.王立忠xiu---盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统【精选】

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1、盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统设计王立忠收稿日期：2014-10-10基金项目：国家自然科学基金项目（61305082）；吉林师范大学第十二批大学科研基金项目（12234,12235）第一作者简介：王立忠（1970-），男，吉林省四平市人，现为吉林师范大学信息技术学院副教授，硕士，硕士生导师。研究方向：电子技术．，蒋宁,程礼邦，段佳敏（吉林师范大学信息技术学院吉林四平136000）摘要：基于单片机设计了一种能够根据土壤湿度进行自动控制，并带显示功能的盆栽植物浇灌系统。单片机根据土壤湿度传感器采集的信号对湿度进行自动控制。根据植物的需要设定湿度的下限和上限，在湿度高于上限值时不进行浇灌。若

2、湿度低于下限值，通过传感器发出缺水信号，根据不同的情况来驱动水泵进行适当的浇水。浇水装置采用滴灌方法，有助于土壤对于水分的吸收和浇灌的均匀。通过定时器定时自动检测土壤湿度,确保及时为植物提供充足的水分，从而为盆栽植物的生长提供一个良好的环境。关键词：盆栽植物；自动灌溉；单片机；湿度传感器中图分类号：TP342文献标识码：A0引言目前，盆栽植物作为一种绿色、天然、健康的植物，就成了人们追求高品质生活的首选，但随着社会的高速发展和生活节奏的加快，人们的生活越来越忙碌，因加班、出差、早起及各种各样繁杂的事情经常会将“照顾”盆栽植物的事忘在脑后。该款装置将花土水分监测和浇灌实现自动化，提高了植物的科

3、学浇灌的同时也减轻了人们的“负担”。克服了传统的人工给盆栽植物浇水带来的局限性[1-2]。装置不同于普通浇灌装置，根据不同植物对水分要求和灌溉时间的要求进行设定，可以在长时间“无人”情况下自动检测花土湿度，并根据花卉对湿度要求进行自动滴灌。盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统基于单片机控制，再配合土壤湿度检测电路探测盆栽植物所在的土壤环境，由于传统的人工浇水具有不定时性和不均匀性，所以我们采用滴灌技术。本系统采用独立的节能电源设计，避免停电的问题。具有节水、节电、省时、环保等特点。1系统方案设计整个系统由土壤湿度传感器模块、单片机采集控制及信号输出电路模块（单片机、数据处理及显示模块）、水泵及

4、供水模块、电源管理模块5个主要部分组成。系统构造框图如图1所示。图1系统框架图66系统的工作原理:土壤湿度检测模块来完成对盆栽植物土壤湿度的采集，单片机采集控制模块将从湿度传感器模块得到的土壤湿度数据与设定的土壤湿度数据进行比较，当达到设定的开启条件时发出水泵开启信号进行实时滴灌，湿度达到设定值时停止滴灌。滴灌设备根据单片机分析数据后，实现滴灌或者停止滴灌，进而使土壤湿度处在适宜植物生长需求的最佳状态。1.1单片机选择此系统选用的是一款高性能、低成本、低功耗的STC89C52单片机。它具有功能更强，速度更快，寿命更长，价格更低的特点。单片机引脚功能说明表1所示。表1单片机引脚功能引脚功能引脚

5、功能P0^0~P0^7LCD1602并行数据端P2^5LCD1602器件使能端P1^3模式切换P2^6LCD1602读写控制端P1^4时间调整P2^7LCD1602数据命令端P1^5定时设置P3^2PCF8591串行时钟端P1^6按键减P3^3PCF8591串行数据端P1^7按键加P3^5DS1302串行时钟端P2^3继电器控制端P3^6DS1302串行数据端P2^4蜂鸣器控制端P3^7DS1302读写使能端1.2土壤湿度信号采集及处理由于土壤中含有矿物质离子，这些矿物质离子都溶解在土壤中的水中。如果将两个电极插入土壤中，电极之间就可以通过这些离子导电。通过测量两电极之间的电阻值来表征土壤湿

6、度的大小[3-5]。由于两级间的电阻与电压成正比，所以通过计算两级的电压来表征土壤湿度。在测量电压之前，需将传感器得到的模拟电压信号经过A/D转换成数字信号以便单片机处理。选择YL-69土壤湿度传感器模块。传感器得到的模拟电压通过精密半波整流电路进行整流，再经过滤波电路滤波，之后通过A/D转换送给单片机处理。为了方便精确测量，我们选择用交流电源给土壤湿度传感器供电，因为如果使用直流电源，两电极间会发生极化现象，会影响电压的测量。交流电源取自所用单片机的模拟输出端，该端出来有正弦波分量和直流分量，经过电容隔直后给传感器供正弦交流电压。土壤湿度信号采集及处理电路如图2所示。YL-69土壤湿度传感

7、器工作电压3.3V-5V，测量范围为0-100%RH，且误差在±3%之间。除了水生花卉和旱生花卉外，中性花卉需要土壤湿润，耐湿程度不同，高湿度的要求相对湿度不超过80%，YL-69完全满足盆栽植物（如兰花、龟背竹、含笑等）的生长要求。图2土壤湿度信号采集及处理电路1.3数据处理及显示模块数据处理及显示模块是由A/D转换电路、STC89C52单片机和继电器控制电路组成，66单片机处理模块是系统的核心。此系统滴灌