植物智能養(yǎng)護系統(tǒng)研究與設(shè)計

楊果仁 孫浩然 蔡順燕

【摘 ?要】論文設(shè)計的植物智能養(yǎng)護系統(tǒng)主要以STC89C52單片機為主控芯片，包括溫度采集模塊、濕度采集模塊、光照采集模塊、紅外線模塊、語音模塊、串口屏模塊。通過光照控制裝置和濕度控制裝置可以檢測植物的濕度、溫度、光照強度3個因素是否低于或高于設(shè)定值，進而根據(jù)結(jié)果進行澆水、施光等操作，最終在串口屏顯示環(huán)境溫度、濕度、光照強度及植物生長狀況數(shù)據(jù)，同時進行語音播報及報警。通過調(diào)試，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定。

【Abstract】The plant intelligent maintenance system designed in this paper mainly uses STC89C52 single chip microcomputer as the main control chip， including temperature acquisition module， humidity acquisition module， light acquisition module， infrared module， voice module， serial port screen module. Through the light control device and humidity control device， we can detect whether the humidity， temperature and light intensity of the plant are lower or higher than the set value， and then according to the results for watering， lighting and other operations， and finally display the environmental temperature， humidity， light intensity and plant growth status data in the serial screen， and carry out voice broadcast and alarm. Through debugging， the performance of the system is stable.

【關(guān)鍵詞】STC89C52單片機;串口屏;語音模塊;傳感器

【Keywords】STC89C52 single chip microcomputer; serial screen; voice module; sensor

【中圖分類號】S126 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號】1673-1069（2021）07-0195-02

1 引言

隨著科學(xué)的不斷發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們對于生活質(zhì)量的要求也越來越高，種植植物成為家庭生活中的一部分。人們種植植物的目的大多是陶冶情操，提高室內(nèi)外的空氣質(zhì)量，給自己制造一個良好的生活環(huán)境。但由于人們生活節(jié)奏快和經(jīng)常出差等緣故，不能按時為植物澆水會造成花卉死亡，為科學(xué)養(yǎng)護植物，人們想了很多辦法，但是效果不佳。市面上裝置很多，但功能單一且不完善，沒有達到用戶滿意的產(chǎn)品需求。為此，論文設(shè)計出了一款較為完善并且滿足大部分客戶需求的植物智能養(yǎng)護系統(tǒng)。論文以STC89C52單片機為核心，通過傳感器采集外部數(shù)據(jù)，利用A/D將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后傳輸給單片機，將數(shù)據(jù)和內(nèi)部設(shè)定數(shù)據(jù)進行比對，根據(jù)結(jié)果進行澆水、施光等操作，最終在串口屏顯示環(huán)境溫度、濕度、光照強度及植物生長狀況數(shù)據(jù)，達到智能養(yǎng)護植物的功能。

2 系統(tǒng)整體方案

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由STC89C52單片機、傳感器、串口屏、語音模塊組成。溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器檢測外部環(huán)境的數(shù)據(jù)，然后數(shù)據(jù)以模擬信號的形式送入ADC轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號輸入給單片機，輸入的數(shù)字信號和系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)進行比對，由語音模塊將結(jié)果播報出來，當(dāng)外界溫度、濕度、光照強度低于系統(tǒng)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)則進行加溫、加濕、加光等操作，直至滿足系統(tǒng)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，反之相同。

3 主要電路設(shè)計

3.1 光敏電阻傳感器

根據(jù)光照強度的不同，光敏電阻傳感器兩端的電壓值會隨之變化。采集到的電壓值通過AD轉(zhuǎn)換器就可以表示當(dāng)前的光照強度。將當(dāng)前的光照強度傳輸給LM393比較器，讓其與內(nèi)部設(shè)定的閾值作比較可輸出高低電平，滑動變阻器調(diào)節(jié)可以調(diào)節(jié)該閾值。

3.2 紅外傳感器模塊

如圖2所示，紅外傳感器模塊的發(fā)射是為了感知周圍環(huán)境的某些方面，其工作方式為發(fā)射器即紅外發(fā)射二極管不斷向外界發(fā)射紅外線，當(dāng)發(fā)射出的紅外線因為沒有檢測到外部環(huán)境中的被檢測物體而反射回來時，與其相連的光敏三極管一直處于關(guān)斷狀態(tài)，此時模塊的輸出端為低電平;當(dāng)被檢測物體出現(xiàn)在檢測范圍內(nèi)時，紅外線被反射回來且強度足夠大，此時模塊的輸出端為高電平，電阻和輸出電壓將隨接收到的紅外光的大小而成比例變化。

3.3 濕度傳感器模塊

如圖3所示，將J1兩個插片插在土壤里面，根據(jù)我們事先的調(diào)查和測試，我們知道了固定放置在比較濕潤的土壤的探針間的電阻在幾百歐，用來測量和收集電壓值的是AC口，當(dāng)測量到土壤濕度較低或者干旱時，探針間電阻接近無窮大，也就意味著AC值就相當(dāng)于是VCC值，當(dāng)土壤濕度大時，此時探針鍵電阻會減少到幾千甚至幾百歐，此時AC的電壓值會根據(jù)探針鍵檢測到的阻值來變化。LM393是一個比較器，通過R1設(shè)置一個標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)濕度大（AC值小），OUT輸出低電平;當(dāng)濕度低（AC值大），OUT輸出高電平。OUT信號的輸出可以直接用來粗略估算濕度大小。通過AD轉(zhuǎn)換器將AC數(shù)值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，由此給我們一個直觀的數(shù)值來感知土壤的濕度情況。L1用來看電路是否接通，L2濕度?。ˋC值大）滅，濕度大（AC值?。┝?。

4 軟件設(shè)計

本設(shè)計采用STC89C52單片機為主控芯片，在最初設(shè)定好最初的數(shù)值，然后由傳感器檢測當(dāng)前環(huán)境狀況，傳感器將檢測到的環(huán)境狀況以模擬信號的形式傳輸給ADC轉(zhuǎn)換器，由ADC轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換給數(shù)字信號，然后傳輸給單片機，單片機將數(shù)字信號和設(shè)定好的標(biāo)準(zhǔn)進行比對，通過澆水、打開生長燈、加溫等一系列操作使得外界環(huán)境狀況和預(yù)期值相同，同時通過串口在串口屏上顯示數(shù)據(jù)。

5 結(jié)論

該植物智能養(yǎng)護系統(tǒng)可以實現(xiàn)以下功能：當(dāng)按下系統(tǒng)開機鍵，溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、紅外傳感器進行外界環(huán)境狀況的檢測，并將檢測結(jié)果在顯示屏上顯示，同時檢測到的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定好的數(shù)據(jù)進行比對，當(dāng)?shù)陀诨蚋哂谙到y(tǒng)內(nèi)部設(shè)定好的數(shù)據(jù)時，語音播報進行播報，在主控芯片的控制下系統(tǒng)進行加水、打開生長燈等一系列的操作，使外界環(huán)境狀況到達預(yù)期的目的。

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