智能自动浇花系统的控制设计研究

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1、智能自动浇花系统的控制设计研究刘　川　张小成　高进渊　马金刚　和晓雲　李晓勤（塔里木大学机械电气化工程学院，新疆阿拉尔843300）【摘　要】自动浇花系统通过对土壤湿度的实时检测，可以实现不同环境下对不同花卉植物的精确高质量自动浇水。本文基于土壤湿度传感器的信号采集、AD信号转换、单片机的信号处理以及LCD液晶显示的设计研究，在proteus软件平台下进行仿真与调试,确保其可行性与系统的正常工作。.jyqkCU，单片机只要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统，由此我们构建单片机最小系统。单片机最小系统由时钟电路和复位

2、电路组成。2.1.1　单片机的时钟电路时钟电路用于生产单片机工作所需要的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各地址信号之间的相互关系。单片机本身就如一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。２.1.2　单片机的复位电路单片机复位是使CPU和系统中的其他功能部件都处在一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。无论是单片机刚开始接上电源时，还是断电后或者发生故障后都要复位，单片机复位的条件是：必须使RES/Vpd或者RST引脚加上持续两个周期以上的高电平。在proteus中画电路图

3、，如总电路图中图2.1所示。２.2　独立键盘输入电路独立式按键是指直接用一根I/O口线构成的单个按键电路。每个独立式按键单独占有一根I/O口线，每根I/O口线上的按键的工作状态不会影响其他I/O口线的工作状态。独立式按键接口电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O口线，在按键数量较多时，I/O口线浪费较大。故在按键数量不多时，常采用这种按键结构。独立式按键电路如图3所示。上拉电阻保证了按键断开时，I/O口线上有确定的高电平。本设计外围电路接有四个独立按键，其中两个作为湿度下限增减的设置按键，另外两个作为湿度上限增减的设置

4、按键。因为本装置所用的I/O口不是很多，而且需要的按键数目不多，故选用独立式键盘。在proteus中画电路图，如总电路图中图2.2所示。２.3　湿度传感器输入电路本设计用土壤湿度传感器YL-69检测土壤湿度，YL-69传感器有4个引脚分别为：1VCC（外接3.3V-5V）、2GND（外接GND）、3DO（小板数字量输出接口）、4AO（小板模拟量输出接口）。本传感器模块具有双输出模式，DO数字量输出简单，AO模拟量输出更精确。当使用数字量输出接口时，通过电位计调节设定值，在土壤湿度达不到设定阈值时，DO口输出高电平，当土壤湿度超过设定阈值

5、时，模块D0输出低电平。所以小板数字量输出D0可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测土壤湿度。当使用模拟量输出接口时输出AO可以和AD模块相连，通过AD转换，可以获得土壤湿度更精确的数值。所以我们选用AO接口与ADC0832转换模块等一些元器件组成湿度传感器输入电路。在proteus中画电路图，如总电路图中图2.3所示。２.4　蜂鸣器驱动电路蜂鸣器驱动电路主要实现当测的土壤湿度低于设定下限湿度或高于设定上限湿度时进行明示。该电路使用蜂鸣器，然后经过单片机的一根口线驱动。由于单片机的I/O口驱动能力有限，无法驱动蜂鸣器

6、鸣响，这里用到一个PNP型的三极管作为驱动器，来驱动蜂鸣器。在proteus中画电路图，如总电路图中图2.4所示。２.5　水泵驱动电路水泵驱动电路是本设计的控制末端。通过判断单片机口线P32的高低电位确定PNP型三极管的工作状态以此作为驱动器来驱动继电器。然后决定是否开启水泵浇水。在proteus中画电路图，如总电路图中图2.5所示。２.6　液晶显示电路LCD1602为兼容的液晶显示模块，本设计中采用两行16字符型的模式，显示亮度可调，是一种使用较方便、价格较便宜的液晶显示器件。他有液晶显示屏和驱动器两部分组成，单片机通过写控制字方式访

7、问驱动器来实现对液晶显示屏的控制，系统是利用液晶显示屏来显示设定湿度范围和检测到的土壤湿度。它的外围器件可以装一个精密电位器，来实现液晶显示屏亮度的调节。在proteus中画电路图，如总电路图中图2.6所示。２.7　其它常见电路在一些电路系统中我们常会用到一些其它辅助性的电路，如电源滤波电路等。滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方，用来消除自激，使系统稳定工作。在proteus中画电路图，如总电路图中图2.7所示。此外在本设计系统中还有一个不可缺少的电路部分用来存储设定

8、湿度值。它是使用储存芯片24C02为主要器件组成的电路。在proteus中画电路图，如总电路图中图2.8所示。２.8　总电路系统将上述分电路整合，搭建成最终的自动浇花系统电路。在proteus中输入程序进行