基于單片機(jī)下的新型智能花盆設(shè)計(jì)

許慶陽

【摘要】 新型智能花盆主要利用濕度傳感器來檢測土壤的含水量，并將檢測到的信號(hào)傳給控制機(jī)器51單片機(jī)。花盆由智能檢測系統(tǒng)、智能報(bào)警系統(tǒng)以及智能澆水系統(tǒng)三部分組成，系統(tǒng)由太陽能發(fā)電板供電，并采用國內(nèi)外先進(jìn)的微噴技術(shù)節(jié)水灌溉，既能智能養(yǎng)花陶冶情操，又可以低碳環(huán)保節(jié)省能源，極其符合現(xiàn)代人對生活的需求。

【關(guān)鍵詞】 51單片機(jī) 智能花盆 環(huán)保 微噴

一、引言

綠色植物能有效地凈化空氣、釋放負(fù)離子，還能形成綠色視野，促進(jìn)人類身心健康。在現(xiàn)代生活中，人們常常于家中或辦公室里養(yǎng)殖一些綠色植物，但由于現(xiàn)代人忙于事業(yè)等各種原因，有許多綠植因忘記澆水而干枯死亡。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，植物水的需求量由季節(jié)、光照、溫度、土壤含水量等多項(xiàng)因素共同決定，其中土壤含水量多少是花卉能否成活的關(guān)鍵，所以濕度傳感器數(shù)據(jù)是智能檢測系統(tǒng)啟動(dòng)的主要參考。本研究以現(xiàn)代化視角，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并結(jié)合環(huán)保理念對花盆進(jìn)行設(shè)計(jì)。智能化控制花盆，能夠降低能耗、節(jié)約資源、實(shí)現(xiàn)健康環(huán)保、低碳節(jié)能的智能生活。

二、智能花盆系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本花盆在硬件設(shè)計(jì)方面主要突出智能化、網(wǎng)絡(luò)化、多樣化、節(jié)能化等理念，主動(dòng)迎合現(xiàn)代人綠色消費(fèi)、健康生活的主流需求，具體設(shè)計(jì)如圖1。硬件部分由太陽能發(fā)電裝置、溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、蜂鳴器、GSM/ GPRS模塊、顯示模塊、按鍵控制模塊及水泵模塊組成。硬件供能部分是根據(jù)植物的生長大都離不開陽光的特性，突破傳統(tǒng)供電模式，利用新能源，使用太陽能發(fā)電裝置供電。檢測系統(tǒng)（左）收集到的模擬電信號(hào)將通過單片機(jī)轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)傳輸給報(bào)警系統(tǒng)（右），從而引發(fā)蜂鳴器報(bào)警，并自動(dòng)通過GSM/GPRS模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至預(yù)留手機(jī)中，同時(shí)預(yù)留手機(jī)亦可以通過GSM/GPRS模塊控制澆水系統(tǒng)（水泵），實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的功能。

澆水系統(tǒng)是采用國內(nèi)外先進(jìn)的微噴技術(shù)，組裝成新型灌溉設(shè)施。該技術(shù)是指利用水流通過管道系統(tǒng)以一定速度從特制的噴頭噴出，在空氣中分散成細(xì)小的水滴著落在植物上，既能節(jié)約水資源，又可以促進(jìn)植物生長。

三、智能花盆系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

智能花盆硬件部分能否完好的運(yùn)行主要取決于軟件部分是否設(shè)計(jì)的優(yōu)良，而一個(gè)軟件部分的關(guān)鍵主要在于算法的設(shè)計(jì)，一個(gè)好的算法甚至可以代替大量的硬件。智能花盆的創(chuàng)新點(diǎn)在于能夠智能控制地傳感器的上下限，溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器均可啟動(dòng)澆水系統(tǒng)，但主要參考濕度傳感器數(shù)據(jù)。開啟系統(tǒng)首先初始化界面，設(shè)置傳感器上下限，利用檢測系統(tǒng)收集并處理，判斷是否啟動(dòng)澆水系統(tǒng)。若只因其他傳感器而啟動(dòng)澆水系統(tǒng)的噴水時(shí)間將會(huì)被縮短且不高于濕度傳感器上限。

濕度傳感器兼并啟動(dòng)和關(guān)閉澆水系統(tǒng)的功能，一旦啟動(dòng)澆水系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)。若土壤濕度達(dá)到適宜值，則澆水系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，報(bào)警系統(tǒng)亦會(huì)隨之關(guān)閉。

四、小結(jié)

新型智能花盆主要由多傳感器結(jié)合單片機(jī)所制成，在設(shè)計(jì)過程中利用跨學(xué)科研究，參考了信息學(xué)、機(jī)械電子學(xué)、資源環(huán)境科學(xué)及智能科學(xué)等相關(guān)內(nèi)容。智能科技讓未來生活比想象更智能。物聯(lián)網(wǎng)將開啟的未來生活的新篇章，也是未來電子機(jī)械行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]王立忠，蔣寧，程禮邦，段佳敏. 盆栽植物土壤水分監(jiān)測及自動(dòng)澆灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，（01）：95-98.

[2]趙麗，張春林. 基于單片機(jī)的智能澆花系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 長春大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，（06）：650-651+664.