总字数:12042

基于单片机的智慧花盆设计与实现

摘要:智慧花盆作为当前用户家居中的一种,对于很多家中种植有盆栽的家庭而言,盆栽中植物生长是否正常是人们所担心的主要问题,对植物生长的主要影响之一是对其水分进行控制。最近几年来,国内当前花盆的研究程度较低,且智能花盆产品也较少,当前设计的花盆浇水装置还是较为传统,不能定时对其进行浇水,也不能实时观察植物的生长情况,其控制的智能程度较低。此次设计针对这一研究现状,提出智慧花盆的设计,此次设计采用STC89C52单片机作为此次设计的主控 模块,配合温度检测模块DS18B20、土壤湿度检测模块、LCD1602液晶显示模块、继电器和水泵等实现硬件控制;采用Keil5进行程序的撰写,将程序和硬件配合起来,使其可以达到温度

不能定时定量浇水也不能随时观测植物的生长状况,还不能达到智能控制的目的。本文针对这一研究现状,提出的智能花盆,主要硬件有DS18B20数字温湿度传感器、土壤湿度检测模块、STC89C52单片机、液晶屏、继电器、水泵等,采用了Keil5进行软件开发。通过对花盆温湿度检测值和设置值进行比较,自动控制花盆的温度和湿度实现智能花盆自动浇水。根据所用硬件结构制作美观,实用的智能花盆,并进行进一步调试,实现系统的精确运行,使之产品化。

关键词:智能花盆;温度检测;湿度检测;测控

Design and implementation of intelligent flowerpot based on Single chip microcomputer

AbstractSmart flowerpot is one of the current users’ homes. For many families with potted plants, the normal growth of plants in potted plants is the main concern of people. One of the main influences on plant growth is to control its moisture. In recent years, the research degree of current flowerpots in China is low, and there are few intelligent flowerpots products. The current design of flowerpot watering device is still relatively traditional, which can not be regularly watered or observe the growth of plants in real time, and its intelligent control degree is low. In view of this research status, this design puts forward the design of intelligent flowerpot. The design uses STC89C52 single chip microcomputer as the main control module, with temperature detection module DS18B20, soil moisture detection module, LCD1602 LIQUID crystal display module, relay and water pump hardware control; Keil5 program writing, the program and hardware together, so that it can reach the temperature

Can not be timed and quantitative watering can not observe the growth of plants at any time, but also can not achieve the purpose of intelligent control. In view of this research status, this paper proposes the intelligent flowerpot, the main hardware is DS18B20 digital temperature and humidity sensor, soil moisture detection module, STC89C52 MCU, LCD screen, relay, water pump, etc., using Keil5 software development. By comparing the temperature and humidity of the flowerpot with the set value, the temperature and humidity of the flowerpot can be automatically controlled to achieve automatic watering of the intelligent flowerpot. According to the hardware structure used to make beautiful, practical intelligent flowerpot, and further debugging, to achieve accurate operation of the system, so that the product.

Key words: Intelligent flowerpot; Temperature detection; Humidity detection; Measurement and control

目  录

1  绪论

1.1  选题背景及实际意义

1.2  国内外发展历程

1.3  本论文研究目标与框架

2  系统设计方案

2.1  主要元器件选择

2.1.1  主控芯片选择

2.1.2  检测水温方案选择

2.1.3  显示方案选择

2.2  整体设计方案

3  硬件设计

3.1  主控电路模块

3.2  温度检测电路模块

3.3  土壤湿度检测模块电路

3.4  LCD1602显示电路模块

3.5  继电器电路模块

3.6  GSM报警模块电路

3.7  独立按键电路模块

4  系统程序设计

4.1  编程软件介绍

4.2  主程序流程设计

4.3  按键函数流程设计

4.4  显示函数流程设计

4.5  处理函数流程设计

5  智慧花盆实物测试

5.1  整体实物测试图

5.2  上电实物测试

5.3  温湿度检测模块实物测试

6  结论

6.1  结论

6.2  展望

参考文献

致谢

附录A  原理图

附录B  PCB

附录C  主程序

1  绪论

1.1  选题背景及实际意义

当前随着社会的发展,人们家庭的生活水平不断提高,智能化的成品越来越多,家中的各种各样的产品自动化和智能化程度越来越高,未来智能化的家庭成为当前社会发展不可或缺的一部分。当前家居智能化引起全世界的关注,当前随之中国市场经济化的快速发展,人们生活节奏越来越快,国内人们的家居生活也逐渐走向日常化和中国化,更加智能化的产品及其更加智能化的生活环境使得人们可以投入更多的时间和精力到工作之中。当前智能化的家居使得人们的生活环境得到提高,在人们的生活之中,如智能化程度较高包括灯光智能化及其一些家电产品智能化产品。当前随着网络化的成熟度越来越高、越来越多的用户可以切身感受智能化的产品给人们的生活带来的改变,使得用户可以真正享受智能化的生活给人们带来的便捷[1]

智能化的花盆作为当前很多用户家中的及其办公场所的宠儿,对其进行技术的分析,其主要农业精做的一个分支,也是当前现代农业化管理和农业生产的一种,通过对花卉进行精准管理,可以有效对资源进行利用和改善其对周围环境的影响[2]。当前由于国内的水资源较为缺乏,且水资源受到环境的影响较大,用户居住的环境也较差,营造一个好的学习环境对人们来说较为重要,人们也对生活和工作的环境重视程度越来越高,当前随着人们加入世界卫生组织,国家坚持走可持续发展道路,也可以看出,对于当前的家居而言,智慧花盆不仅仅可以使得植物的成活率得到提高,也可以实现用户在生产过程中走低耗环保道路,优化人们的生活及其工作环境。

