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摘 要：随着社会发展，无论是家庭，办公或者学习等场合，人们越发喜欢盆景一般的植物，对于植物而言，光照与土壤湿度的影响至关重要，但在光照无法控制的条件下，大众可通过控制其湿度方面来使植物更加趋近合适的自然环境，然而，传统的测量和实施方法具有显着的局限性和不足。该系统基于51单片机，土壤湿度检测模块采集的信息传给ADC0832，单片机启动AD转换处理信息，使其信息展现在LCD1602液晶显示屏上，并通过程序初始化的设置其上下限，最后可通过自动或手动两种方式使水泵在需要的时候进行浇水驱动，使其土壤温湿度达到一个理想值。
引言
当今社会的进步使得人们生活水平大幅度提高，人们得以在闲暇之际发展自己的爱好或者是提高生活质量，因而会选择购买盆景放置室内生活的地方或者自己工作的地方，除了美化环境舒缓心情的作用外，盆花更是能吸收空气的二氧化碳转换为氧气，达到净化空气的作用。
对于植物来说，除了光照，最直接的影响就是土壤的湿度了，但是现代人的生活方式的节奏加快，可能做不到及时观看植物湿度变化而适度浇水，导致植物的水分很有可能不足或者过度，绝大部分百姓养殖植物经验不足，并不能掌握对土壤湿度的控制，或者可能用户出门旅游而可能长时间不能照看植物，就会出现植物在家无人照看的局面。而本系统可通过数字与模拟的转换来实现监控环境变化，结合相应植物的生长需求，可实现在人为培养的条件下最大程度模拟自然环境，通过电子器件自动或人工模式使植物所需湿度达到最佳状态。同时因为具有手动模式可调，哪怕是换了一种植物，也可很简单直接操作系统调到相应的湿度。该系统是基于STC89C51单片机的自动花浇水的检测，关于此系统的运用更加适合个体和小范围的培养，更加实惠且方便观察控制，可发展以家庭，上班人士及学生党进行养殖植物的好管家。
本次设计在于单片机，湿度检测采集，显示电路，蜂鸣器电路，按键电路设计和浇水驱动电路的构成。主要采用STC89C51单片机，运用C51语言编程。土壤检测的模拟量放大转换成数字量通过单片机内程序控制精确的将湿度显示在显示屏上，若是检测湿度低于上限，就需要驱动小水泵进行浇水直到湿度大于上限，若是检测湿度低于下限，蜂鸣器就会响，也算是提醒用户小水泵盛水工具应该是没水了。
1、系统整体实验结构设计
该系统由硬件和软件组成，基于单片机做核心控制部件，分为土壤检测模块，水泵模块，液晶显示模块，湿度控制模块，复位及晶振模块。结构设计如下图1所示。
图1 系统整体结构模块
2、系统硬件部分介绍
2.1：STC89C51单片机
STC系列单片机具有独立的自主知识产权，具有高性能，高可靠，抗干扰性强且价格实惠的特点值得用户优先选择。STC系列单片机属于8051内核单片机。
51的 主要性能:
兼容MCS-51微控制器产品，8K字节系统可编程闪存，1000次擦除和写入周期，全静态操作：0Hz~33Hz，三级加密程序存储器，32个可编程I / O线，三个16位定时器/计数器8个中断源，全双工UART串行通道，低功耗空闲和掉电模式，中断可以在掉电后唤醒，看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。原理图如下图2所示：
图2 STC89C51单片机
2.2：复位及时钟电路
时钟电路通过反相器或者震荡电路，利用晶振的频率稳定性生成系列稳定的频率信号，然后再对频率信号进行调理作为系统的时钟信号，而复位电路则是利用电阻和电容进行充放电，当复位开关按下时，复位引脚会产生一个由高电平缓慢下降的电压曲线，当电压阈值达到复位电压阈值时，便使系统产生一次硬件复位。原理图如下图3所示：
