基于AT89C52单片机的自动浇花系统的设计

陈亚丽，杨伟兵

（漯河职业技术学院 电气电子工程系，河南 漯河 462000）

0 引言

生活中，绿植可以净化空气，在家庭或办公室，人们喜欢摆放一些绿植，提高生活品质。现在社会，经济飞速发展，人们的生活是快节奏的，忘记给绿植浇水是经常的事情，特别是人们出差在外时，绿植可能会因为长时间缺水而变干枯。我们可以利用湿度传感器制作自动浇花系统，解决绿植的浇水问题。

1 系统设计思路

1.1 设计思路

智能化系统中传感器检测信息与人获得信息的过程相似。人通过感官感知信息，由神经传递给大脑，大脑对信息过滤后，肌肉做出响应，嘴巴说话，肢体动作。自动浇水系统设计思路为：土壤湿度传感器检测湿度，转化后的电信号传递给单片机，单片机输出信号，驱动报警器和水泵电机工作。土壤湿度传感器相当于人的感官，单片机相当于人的大脑，继电器、蜂鸣器、水泵电机构成报警驱动电路，相当于人的嘴巴和肢体。

1.2 系统所用检测元件

土壤湿度是表示一定深度土层土壤干湿程度的物理量，又称土壤水分含量。土壤中的水不是纯净水，可以导电，土壤中水分的含量不同，其电导性也不同。

传感器相当于人的感官，是一种能把温度、位移、重量等非电量转化为可用输出信号（电压、电流、频率等）的装置。土壤湿度传感器主要由敏感元件和转换电路构成，可以把土壤水分含量测量数值转化为电量。土壤湿度传感器种类繁多，形式多样。按敏感元件工作原理分类，主要有电容型和电阻型两种。本设计用YL-69型湿度传感器检测湿度（见图1）。

图1 YL-69型湿度传感器

YL-69型湿度传感器由湿度敏感元件（湿敏电阻）、转换电路模块、杜邦线组成。敏感元件表面采用镀镍处理，有加宽的感应面积，可以提高导电性能，并防止接触土壤而生锈，从而延长其使用寿命。敏感元件有2个引脚，转换电路模块有6个引脚，转换电器模块其中一端的2个引脚与敏感元件的2个引脚相接，接收敏感元件信息，另一端的4个引脚分别为电源引脚Vcc，接电源正极；地线引脚GND接电源负极；数字量输出端DO和模拟量信号输出端AO。在转换电路模块中，LM393为电压比较器，通过调节模块中的电位器，可以调节土壤湿度的设定阈值。若土壤较为干燥，则敏感元件电阻很大，转换电路模块DO端输出高电平；若土壤水分充足，敏感元件电阻就迅速变小，DO端输出低电平。传感器AO端和DO端电量的变化，即表征土壤含水量的变化。

1.3 系统电路设计

自动浇水系统电路如图2 所示，湿度敏感元件（湿敏电阻）与转换电路模块构成的湿度传感器检测土壤干湿度，若土壤干燥，转换电路模块DO端输出高电平；若土壤水分充足，DO端输出低电平。电路设计中把湿度传感器DO 端接单片机P2.0 端口，湿度传感器随湿度变化转换的高低电平信号被单片机P2.0口接收，通过程序处理后，由单片机P1.0端口输出控制信号，控制继电器工作，继电器触点的通断决定报警电路和水泵电机电路是否工作。

图2 自动浇水系统电路

1.4 系统程序设计

系统主程序如图3 所示，此程序开始运行后进入无限循环，若土壤水分低于设定阈值，单片机接收到传感器模块的高电平信号，单片机输出高电平，蜂鸣器响，水泵开始浇水。若土壤水分达到设定阈值，单片机接收到传感器模块低电平信号，输出低电平，蜂鸣器不发声，水泵停止浇水。

#include

sbit DO=P2^0;

sbit dianji=P1^0;

void main（）

{dianji=1;

while（1）

{if（DO==1）

dianji=1;

if（DO==0）

dianji=0;}

图3 主程序

2 仿真实验

为了验证所设计电路是否可行，采用PROTEUS软件进行仿真实验。仿真电路如图4 所示，在仿真电路中用电位器模拟湿敏电阻阻值随土壤水分含量不同而变化的特性。程序输入单片机后进行仿真。

图4 自动浇水系统仿真电路

当土壤较干燥时，敏感元件电阻很大，这时蜂鸣器蓝灯点亮，蜂鸣器响，水泵电机工作，开始浇水；当土壤水分达到设定阈值时，敏感元件电阻变小，蜂鸣器红灯点亮，不再发声，水泵电机不再工作，停止浇水。通过仿真实验，验证了设计电路的可行性。

3 自动浇水系统电路制作

在面包板上规定好电源正负极，分别把单片机、传感器、转换电路模块和继电器模块供电电源接好。电源接好后首先把土壤湿度敏感元件两端接到转换电路模块上，然后把转换电路另一端4 个引脚中的DO端接到单片机的p2.0端口，单片机输出p1.0端口接到继电器模块IN输入端，最后把继电器常开触点、水泵电机、蜂鸣器接入电源，完成电机控制电路。系统接线完成后，根据绿植的生长环境，调节好土壤湿度的设定阈值。把湿度敏感元件埋入土壤中，打开系统开关，测试土壤干湿度，验证电路工作状况。反复调整电路参数及湿度阀值，使系统工作稳定、测试准确。

4 结语

本文设计的自动浇水系统简单可行，制作方便，元器件便宜，性价比高。土壤湿度传感器，还可用于农业灌溉和塑料大棚种植中，但有时塑料大棚的植物不但需要合适的湿度，还要有适宜的温度，可以在本设计基础上优化系统，加入温度检测和监控功能。