基于STM32的自动浇水装置

左炳辉

摘要：本文以STM32单片机为核心，结合土壤湿度检测模块、5V繼电器模块、DS18820测温模块、LCD12864液晶显示屏及电磁阀等装置，通过土壤湿度传感器检测土壤的实时湿度，当湿度低于设定值时，继电器将自动吸合。此装置实现了在无人干预下“定时、定量”的浇水，避免7植物因土壤过于干旱而枯萎，实现了盆栽养殖智能化。

关键词：STM32 土壤湿度检测模块 5v继电器模块 LCD12864液晶显示屏

引言

随着人们生活质量的提高，越来越多的人喜欢在自家养一些植物，以此来提高生活乐趣。但当今社会，人们始终过着“快生活”

出差、加班到深夜……忙碌的生活使养花爱好者没有时间精心打理自己的植物。为使养花爱好者们不用花费太多时间仍能很好地养殖自己喜爱的植物，本文以STM32单片机为核心，制作出一种自动浇水装置，实现了在无人干预下“定时、定量”地给植物浇水，为花草爱好者带来福音。

1系统分析

1.1系统总体布局

本系统通过使用土壤湿度检测模块和DS18820测温模块实现对信号的采集，所采集的信号经过AD转换后传人到单片机的处理单元。当温度适宜时，单片机指定管脚置为高电平，管脚输出电压经三极管S8050由3.3V转为5V.此时继电器开始工作。当土壤湿度低于所设定的最低限度时，继电器吸合，电磁阔供电导通，盛水器皿中的水开始往花盆里流淌;当土壤湿度检测模块检测到的湿度值达到最大允许湿度后，继电器断开，电磁阀关闭，完成浇水动作。

1.2系统组成

为满足系统总体设计的需求，实现更加人性化的系统构造，本系统共由六大主要模块组成，分别为：土壤湿度检测模块、5V继电器模块、DS18820测温模块、220V交流电磁阀、LCD12864液晶显示屏和4*4矩键模块。

2硬件设计

2.1土壤湿度检测模块

本装置采用土壤湿度检测模块，该模块主要作为传感器使用。其两极采用加宽的感应铜箔，表面采用镀镍的方式，能够有效提高导电性能，并能更好地防止生锈，从而延长使用寿命。土壤湿度的最低阈值可以通过继电器上的电位器来调节，其中顺时针调节电位器可以使控制的湿度阈值增大;逆时针调节电位器可以使控制的湿度阈值减小。需要注意的是，由于该模块带有延时功能，每调节一次需要等待5-8秒。

2.2 5V继电器模块

该模块在本系统中主要起到开关的作用，其最大输出负载可达1500W，允许通过的最大交流电压为250V，可以满足大多数设备的需求。该继电器还加有25V/lOμF的电容，能在一定程度上避免湿度在临界状态时，继电器开关指示灯不断闪烁的现象。在本系统的使用过程中，当土壤湿度检测模块检测到土壤湿度低于所设定的最低阈值时，继电器会自动吸合，其公共端与常开端断开（本系统采用常开端电路接法），公共端与常闭端闭合，此时电磁阀通电工作[4]。继电器开关输出如图1所示：

2.3 DS18820测温模块

传统的自动浇水系统大多仅仅重视土壤湿度，而忽略了温度对植物的影响。为解决这一问题，本系统采用DS18820测温模块，该模块在10℃ +85℃范围内有着较为准确的精度，而且可以直接从数据线获得电源（“寄生电源”），无需外部电源。除此以外，该模块可以将采集的温度直接通过单总线（l-Wire总线）的数字方式传送到中央处理器，大大提高了系统的抗干扰能力。

2.4 LCD12864液晶显示屏

本系统采用了LCD12864液晶显示屏并搭配4*4矩键，可以实时显示当前的环境温度及所设定的土壤湿度最低阈值。在应用LCD12864时，欲在某一特定位置显示某中文字符，应先设定字符显示的位置（即显示地址），后写人中文字符编码。除通过电位器改变土壤湿度最低阈值外，用户也可通过“矩键输入，的方式，在显示屏菜单栏下修改土壤湿度的极值，达到“一器多用”的效果。LCD12864汉字显示坐标如表l所示：

3软件设计

本自动浇水装置采用C语言进行程序编写，并在软件KeiluVision5上进行程序的编译工作。整个程序在结构上由主程序、LCD12864屏幕显示程序、矩键扫描程序、温湿度采集程序及输出控制程序等组成。其中温度的采集及土壤湿度的采集用到条件判断语句;当测温模块采集的温度在合适的范围时，将单片机PB5管脚置为高电平的相关程序开始运行，当PB5置为高电平时，此管脚会输出3.3V的稳定电压，经3.3V转5v升压电路后可使Sv继电器正常工作。此时只要湿度满足要求，继电器便可自动吸合，电磁阀通电工作，浇水动作开始。程序流程图如图2所示。

4结语

本文针对自动浇花系统进行研究，通过严密的硬件设计及软件调试，实现了无人环境下系统对植物进行自动浇水，为爱花却没时间养花的用户带来福音，从而实现生活智能化。从本植物自动浇水装置的智能化和人性化方向考虑，该装置将来有望应用到家庭、公司、花卉市场及园林等地。

参考文献

[1]张红月.基于单片机控制的自动浇花器的设计[J]，电子世界，2017，（6）：178。

[2]曾滢.植物自动浇水系统设计[J].电子测试，2018，（15）：31，42.

[3]滕海坤，蒋翊彬，梁欣欣.基于STC89C52单片机的家居盆栽自动浇水系统的设计[J].智库时代，2018-（12）：224-225.

[4]邓云，张浩，杜振叶.自动浇水系统设计[J].同行，2016，（14）：19，32.

[5]汪磊，韩宇光，郭鹏，张光忠，侯志鹏.盆花自动浇水系统的设计[J].科技创新与应用，2016，（11）：23.