基于单片机的自动喷淋系统设计【毕业设计】-爱代码爱编程
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摘要
随着人民生活质量提高与生活节奏的加快，城市居民对于花草绿植的家庭培养与装饰需求增加，随之因浇灌植物的需要，智能浇花系统的市场逐渐扩大。现有自动浇花系统大部分只能通过设置固定浇水时间而难以实现适时、适量浇水，或在植物环境土壤含水量低时进行报警而并不能实际补水。
为克服局限性而设计以单片机为控制中心的自动浇花系统。通过湿度传感器检测目标植物环境土壤湿度数据，再经ADCO832将其放大转换为数字量，由单片机读取输出向LCD1602 显示屏显示并通过比对键盘向单片机所设置的湿度范围而利用中断服务程序进行补水需求判断。如所监测的湿度数字信号低于设置的湿度范围则单片机系统经放大驱动设备向电磁阀发出浇水信号进行对象植物环境水分的补充，所监测的湿度数字信号处于设置的湿度范围之间若则继续进行循环检测，所监测的湿度数字信号高于设置的湿度范围则由单片机系统经放大驱动设备输出信号使电磁阀关闭停止水泵浇水。
该自动喷淋系统对应居民需求与市场现状，具有较好应用前景与市场潜力。
关键词：自动补水；湿度传感器；数据比对
Abstract
With the improvement of people's living quality and the acceleration of the pace of life, urban residents' demands for the family cultivation and decoration of flowers and green plants increase. Therefore, due to the need of watering plants, the market of intelligent watering system gradually expands. Most of the existing automatic watering systems can only set fixed watering time, so it is difficult to achieve timely and appropriate watering, or give an alarm when the water content of the soil in the plant environment is low, but can not actually replenish water.
In order to overcome the limitation, the automatic watering system with single chip microcomputer as the control center is designed. The soil moisture data of the target plant environment is detected by the humidity sensor, which is amplified and converted into a digital quantity by ADCO832, which is read and output by the single chip microcomputer and displayed on the LCD1602 display screen. By comparing the humidity range set by the keyboard to the single chip microcomputer, the interrupt service program is used to judge the water demand. If the monitored humidity digital signal is lower than the set humidity range, the single-chip microcomputer system sends watering signals to the solenoid valve by amplifying the driving equipment to supplement the environmental water of the object plant. If the monitored humidity digital signal is between the set humidity range, the cycle detection will continue. The monitoring humidity digital signal is higher than the set humidity range by the MCU system amplified drive equipment output signal to close the solenoid valve stop water pump watering. Corresponding to the demand of residents and the current situation of the market, it has a good application prospect and market potential.
