楊果仁 孫浩然 蔡順燕

【摘 ?要】論文設(shè)計(jì)的植物智能養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)主要以STC89C52單片機(jī)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(yǔ)音模塊、串口屏模塊。通過(guò)光照控制裝置和濕度控制裝置可以檢測(cè)植物的濕度、溫度、光照強(qiáng)度3個(gè)因素是否低于或高于設(shè)定值，進(jìn)而根據(jù)結(jié)果進(jìn)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(qiáng)度及植物生長(zhǎng)狀況數(shù)據(jù)，同時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)及報(bào)警。通過(guò)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(jī);串口屏;語(yǔ)音模塊;傳感器

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

【中圖分類號(hào)】S126 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】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(duì)于生活質(zhì)量的要求也越來(lái)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(gè)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(shí)為植物澆水會(huì)造成花卉死亡，為科學(xué)養(yǎng)護(hù)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(dá)到用戶滿意的產(chǎn)品需求。為此，論文設(shè)計(jì)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(hù)系統(tǒng)。論文以STC89C52單片機(jī)為核心，通過(guò)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(jī)，將數(shù)據(jù)和內(nèi)部設(shè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)結(jié)果進(jìn)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(qiáng)度及植物生長(zhǎng)狀況數(shù)據(jù)，達(dá)到智能養(yǎng)護(hù)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(jī)、傳感器、串口屏、語(yǔ)音模塊組成。溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器檢測(cè)外部環(huán)境的數(shù)據(jù)，然后數(shù)據(jù)以模擬信號(hào)的形式送入ADC轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字信號(hào)輸入給單片機(jī)，輸入的數(shù)字信號(hào)和系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，由語(yǔ)音模塊將結(jié)果播報(bào)出來(lái)，當(dāng)外界溫度、濕度、光照強(qiáng)度低于系統(tǒng)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)則進(jìn)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(jì)

3.1 光敏電阻傳感器

根據(jù)光照強(qiáng)度的不同，光敏電阻傳感器兩端的電壓值會(huì)隨之變化。采集到的電壓值通過(guò)AD轉(zhuǎn)換器就可以表示當(dāng)前的光照強(qiáng)度。將當(dāng)前的光照強(qiáng)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(dòng)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?yàn)闆]有檢測(cè)到外部環(huán)境中的被檢測(cè)物體而反射回來(lái)時(shí)，與其相連的光敏三極管一直處于關(guān)斷狀態(tài)，此時(shí)模塊的輸出端為低電平;當(dāng)被檢測(cè)物體出現(xiàn)在檢測(cè)范圍內(nèi)時(shí)，紅外線被反射回來(lái)且強(qiáng)度足夠大，此時(shí)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(gè)插片插在土壤里面，根據(jù)我們事先的調(diào)查和測(cè)試，我們知道了固定放置在比較濕潤(rùn)的土壤的探針間的電阻在幾百歐，用來(lái)測(cè)量和收集電壓值的是AC口，當(dāng)測(cè)量到土壤濕度較低或者干旱時(shí)，探針間電阻接近無(wú)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(shí)，此時(shí)探針鍵電阻會(huì)減少到幾千甚至幾百歐，此時(shí)AC的電壓值會(huì)根據(jù)探針鍵檢測(cè)到的阻值來(lái)變化。LM393是一個(gè)比較器，通過(guò)R1設(shè)置一個(gè)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(hào)的輸出可以直接用來(lái)粗略估算濕度大小。通過(guò)AD轉(zhuǎn)換器將AC數(shù)值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，由此給我們一個(gè)直觀的數(shù)值來(lái)感知土壤的濕度情況。L1用來(lái)看電路是否接通，L2濕度?。ˋC值大）滅，濕度大（AC值小）亮。

4 軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)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(cè)當(dāng)前環(huán)境狀況，傳感器將檢測(cè)到的環(huán)境狀況以模擬信號(hào)的形式傳輸給ADC轉(zhuǎn)換器，由ADC轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換給數(shù)字信號(hào)，然后傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)將數(shù)字信號(hào)和設(shè)定好的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)澆水、打開生長(zhǎng)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(shí)通過(guò)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(hù)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下功能：當(dāng)按下系統(tǒng)開機(jī)鍵，溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、紅外傳感器進(jìn)行外界環(huán)境狀況的檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果在顯示屏上顯示，同時(shí)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定好的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)?shù)陀诨蚋哂谙到y(tǒng)內(nèi)部設(shè)定好的數(shù)據(jù)時(shí)，語(yǔ)音播報(bào)進(jìn)行播報(bào)，在主控芯片的控制下系統(tǒng)進(jìn)行加水、打開生長(zhǎng)燈等一系列的操作，使外界環(huán)境狀況到達(dá)預(yù)期的目的。

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