基于51单片机的智能浇花系统

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1、基于51单片机的智能浇花系统摘要随着生活质量的提高，越来越多的人喜欢在家中养花，但经常因不能及时照顾花的生长环境而导致花枯萎。为改善这种情况本系统提出了一种基于51单片机的智能浇花系统，该系统是以51单片机为主控制器，通过DS1302时钟模块设定在固定的时间进行浇水，浇水的时间为60秒；同时使用温度传感器DS18B20和湿度传感器对土壤的温度和湿度进行检测，当检测到的环境状况是属于土壤缺水的情况，则主控制器会打开水泵开关开始浇水，当不在是缺水的情况时则停止浇水。经过后期的多次测试，该系统可以成功的实现预期的设计目标。目录1系统方案21

2、.1主控制器的论证与选择21.2控制系统方案与选择32系统理论分析33电路与程序设计43.1电路设计43.1.1系统总体框架图43.1.2主控制器电路原理图53.1.3时钟电路原理图53.1.4按键电路63.1.5液晶显示电路63.1.6其他电路63.2程序设计73.2.1程序功能描述与设计思路73.2.2程序流程图74测试方案与测试结果84.1测试方案84.1.1硬件测试84.1.2软件仿真测试84.1.3硬件软件联调94.2测试条件与仪器94.3测试结果及分析95结论与心得106参考文献11附录1：电路原理图111系统方案本章主要

3、是针对智能浇花系统的系统方案的介绍。该系统是通过主控制器获取土壤中的温度和湿度信息，然后主控制器判断是否满足浇水条件，当满足浇水条件时，便控制水泵进行浇水。同时该系统也可以设计一个固定的浇水时间，当达到浇水时间时，主控制器控制水泵进行浇水。1.1主控制器的论证与选择针对该浇花系统目前常用的主控制单元有51单片机、MSP430以及STM32等控制器，接下来将对这三种控制器做简单的介绍然后分析选用其中一种的原因，最后对控制系统的方案设计加以分析。STC89C51RC是使用8051为核的可编程系统芯片，工作的时钟最大频率为80M赫兹，而且其

4、片内含有4K的可擦写Flash只读的程序存储器，其器件兼容MCS-51的标准指令构成的系统和80C51的引脚结构，其片内含有8位通用的中央处理器和快速的Flash的存储单元，拥有可编程的特点，与电脑端的可控制程序（即用户的编写的程序）下载到单片机内部来实现控制，速度别常用的编程器要更快。STC89C51RC这一系列的单片机为单时钟/单机器周期工作的单片机，在8051单片机种是高速且低功耗的一代，具有改善的流水线和精简指令集和专用的复位电路。MSP430这一系列的单片机是由美国的德州仪器公司全面向销售市场推出的一款位数为16位的具有低功

5、耗的单片机。由于其是一款拥有功耗低和精简指令集的结构，可以根据实际的需求和功能的要求将不同的模拟和数字以及微型处理器安置在一个集成芯片上，用以解决特定的设计方案，因而被又称为混合的信号处理器。MSP430系列的单片机常用于使用电池供电的轻便式的仪器仪表上。STM32是使用ARMCortexM作为处理器的内核而且为32位的微控制器，给用户提供了了一个改善的比较自由的一个开发空间，同时也有各种各样的容易被用户使用的软件和硬件开发的辅助软件。STM32的中央处理器含有性能全面、实时操作性强、对数字信号的处理、比51和MSP430更低的功耗和

6、电压的特性，而且其也保留集成度很高以及开发方便快捷的特点。因为其强大的系列产品，和处理器达到工业级标准，以及大量越来越完善的软件和硬件所使用的工具，让STM32成为单片机在各种各样的小型的项目和比较好的解决方法的理想选择。在本次的智能浇水系统中，由于整个系统的民用性(希望价格低)、对精度要求较低(有一定的误差范围)以及整个系统的复杂性较小等因素，可见选用STC89C51RC作为整个系统执行的主要控制器件是一种理想的选择。其可以完全达到系统的设计要求，便捷的开发方式让开发者更容易完成项目要求。1.2控制系统方案与选择该系统主要是实现俩方

7、面的内容，一方面是对土壤的温度以及土壤的湿度进行实时的监测，当在湿度和温度在不合适的范围内时，便由主控制器控制浇水；另一方面是设定浇水的时间，当达到该时间时便由主控制器控制浇水。针对温度传感器和湿度传感器的选择，即可采用独立的温度和湿度传感其对土壤的温度和湿度进行独立的检测，也可以使用将温度和湿度传感器一体的温湿度传感器来进行检测。常用的温度传感器DSB18B20拥有小体积、对硬件电路的设计要求低、有很强的抗干扰能力等特点，在该场合下对土壤的温度检测是可以控制在合理的误差范围内的。市面上湿度传感器也比较常见，具有小体积、便宜、容易使用

8、等有点。将温湿度集成一体的温湿度传感器常表现出高精度价格昂贵封装大等特点。综合考虑本项目的需求选取体积小的价格便宜的独立的温度和湿度传感器是比较合适的。在对系统的时间控制上，即可采取延时的方案来完成，也可以通过定时器来完