Key words: automatic water refill; Humidity sensor; Data comparison
1 绪论
1.1 选题背景及意义
人与自然和谐共生是中华民族优秀传统文化的思维精神，是社会主义建设的生态文明关键理念。随着社会主义现代化建设进入新时代与我国居民生活习惯传承，在家中进行花草绿植的培养与装饰愈发普遍化，但现代人们生活多样化甚至碎片化时有对花草浇灌的遗忘疏漏。80%以上的花草植物生长问题都是由不合理的水条件引起的。有些植物因不能满足其对水的需求至而长势趋颓甚至枯萎死亡，有些植物对湿度要求相对低，在过度灌溉条件下根茎易腐烂而影响其正常生长。目前市场上自动灌溉系统的应用范围及性价比对群众的需求并不具备普遍意义，大部分只能按时浇水而很难根据具体情况及时进行适当浇水。花卉缺水报警器只能在花草缺水条件下进行报警而并不能进行实际浇灌。设计此自动喷淋系统针对解决按时、适量向植物花草浇水的问题：将土壤湿度信息通过湿度传感器监测、转化并传达数据至单片机，经湿度设定值比对而判断植物是否缺水，决定是否向水泵发出补水信号进行实现自动喷淋并即时显示土壤湿度条件。
国内现市场与生活中大部分自动供水灌溉系统均为利用虹吸原理即运用渗透的原理来实现补水喷淋，其特点为对植物进行连续补水，但只能维持植物处于不缺水的状态，而不能根据植物对水分的实际需要情况进行供水，具有不稳定性并会造成浪费。另有相当部分的植物自动浇水系统是按照判断是否处于设置的具体时间段内而对植物进行补水喷淋，总的补水时间与补水量是固定的。这两种主流的自动喷淋补水方式的效果基本一致，皆非按照对象植物对水分的具体需求进行喷淋补充，也非按找对象植物所处环境的水分条件变化实时进行喷淋补充。另外现还有小部分自动喷淋系统主要以运用单片机控制原理为核心，同时根据湿度传感器获取对象植物所处土壤条件的湿度具体数据，再根据比对湿度具体设定值来实现自动补水喷淋，但这种方法必须要求外界具备水龙头以提供水分补充所需的实际动力前提下才能正常使用，并不非常适用于大众家庭普遍的分散小型花草种植。本文设计的基于单片机智能喷淋系统能够实现在阳台等位置的灵活广泛应用，可以做到定时、定量地对花草植物进行喷淋补水。
1.2 国内外发展现状
当前正处各传感器技术与单片机技术发展迅速的时代，其主流应用正渐由轻工业领域尤为军工领域向多应用领域辐射渗透，具体应用已与人民大众的日常生活息息相关，影响着生产、思维等各方面。在我国全面建设成为小康社会后全民生活质量正处全面高速提升阶段，智能家居等概念越来越受到人们尤为城市居民的推崇与普及，因而催生着由微电脑控制的电子类智能家庭植物浇花系统具有广泛的应用需求与逐步扩大的目标人群与市场。
伴随改革开放以来与科技革命浪潮推动自动化技术、设备发展，其在生产、生活中的需求与应用越来越普遍，植物的自动浇水系统便是其中符合我国农业大国国情而有关农业生产的自动化技术与设备具体应用。花卉自动洗水系统可根据对象植物的具体需要调节所处的土壤湿度条件范围，针对不同类别植物不同生长阶段对水分条件的需求习性不同而设计。随着相关技术进步与应用市场的扩展，自动喷淋系统的应用空间将不再局限于花卉养殖方面，还可以大规模利用于大规模智能农业园、农场的耕种田地与长距城乡公路绿化、园林绿植中。在大众日常生产生活中所能常见到的滴灌技术应用实亦为智能洗花系统技术在具体领域的扩展深化。近年来海灌等相关技术经我国高速，其相关技术深度与实际应用产业均己居世界前列，现今在生产生活中主要具体应用于大规模特殊作物的耕田、温室大棚、果园与綠化带等。近年滴灌技术在其应用领域的发展由于生产条件的进步与技术普及出现了新的变化趋势，更加适应并结合于我国农业生产的实际情况：由普遍的温室大棚内小单元分类滴灌、平坦耕地大面积滴灌、蔬菜单一植物滴灌、大规模农场大面积集中滴灌、高附加植作物应用转变为室外露天耕地的大单元统一滴灌、特殊耕作地势针对化滴灌、多样化农业经济作物滴灌、特殊农村多样化小面积具体条件分散滴灌、一般经济作物普及化应用。包括高速公路、铁路沿线绿化与恶劣荒漠条件的风沙治理防护林项目等也将滴漼技术的应用普遍化，并且进一步将其相关技术应用于城市绿地、园林、空中花园等非农业领域，更多领域的贴近人们生活。尽管相关具体应用在量上的发展较为不足，但已经为滴灌技术的应用清晰指明了继续推广发展的多样化路线与潜在的广阔市场，在国家推动高质量发展的大势下，社会主义新农村的建设和节约型社会的发展稳步向前，滴灌相关技术在大众生产生活中的应用范围与潜在市场将会逐步被发掘扩展。
世界上许多发达国家在发展高效农业的同时将自动化滴灌技术作为节约水资源的重要举措而推动发展，美国、以色列等国家根据特殊国情与地理环境条件推动发展与应用自动化灌溉技术。在农产品种植培养的灌溉领域尤其是干早、半干早地区对自动化控制系统进行推广应用可以通过适应结合农作物生长特性增加产量、降低生产成本，并且提高地区水资源的利用效率以及缓解可用水资源日趋紧张的现实矛盾。高效农业与精细农业的发展势头符合建设绿色中国的生态环境理念与现实生产发展需要，必须充分重视水资源利用效率的提高并有效落实，将水源的勘察开发、水资源调配运输、灌溉方式与相关技术、水资源重复高效利用和具体地区降雨、蒸发、土壤土质情况和农作物生长特殊性、阶段性需水多样化的具体规律等方面有机统一，根据多元化、多方式、多因素的对水资源进行合理调配与充分利用。
近年流行的微喷系统是有机结合国内外先进技术成果而催生的新型农业灌溉技术&