器可將檢測(cè)到的土壤溫濕度模擬量放大轉(zhuǎn)換成數(shù)字量通過(guò)單片機(jī)內(nèi)程序控制精確的將溫度與濕度分別顯示在 LCD 顯示屏上，同時(shí)通過(guò)單片機(jī)內(nèi)的中斷服務(wù)程序判斷是否要給花澆水 ,若需澆水則單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)出澆水信號(hào)并經(jīng)放大驅(qū)動(dòng)設(shè)備開(kāi)啟電磁閥進(jìn)行澆水若不需澆水則進(jìn)行下一次循環(huán)檢測(cè)。 4 基于單片機(jī)的智能澆花系統(tǒng) 該系統(tǒng)主要由 土壤濕度檢測(cè)電路、鍵盤(pán)、 LCD 液晶顯示電路、報(bào)警電路、水泵控制電路等組成。具體結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。通過(guò)土壤濕度傳感器測(cè)量出土壤濕度信號(hào)，單片機(jī)采集土壤濕度信號(hào)并進(jìn)行分析和處理，輸出控制信號(hào)，控制水泵工作與否，從而達(dá)到按需澆花的目的。 圖 1 智能澆花系統(tǒng)組成框圖 由于不同的花卉有不同的需水特性，澆花時(shí)應(yīng)適時(shí)適量，按需澆花。為此，系統(tǒng)采用模糊控制的方式達(dá)到精確澆花的目的。一方面，單片機(jī)采集土壤濕度信號(hào)，并通過(guò)計(jì)算判斷是否應(yīng)該澆花 。 另一方面，單片機(jī)采用查表的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)澆水量的模糊控制。在 軟件設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)不同花卉的需水量，將其土壤濕度值允許區(qū)間存入表格中，即模糊控制響應(yīng)表，這些數(shù)據(jù)均是人們長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)值，并將表格事先置入 ROM 存儲(chǔ)區(qū)的某一位置中供查表使用。例如 : 對(duì)君子蘭進(jìn)行自動(dòng)澆水，單片機(jī)將采集到的濕度信號(hào)與表格中的君子蘭最小濕度值進(jìn)行比較，當(dāng)采集到的濕度值小于表格中的最小濕度值時(shí)，開(kāi)始澆花 ； 當(dāng)采集到的濕度值大于表格中君子蘭的最大濕度值時(shí) ， 停止?jié)不?，從而控制澆水的時(shí)機(jī)及澆水量的多少[8]。 在單片機(jī)控制系統(tǒng)中可以通過(guò)鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)或命令。鍵盤(pán)是由一組常開(kāi)的按鍵組成，每個(gè)按鍵都被賦予一個(gè)代 碼，稱(chēng)為鍵碼。鍵碼分為編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)。編碼鍵盤(pán)是 通過(guò)一個(gè)編碼電路識(shí)別閉合鍵的鍵碼，非編碼鍵盤(pán)是通過(guò)軟件來(lái)識(shí)別鍵碼。由于非編碼鍵盤(pán)的硬件電路簡(jiǎn)單，用戶可以方便的改變鍵的數(shù)量， 5 因此在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) AT89S52 型單片機(jī) AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器 。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存儲(chǔ)器 技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許 程序存儲(chǔ)器 在系統(tǒng) 可編程，亦適于常規(guī)編程器 [9]。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用 。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線， 看門(mén)狗定時(shí)器 ， 2 個(gè)數(shù) 據(jù)指針，三個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ，一個(gè) 6 向量
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