摘要：設(shè)計了家庭智能澆花器，實現(xiàn)花卉的自動澆水。利用單片機實現(xiàn)自動澆花，根據(jù)不同的花種，設(shè)置了不同的控制方式，即定時定量澆花方式與根據(jù)濕度澆花。定時定量澆花是實現(xiàn)每天在規(guī)定的時間自動打開電磁閥澆花，根據(jù)不同的花卉所需水量不同，用一個按鈕來設(shè)置澆花時間的長短，即電磁閥打開的時間，其余時間電磁閾閉合，水流不經(jīng)過；根據(jù)濕度控制澆花是用一個溫度傳感器，當檢測的濕度低于設(shè)定的溫度。就開始澆花，到了設(shè)定的溫度就停止?jié)不?。不同的控制方式可以通過手動按鈕控制，也可以通過紅外遙控設(shè)置。通過實驗，已經(jīng)實現(xiàn)了自動澆花。創(chuàng)新點在于自動澆花的水管可伸縮，有助于調(diào)整距離。
關(guān)鍵詞：AT89S52單片機；溫度檢測；DS1302；紅外遙控；定時定量澆水

    隨著人們生活水平的提高，花卉逐漸收到人們的青睞，陶冶情操，凈化空氣。利用單片機設(shè)計了一款家庭智能澆花器實現(xiàn)自動澆花，節(jié)省人力，方便人們出差的時候，不至于影響花卉的生長，如果在家也可以關(guān)斷澆花器，手動澆花。澆花器設(shè)置為兩種方式，一種是定時定量澆花，一種是根據(jù)濕度澆花。采用哪種方式是通過按鍵控制或者紅外遙控的，在采用定時定量澆花時，數(shù)碼管顯示時間和流水時間，在選用根據(jù)濕度澆花時，數(shù)碼管顯示是目前的濕度。

1 總體設(shè)計
    利用AT89S52單片機設(shè)計了自動澆花器，針對不同的花卉，此智能澆花器設(shè)置為兩種方式：一是定時定量澆花，二是利用濕度傳感器檢測花卉(也可以用于蔬菜等)的濕度，采集的濕度傳送到單片機芯片，單片機根據(jù)濕度控制是否澆水，如果需要澆水，單片機的一個引腳p2．0置高電平，使繼電器線圈通電，敞開觸點閉合，打開電磁閥，實現(xiàn)定時定量的自動澆水，設(shè)定時間到，電磁閥自動閉合，并且水流時間可調(diào)，上面安裝了數(shù)碼管，并有一個按鈕根據(jù)不同花卉所需水量不同，設(shè)置澆花時間長短，在數(shù)碼管上可以顯示澆水時間的長短；如果檢測濕度足夠，p2．0仍保持為低電平，不打開電磁閥。采用哪種方式是通過按鍵控制或者紅外遙控的，在采用定時定量澆花時，數(shù)碼管顯示時間和流水時間，在選用根據(jù)濕度澆花時，數(shù)碼管顯示是目前的濕度。
    該技術(shù)所采用的技術(shù)方案是：利用單片機實現(xiàn)自動控制，首先檢測采用何種方式澆花，如果定時定量澆花，就在規(guī)定的時間開始澆花，按照設(shè)置澆花時間的長短進行澆花；如果是根據(jù)濕度控制是否澆水就設(shè)置單片機1個引腳為低電平，濕度傳感器檢測濕度，傳送給單片機芯片，當檢測到濕度不夠時，單片機這個引腳就變?yōu)楦唠娖剑牙^電器吸合，常開觸點閉合，使得電磁閥線圈得電，此時電磁閥門有閉合變成斷開，水流經(jīng)過，給花卉澆水。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 硬件設(shè)計
    硬件電路由單片機、濕度傳感器、繼電器、電磁閥、數(shù)碼管、1302芯片、按鍵、紅外遙控接收等組成。注意，電磁閥如果安放離單片機太近，將會造成無法正常工作，解決方法是：1)電磁閥遠離單片機；2)加入電阻電容。這里采用的是加入電阻電容的方法，這樣方便把元器件集中，所做控制器也比較小。智能澆花器的原理圖如圖2所示。

2．1 定時定量澆花方式
    定時定量澆花是每天規(guī)定的時間開始澆花，設(shè)置澆花時長，比如1分鐘，1分鐘后停止?jié)不?。具體硬件：安裝了2個三位共陽數(shù)碼管和1個兩位共陽數(shù)碼管，用以顯示時間和澆花時間的長短。按鍵控制時間調(diào)整和時間設(shè)置調(diào)整，并有一個按鈕根據(jù)不同花卉所需水量的不同，設(shè)置澆花時間長短，在數(shù)碼管上顯示出來，1302芯片實現(xiàn)時間保持，斷電時不影響時間。
    這里可假設(shè)每天早上7點20分自動給花卉澆水，澆花時間為1分鐘，到了早上的7點20分，單片機控制智能澆花器開始澆花，單片機p2．0引腳接繼電器，繼電器接電磁閥，電磁閥控制水流，到了7點20分，給單片機一個指令，setb 02．0，三級管導(dǎo)通，這樣繼電器線圈有電流經(jīng)過，對應(yīng)的常開觸點閉合，使得電磁閥線圈得電，此時電磁閥門由閉合變成斷開，水流經(jīng)過，給花卉澆水，1分鐘時間到，給單片機一個指令clr p2．0，這樣單片機p2．0引腳輸出低電平，三極管截止，繼電器線圈沒有電流經(jīng)過，常開觸點恢復(fù)為斷開，電磁閥線圈失電，此時電磁閥門閉合，水流停止。這里的時間是顯示在數(shù)碼管上，通過按鍵控制，時間可調(diào)整，同時澆花的時間也可以通過按鍵設(shè)置，另外澆花時間的長短也可以通過按鍵調(diào)整。同時加入1302芯片，為了斷電時不影響時間正常，防止每次斷電后都要重新調(diào)整是時間。圖3為定時定量澆花結(jié)構(gòu)圖。

