基于AVR单片机的盆栽自动浇水系统

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1、2015年6月农机化研究第6期基于AVＲ单片机的盆栽自动浇水系统aab李克讷，韦昌勇，徐剑琴(广西科技大学a．电气与信息工程学院;b．工程训练中心，广西柳州545006)摘要:设计了一种基于AVＲ单片机的盆栽自动浇水系统。该系统以ATmega16L单片机为主控芯片，利用单片机自带的EEPＲOM存储器保存浇水的湿度基准阈值，通过按键可调整湿度基准阈值，以适应不同的花卉盆栽生长需要和地域的气候条件;根据温度传感器采集的温度数据自动调整湿度阈值，以保证盆栽在温度变化时的浇水量适中;使用单片机内置的A/D转换器把湿度传感器采集的湿度模拟量转换

2、成当前湿度值，利用单片机内部定时器进行中断计时，以准确调整系统的日期和时间，达到了定时检测浇水及自动调节浇水量的目的。该系统充分利用了ATmega16L单片机资源，简化了系统设计，具有硬件结构简单、成本低、工作稳定等优点。实际测试表明:该系统能根据温湿度对盆栽浇水进行自动控制，实现盆栽浇水无人值守功能，满足了多种条件下盆栽浇水的需求，可有效地用于盆栽浇水的自动化管理。关键词:盆栽;自动浇水;ATmega16L单片机;温湿度;自动化管理中图分类号:TP368．2文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)06－0213－04D

3、OI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.06.052度阈值比较，低于湿度阈值下限时打开电磁阀进行浇0引言水，到达湿度阈值上限则关闭电磁阀停止浇水。土壤随着人们生活水平的逐步提高，越来越多的家中的湿度基准阈值上下限可结合不同的花卉种类进行摆放盆栽，以美化家居环境、陶冶情操。但是，现在人设置。考虑到气温高时水分蒸发量较大，湿度阈值应们工作压力大、生活节奏加快、工作繁忙，经常忘记给为湿度基准阈值加上温度调整量。其中，温度调整量盆栽浇水，有时因出差、加班等原因甚至无暇顾及对为与温度相关的湿度经验值。根据盆栽自动浇水方花草浇水

4、，容易导致花草枯死。法，本系统可划分为相应几个模块进行设计。系统整为此，设计了一个基于AVＲ单片机的盆栽自动体框图如图1所示，土壤湿度传感器FC－28原理图浇水系统，可以根据盆栽土壤的温湿度变化自动浇如图2所示。［1－3］水，以保证盆栽在无人打理时能及时补水。由于传统的直接喷淋浇水方式不易控制浇水量并降低栽植土壤质量，不利于盆栽生长，本系统采用滴水浇灌［4－5］方式。另外，为了满足“干透浇透”的浇水模式，避免出现只浇表面的“腰截水”现象，可在盆栽土壤下［4－5］方放置湿度传感器，用以监测土壤的湿度情况。考虑到季节气候的影响因素，秋冬季

5、时浇水可选在早图1盆栽自动浇水系统总体结构示意图晨进行;春夏季植物生长旺盛且蒸发量较大，浇水可分早晚两次进行，以及时对盆栽补充水分。1盆栽自动浇水系统设计本系统通过温度传感器DS18B20和湿度传感器［6－7］FC－28分别采集土壤的温湿度数据。与土壤湿收稿日期:2014－06－17基金项目:广西教育厅科研项目(2013YB175);广西科技大学博士启动基金项目(院科博12Z05)作者简介:李克讷(1978－)，男，广西贵港人，硕士生导师，博图2土壤湿度传感器FC－28原理图士，(E－mail)likene@163．com。·213·

6、2015年6月农机化研究第6期检测电路的探头a、b之间的土壤等效电阻值随－55℃到+125℃可测，固有测温分辨率为0．5℃，具土壤的湿度变化，b点与地连接，a点电位可作为模拟有较高的性价比。DS18B20与单片机相连只需一根［6］量直接输出至单片机，也可通过内置的LM393与预设线即可，接线较简单，接口电路如图4所示。电位值比较后作为开关量输出至单片机。当湿度低于设定的阀值时，开关量输出高电平;当湿度高于设定的阀值时，开关量输出低电平。这样控制的优点是直接输出开关量给单片机，缺点是无法实时跟踪土壤的湿度变化。因此，本系统采用模拟量输出

7、方式，把采集到的模拟量通过ATmega16L单片机内部的A/D通道转换成湿度数据，再与土壤湿度阈值比较。这里图4温度传感器DS18B20与单片机接口电路需要提及的是，在产业化阶段，可用耐腐蚀、高导电率2．3常闭电磁阀2W－160－15与单片机接口的材料专门制作探头接触片a和b，同时省去LM393由于所采用常闭电磁阀2W－160－15的驱动电开关量部分，以进一步提高系统的稳定性，降低硬件压/电流是24V/2A，因此使用继电器来对电磁阀驱成本，以利于该产品的推广。动。图5为电磁阀2W－160－15与单片机的接口电2系统的硬件设计路图。单片

8、机PB5给出高电平时，晶体管Q1导通，继电器K1通电，电磁阀打开浇水;低电平时，Q1截止，根据智能浇花系统的总体设计示意图，系统以关闭电磁阀。ATmega16L单片机为控制核心，其它部分以模块化进行设计。ATmega16