基于单片机智能盆栽灌溉系统的设计与实现

基于单片机智能盆栽灌溉系统的设计与实现

朱光耀,董香丽

山东协和学院 山东济南 250109

摘要：伴随着生活水平的提高，人们追求生活品质的需求越来越高，喜好种植盆栽植物的人数也越来越多，但是人们常常因工作外出等原因而无法对盆栽植物进行很好的照料以至于花卉枯萎等情况时常发生。本论文设计的内容是基于Wi-Fi的智能盆栽灌溉系统，该系统以STC89C52单片机为主控部分，通过Wi-Fi模块ESP8266建立TCP服务器在一定范围内实现通信，进行点与点之间的数据传输，用户可以通过相对应的APP实时查看盆栽花卉的生长环境以及远程控制系统的水泵实现灌溉的功能，使得花卉实时保持最适宜的湿度生长环境。伴随着社会经济和科技的发展，大家对生活品质明确提出了更好的规定，盆栽因其众多优异特点愈来愈得到我们的关心。大家喜爱养花和绿色植物，可是由于大家常常出门工作中等缘故，不可以有效的照料花草。大家急需解决一款智能商品来解决目前的窘境，让她们既能工作中，又能运用闲暇时间养花。

关键词：51单片机  盆栽  智能灌溉系统

一、研究背景

传统式的浇水方法一般全是人力进行，而普通人终究并不是专业的种花人。他们只可以凭自身的工作经验分辨花草存活的条件是不是最合适他们生长发育，随后凭工作经验浇水。可是花草终究是敏感脆弱的，太热了的自然环境，过多的水分都是会让花草凋谢。如果不对盆栽花卉的成长条件开展科学合理的操纵，只是靠自己的经历开展不规律性的揣测和浇水，那样会使盆栽花卉的生长发育处在被动的情况，比较严重时乃至会造成盆栽花卉的死亡，本设计的设备是基于单片机的智能盆栽灌溉系统。该系统选用STC89C52单片机作为系统的主控芯片一部分，选用Wi-Fi控制模块ESP8266作为无线网络通信网络的网络服务器，手机客户端应用智能手机APP操纵系统查询数据信息。本次设计的智能浇水系统使用方便，应用性强。

二、系统设计方案

本系统的总体方案设计方案主要是使系统可以在没有人的情形下对花草开展智能化增湿，确保花草可以优良生长发育，客户可以利用手机app即时查询花草的土壤含水量，并远程操作系统的运作作用。系统的总体方案设计框架流程图如下图1所示

图1系统的总体方案设计框架图

三、系统硬件设计

基于单片机的智能灌溉系统的硬件设计分成各个控制模块。硬件设计一部分包含单片机最小系统、湿度传感器控制模块、继电器控制模块、报警模块、显示控制模块和WIFI控制模块。系统的硬件设计结构如下图2所示。

图2  系统的硬件设计结构

四、系统软件设计

该系统的软件控制部分主要是通过C语言进行编写控制的，STC89C52核心板和自制电路的主控板的串口进行连接，通过软件设定指定的端口号，进行数据的交互。利用keil Vision4软件将主控代码进行编译并上传到单片机。通过微处理机的运算处理，实现硬件部分的运行。主控部分将硬件设计的检测部分所测量到的数据通过基于TCP协议的服务端实时传送到用户的客户端上，用户可以实时观察到花卉植物的生长环境数据，用户还可以使用客户端APP向服务端发送系统预设的指令代码，通过基于TCP协议的服务端将指令代码传输到主控部分进行数据处理，实现远程控制硬件微型水泵进行浇水的操作功能。

五、系统主要功能

该系统包括两种模式：一种是智能模式，一种是远程模式。我们可以通过显示模块LCD屏很清楚的看出该系统的实时状态。盆栽灌溉系统具体功能如下所示：

1.智能模式

当Wi-Fi模块ESP8266没有接收到任何手机用户端发送的数据时，STC89C52o不进行cmd数据处理，基于Wi-Fi的智能盆栽灌溉系统将开启智能模式，并将湿度传感器和土壤湿度检测器测量到的数据实时反馈到用户的手机客户端。当系统开启智能模式，关闭智能模式并开启远程模式。

水泵：当土壤湿度小于70%，开启正常模式，STC89C52给水泵继电器发送高电平信号，实现关闭水泵的功能；当空气温度大于等于70%，开启加湿模式，STC89C52给水泵继电器发送低电平信号并延迟3秒，实现开启水泵的功能，3秒后STC89C52给水泵继电器发送高电平信号，实现关闭水泵的功能；当土壤湿度为错误数值的时候，系统报错，并跳过本次判断，继续执行后续功能。当系统开启加湿模式，水泵开始抽水，关闭加湿模式，水泵停止抽水。

2.远程模式

当Wi-Fi模块ESP8266有接收到任何手机用户端发送的数据时，STC89C52进行cmd数据处理，基于Wi-Fi的智能盆栽灌溉系统将开启远程模式，并将湿度传感器和土壤湿度检测器测量到的数据实时反馈到用户的手机客户端。当系统开启远程模式的时候绿灯亮起，关闭远程模式并开启智能模式。

水泵：当接收到的cmd数据的指令代码，开启加湿模式， STC89C52给水泵继电器发送低电平信号并延迟3秒，实现开启水泵的功能，3秒后STC89C52给水泵继电器发送高电平信号，实现关闭水泵的功能。当系统开启加湿模式的时候红灯亮起，水泵开始抽水，关闭加湿模式，水泵停止抽水。

六、总结

本系统主要的工作是通过在客户端和服务端之间进行通信，使得用户能在一定范围内通过手机对花卉植物周围的环境进行调节。在整个过程中，我们首先确定了我们的选题研究方向，然后针对基础理论展开了一系列的研究，最后针对我们的单片机进行设计以及通信调试等。后期可以考虑结合微灌控制系统直接进行数据反馈而不需要基础处理，使得单个终端可以并行的完成控制反馈，同时又具备数据通讯的功能。

参考文献

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