一種盆栽土壤濕度監(jiān)測與提醒系統(tǒng)設(shè)計

陳蒼松++趙淑霞

摘 要：該文設(shè)計了一個土壤濕度監(jiān)測與提醒系統(tǒng)，主要由單片機、濕度傳感器、模式選擇、顯示及報警模塊幾部分組成。系統(tǒng)采用集成了A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機為系統(tǒng)的控制核心，將土壤濕度傳感器實時監(jiān)測輸出的數(shù)據(jù)進行處理，系統(tǒng)具有顯示及語音報警功能。盆栽植物生長過程土壤水分測控系統(tǒng)是在總結(jié)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，通過采用土壤濕度傳感器和單片機控制裝置設(shè)計出一套適用于盆栽植物生長過程中土壤水分的監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可解決人們種植盆栽植物過程中存在的問題，同時又具有系統(tǒng)成本低、實用高等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：單片機 土壤濕度監(jiān)測 傳感器 盆栽

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（b）-0023-02

很多盆栽植物具有凈化空氣、怡神靜氣的功效，已經(jīng)成為家家戶戶必不可少的裝飾品，盆栽可以給人們帶來愉悅心情與視覺享受，但是同時，盆栽是有生命的，需要適時澆水。上班族忙于工作，養(yǎng)幾株盆栽怡養(yǎng)性情，平時卻疏于照料，經(jīng)常是想起來時花已經(jīng)凋亡，讓人唏噓不已。該文利用單片機技術(shù)，設(shè)計了一個監(jiān)測與提醒系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實時檢測花盆土壤濕度，并根據(jù)濕度情況進行文字及語音提醒，提醒養(yǎng)花者自行澆水，讓養(yǎng)花者既能擺脫時時的牽掛又能體會到親自澆水的樂趣。

1 系統(tǒng)設(shè)計方案

盆栽土壤濕度檢測與提醒系統(tǒng)主要由五部分組成：單片機、濕度傳感器、模式選擇、濕度顯示、報警模塊。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。模式選擇模塊用于設(shè)定盆栽濕度類型，有3種模式：S（濕生花卉）、M（中生花卉）、H（耐旱花卉）。濕度傳感器模塊完成盆栽土壤濕度的采集，并將濕度信息傳給單片機的A/D轉(zhuǎn)換部分，完成濕度由模擬值向數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，單片機控制部分將轉(zhuǎn)換后的濕度值經(jīng)由顯示模塊顯示出來，供資深養(yǎng)花者做澆水與否的判斷參考，同時，當濕度值低于所選模式對應(yīng)的濕度范圍時，系統(tǒng)可自動判斷盆栽處于缺水狀態(tài)，自行啟動報警模塊，以文字和語音兩種方式提醒養(yǎng)花者澆水。本系統(tǒng)只監(jiān)測土壤濕度，空氣溫度與濕度不予考慮。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 濕度傳感器模塊

土壤濕度傳感器又稱土壤水分傳感器，用來測量土壤容積含水量。該文所選型號是FC-28（圖1），表面采用鍍鎳處理，有加寬的感應(yīng)面積，可以提高導(dǎo)電性能，防止接觸土壤容易生銹的問題，延長使用壽命。

將探針插入土壤里，過幾秒等充分接觸土壤后，信號傳至單片機的AD轉(zhuǎn)換模塊，經(jīng)處理后由單片機控制輸出至顯示模塊。

2.2 單片機

單片機是整個系統(tǒng)的核心部件，通過它實現(xiàn)對整個系統(tǒng)硬件的控制，包括土壤濕度的采集轉(zhuǎn)化、顯示、語音提醒及報警信息等。

該設(shè)計所選單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機器周期（1T）的單片機STC12C5A60S2（圖2），它是高速/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8～12倍，且內(nèi)部集成有8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換模塊，可簡化總電路，A/D轉(zhuǎn)化速度可高達250 K/s，即25萬次/s。

2.3 模式選擇

不同濕度類型的盆栽所需土壤的濕度范圍也不同，根據(jù)盆栽所需土壤的合適濕度范圍，可將盆栽大致分為濕生花卉、中生花卉、耐旱花卉三種。模式選擇模塊用于選擇所監(jiān)測盆栽的濕度類型，從而確定該盆栽的濕度監(jiān)測范圍。該部分電路用按鍵實現(xiàn)。

2.4 濕度顯示模塊

濕度顯示模塊用于顯示當前濕度值，以及警示信息。該設(shè)計中的顯示模塊采用帶中文字庫的12864LCD液晶顯示屏，如圖3，它是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64，內(nèi)置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集。不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也較低。

2.5 報警電路

報警電路采用語音芯片直接驅(qū)動喇叭的方式，用于實時播報當前濕度，以及土壤濕度低于設(shè)定濕度范圍時的語音警報，由單片機控制其輸出報警信號（圖4）。

3 軟件設(shè)計

該系統(tǒng)軟件部分采用C語言編程，首先進行系統(tǒng)初始化，模式選擇后確定濕度設(shè)定范圍，檢測當前濕度值與設(shè)定范圍進行比較，如果在范圍內(nèi)，則輸出濕度值及文字、語音提醒；若低于設(shè)定值，則輸出濕度值并發(fā)出文字、語音報警信息，及時提醒為盆栽澆水，程序流程圖如圖5所示。

4 結(jié)語

該設(shè)計用單片機控制技術(shù)指導(dǎo)操作者科學(xué)地為盆栽澆水，使盆栽照料工作變得更加輕松愉快。系統(tǒng)采用集成了AD轉(zhuǎn)換模塊的單片機作為控制核心，并采用液晶顯示模塊顯示提醒及報警信息，簡化了硬件電路，降低了電路板的體積，而且操作方便。

參考文獻

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