本文就是借助花盆队植物的生长环境进行研究,其所取得的研究成果队当前农业的生产具有一定的借鉴意义。盆栽人们最担心的一个问题就是,对其生长环境中的温度和土壤湿度,当前很多用户都是,当看到土壤开裂时,才对其进行浇水,直到看到水从花盆中流出才停止进行浇水,采用这种方式进行浇水,非但不能使得植物的生成得到促进,反而因为土壤湿度过高,导致植物不能正常进行呼吸作用,导致其根部腐烂;部分用户需要长时间外出办公时,由于没人在家照看植物,使其由于长时间缺水导致其枯萎;此次设计的智慧花盆就是为了解决以上两种情况,解决人们外出时的后顾之忧,使得人们外出区间几个星期到几个月时间都不必担心家中植物的生长情况,使得花盆实现智能控制的效果,此次设计通过传感器对花盆的温度和土壤湿度进行实时监测,自动进行控制和发送报警信息到用户手机,实现自动浇花的目的[3]

本文针对这一研究现状,提出的智能花盆,主要硬件有DS18B20数字温湿度传感器、土壤湿度检测模块、STC89C52单片机、液晶屏、继电器、水泵等,采用了Keil5进行软件开发。通过对花盆温湿度检测值和设置值进行比较,自动控制花盆的温度和湿度实现智能花盆自动浇水。根据所用硬件结构制作美观,实用的智能花盆,并进行进一步调试,实现系统的精确运行,使之产品化。

1.2  国内外发展历程

在很多年前,国外就已经开始使用自动浇水器对花盆进行浇水,而国内开始使用的浇水系统大部分都是从国外引进的,其价格较为昂贵,但是其质量较高,可靠性较高,但是每些程度上并符合国内的要求。最近几年,随着智能家电和智能家用电器的发展,当前虽然国外很多智能化的家电或者设备其技术水平已经很高了,但是中国在全球的设备生成和设计中扮演的角色越来越重要,中国作为世界的生产商,使得国内智能化的产品研发和测试技术发展程度越来越高,对于花盆的智能浇灌也包括其中。当前虽然国内外设计和研发出具有不同照型和不同功能的花盆,但是其目的都是为了使得人们的生活便捷程度越来越高,使得植物可以正常进行生长。

英国研发了一种智慧花盆,这种花盆主要对植物生长的温度和湿度进行监测,当监测到用户时,会自动进行语音播报,使得用户了解当前植物的生长环境;国外日本研发了一种叫做“Plantroid”的智慧,这款花盆的创新之处在这款花盆采用太阳能电池板组成,这款花盆下方还安装轮子,可以在地上进行顺便移动,通过光照强度对其进行实时监测,检测到植物需要光照值,将植物自动移动到朝阳的位置,或者移动到背光的位置,并且可以安装植物的需求自动对花盆周围的温湿度和光照度进行调节,使得植物可以保持在植物最为适宜的环境之中,从而使得植物健康成长[4]

当前国内设计的自动浇水系统也存在较久了,但是当前普遍使用的还是较为传统的浇花系统,智能化的浇花产品较少。当前市面上也存在较多的智能化的浇花器,但是其很少有定时和定量进行浇水的系统,其进行浇水的方式大多也采用雨幕式,采用这种方式进行浇水,其较为浪费水资源,需要对植物附近的面积也进行大量的浇水,无法实现针对植物当前的生长情况进行适宜的灌溉,提高水资源的利用率,当前随着科技的发展,当前国内很多企业及其机构对智能花盆进行研究。在2011年的时候,国内研究学者杨守建及其研究团队设计一款较为简单的土壤温湿度检测系统,可以实现对土壤温湿度实时监测,然后和当前植物适宜的生长情况的温湿度进行比较,然后自动控制对植物的浇水量和浇水时间,该设计成本较低,且控制较为简单,控制效果也较好[5]

1.3  本论文研究目标与框架

本章主要对此次设计智慧花盆的研究现状和当前国内外研究现状进行了解,重点对当前智慧花盆的研究技术进行描述,然后针对当前国内外研究的不足之处进行研究,设计一款对当前花盆的温度和土壤湿度进行实时监测和自动控制系统,解决当前花盆由于水分缺少或者温度不适应给植物生长带来的影响,为此次设计智慧花盆开辟新的道路,针对当前采用温湿度传感器对植物生长环境监测误差较大进行设计,采用当前监测精度较高的温湿度传感器对其进行实时采集,对花盆进行实时控制,使得花盆的温湿度处于较为适宜的范围之中。

本论文框架:

第一章:先对此次设计智能花盆的选题背景及其此次设计的研究实际意义进行介绍,然后对当前国内外对智慧花盆的研究的优缺点将那些分析,针对当前国内外研究的优缺点进行设计,完成此次设计的研究目的。

第二章:针对此次设计的研究目的,对此次设计需要实现功能的主要器件进行方案的对比和选择,然后对此次设计的方案进行设计。

第三章:根据此次设计的方案,采用AD进行原理图的设计及其绘制,并绘制PCB进行打板,在本章中对此次设计使用的主要模块进行功能和工作原理的介绍。并将具体程序和电路图在附录中体现。

第四章:主要介绍该设计的软件开发环境及软件设计流程,包含了软件的使用过程和总体软件设计流程、按键模式切换流程等等。

第五章:主要是实物的焊接过程,主要是对此次设计对应功能的显示过程。也是对此次设计最后是否成功的检验。

第六章:主要是最后对我们设计完成之后,进行的一个总结和展望。

声明:完整的设计说明书,请下载后查看,该资料为一次性产品,不支持退货,请认真确定好项目后购买。

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