图3 复位及时钟电路
2.3：ADC0832芯片
ADC0832是一款8引脚双列直插双通道A / D转换器，可对两路模拟信号进行模数转换，对于单端输入模式和差分模式皆可使用。 ADC0832使用串行通信进行通道选择，数据采集和数据传输。 8位分辨率（高达256级分辨率）可以适应一般的模拟转换要求。内部电源输入和参考电压是多路复用的，因此芯片的模拟电压输入在0到5V之间。具有双数据输出可用作数据验证，以减少数据错误，快速转换速度和强稳定性。独立的芯片使能输入使多器件安装和处理器控制更加方便。原理图如下图4所示：
图4 ADC0832
2.4：LCD1602液晶显示电路
液晶显示器的原理是利用液晶的物理特性来通过电压控制显示区域。有电时，显示显示，以便显示图形。适用于大规模集成电路的直接驱动，易于实现全彩色显示。它已广泛用于便携式计算机和数码相机。PDA移动通信工具等众多领域。原理图如下图5所示：
系统中液晶显示屏第一层显示土壤检测出来的湿度(shidu)，第二行为初始化的湿度上限(sh)和湿度下限(sl)，第二层已经经过软件变成设置为可手动的设置，通过按键模块可进行设置湿度上限和下限的范围数字或者减少，以应对不同植物需要土壤湿度的不同。当处于手动模式下，液晶显示屏数字有光标显示即为可调节模式，当手动模式关闭是，液晶显示屏第一行显手动模式拼音（shoudong moshi），第二行显示关的拼音（guan）。
图5 LCD1602液晶显示器
2.5：蜂鸣器报警电路
当温度低于湿度下限的时候，这时候土壤湿度处于最低的湿度范围，蜂鸣器响起提醒用户紧急加水，同时可能盛放小水泵的工具内没有水了，当植物脱离最低下限的时候蜂鸣器就会自动停止声响。报警电路原理图如下图6所示:
图6 蜂鸣器报警电路
2.6：水泵电路
将小水泵放进一个盛水工具里面，当湿度低于最高上限的时候，电机启动，小水泵开始抽水浇灌。当湿度超过最高上限时，电机自动停止，结束浇水。其电路原理图如下图7所示：
图7 水泵电路
2.7：按键电路
按键1为设置键，设为自动模式或手动模式，按键1第一次按下，手动模式开启有光标在湿度上限后面闪烁，第二次按下闪烁在湿度下限，此时按键2按下表示加一，按键3按下表示减一，可以手动调节湿度所需的上下限，第三次按下按键1关闭手动模式，此时液晶显示屏上有拼音字幕出现。其按键原理图如下图8所示：
图8 按键电路
3、总体原理图
如下图9所示：
图9 总体原理图
4、系统原理及总流程图
原理：该系统通过土壤湿度检测与ADC0832配合为感应电路，将检测的值送给STC89C51单片机中，再由单片机的I/O口输出到LCD1602液晶显示屏上进行显示，此时系统分为两个部分，及在初始化的湿度上下限范围内自动检测并执行，第二部分即是人为控制温湿度上下限，使其处在一个合适的范围，同时可以使用户即使换了一种植物不能继续使用，当湿度大于上限时蜂鸣器关，电机关，湿度小于上限大于下限时电机开，蜂鸣器关，当湿度小于湿度时，电机开，蜂鸣器开。总流程图如图10所示：
图10 系统总流程图
5、实物展示
此时土壤湿度为94%，系统设置湿度上限为90%，湿度下限为25%，及此时蜂鸣器关，电机关。如图11于图12：
图11 图12
6、结束语
该系统的研发即是为了方便现代人的生活，使其能在快节奏的现代社会享有田园一般的生活，却又不用因为无法掌控植物的生活习性而造成植物生长趋势萎靡或死亡的情况出现，无论是用户对植物了解不足，还是因为要出门一小段时间旅游，都不用在担心植物的生长状态了，充分达到了既美化生活，又方便简单的操作意向。
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