2．2 濕度控制澆花方式
    先通過按鍵設(shè)定濕度，這里選用的濕度傳感器是LTM8901濕度傳感器，LTM8901是一款專門為用戶設(shè)計自身產(chǎn)品而提供的數(shù)字化溫濕度探頭，其濕度測量量程為1％～99％RH，分辨率為0．5％RH，測量精度為±3．0％RH(典型值)；溫度測量范圍為-25～+60℃，分辨率為0．062 5℃，測量精度為±0．5℃；響應(yīng)時間典型值為5 s；工作電壓范圍為4．5～5．5 V。LTM8901將測量結(jié)果直接輸出為數(shù)字信號，通過“一線式總線”串行傳送給單片機，不需要進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，減少了元件，簡單方便。利用LTM8901濕度傳感器檢測到濕度，傳送到單片機進行處理，濕度顯示在數(shù)碼管上，當濕度低于設(shè)定值時，給單片機一個指令，seth p2．0，繼電器線圈有電流經(jīng)過，對應(yīng)的常開觸點閉合，使電磁閥線圈得電，此時電磁閥門由閉合變成斷開，進行澆花，當?shù)扔诨蚋哂谠O(shè)定值時，clr p2．0，繼電器線圈失電，對應(yīng)常開觸點斷開，電磁閥線圈失電，閥門閉合，水無法流過，停止?jié)不?。濕度控制澆花結(jié)構(gòu)如圖4所示。

2．3 方式設(shè)定
    可以通過手按按鍵設(shè)定，按奇數(shù)次設(shè)定澆花方式為定時定量澆花，按偶數(shù)次，設(shè)定澆花方式為根據(jù)濕度澆花。也可通過紅外遙控設(shè)定澆花方式，發(fā)射用電視遙控器，接收電路用三位一體接收器接收信號，三位一體接收器的1腳接地，2腳接電源，3腳(信號腳)與單片機一個I／O引腳相連，信號來時進行解碼，做出不同處理，一次接收到信號按定時定量澆花，再次接收到信號根據(jù)濕度澆花，根據(jù)按的次數(shù)，奇數(shù)次采用定時定量澆花方式，偶數(shù)次采用濕度控制澆花方式，這主要是針對不同的花卉。接收到信號，發(fā)光二極管閃爍30 s。蜂鳴器響10 s，用以提示。智能澆花器外部構(gòu)造如圖5所示。

3 程序設(shè)計
3．1 程序設(shè)計思路
    1)方式設(shè)定  通過檢測按鍵按下次數(shù)來確定工作方式，設(shè)按下次數(shù)為n，第一次按下n=1，每次按下n加一，加到一定次數(shù)1 000，n從0開始，if(n=10000)(n=0)；剛開始連接按鍵的引腳為高電平，一旦按下就變?yōu)榈碗娖?，通過檢測高電平變?yōu)榈碗娖降拇螖?shù)來檢測是否按下；按下奇數(shù)次，采用定時定量澆花，偶數(shù)次采用通過檢測濕度澆花，if(n％2=0)來判斷，如果余數(shù)為O，說明偶數(shù)次，否則奇數(shù)次。
    2)定時定量澆花  先寫出時間顯示程序，再判斷是否到了設(shè)定的澆花時間以及澆花時間長短。
  
    程序里，c表示時，b表示分，a表示秒，w表示設(shè)置的時間長短。首先時間沒到的情況下，p2．0引腳為0(P2_0=0)，不澆水，當時間到了設(shè)定的時間(if(c==7&b==20＆0<a＆a<w))，開始澆水，等到了設(shè)定的澆水長短時間，p2．0引腳為0(P2_0=1；)，停止?jié)菜?，這里設(shè)定的澆水時間較短。
    3)濕度檢測澆水  首先啟動轉(zhuǎn)換，讀取LTM8901檢測到的濕度，進行比較判斷，最后執(zhí)行。
3．2 流程圖
    智能澆花器程序流程圖如圖6所示。

4 結(jié)論
    本文介紹了家庭智能澆花器的設(shè)計，進行了硬件設(shè)計與程序分析，已經(jīng)做成實物，并且使用效果好。家庭智能澆花器用處較廣，改變程序還可作為可定時開關(guān)、宿舍燈光系統(tǒng)、溫控塑料大棚等使用，此家庭智能澆花器，也可以用在智能澆灌草坪、蔬菜等，把水箱去掉，直接接水龍頭即可。系統(tǒng)設(shè)計的創(chuàng)新之處在于實現(xiàn)不同方式的自動澆花以及水管的可伸縮有助于改變花盆離水源的距離；在設(shè)計過程需要注意的問題是防止電磁閥吸合時使單片機復(fù)位，加入電阻和電容加以緩沖，在此系統(tǒng)中選用的電容為耐壓400 V的。