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怎么编辑网站源码,阜新旅游网站建设,天津seo技术教程,杭州做网站公司排名一种家庭阳台自动喷灌系统设计 摘 要 现今#xff0c;越来越多的人忙于日常生活#xff0c;从早到晚不知疲倦地工作#xff0c;在日落时分休息#xff0c;这让年轻人越来越累。在家里第一次模拟检查绿色可以让你在家里度过一天的最佳舒适度#xff0c;但由于工作繁忙越来越多的人忙于日常生活从早到晚不知疲倦地工作在日落时分休息这让年轻人越来越累。在家里第一次模拟检查绿色可以让你在家里度过一天的最佳舒适度但由于工作繁忙你经常忘记浇水和照顾它们房子里的许多植物会因为忘记浇水而死亡因此本文设计了一种基于单片机的控制独立检测含水量和反应及时灌溉以确保花盆的含水量减轻人们的负担。本次毕业设计的自动灌溉系统采用STM32F103C8T6单片机作为系统控制芯片DHT11传感器采集土壤温湿度数据LCD1602显示数据蜂鸣器作为输入模块按钮设置湿度上下限。首先土壤的温度和湿度数据由DS18B20传感器和YL-69传感器收集然后由STM32F103C8T6微控制器进行处理和分析。然后输出控制信号控制继电器打开和关闭水泵的电源。这允许实时测量土壤温度和湿度显示当前的温度和湿度以及自动控制灌溉系统中的水阀。用户可以根据需要输入预设值如果实际测量的温度和湿度不符合预设温度和湿度标准则会发出报警信号以激活相应的控制。关键词单片机自动喷灌传感器ABSTRACTNowadays, more and more people are busy with their daily lives, working tirelessly from morning till night and resting at sunset, which makes young people increasingly tired. Simulating green for the first time at home can provide the best comfort for you to spend a day at home, but due to busy work, you often forget to water and take care of them, and many plants in the house will die because of forgetting to water. Therefore, this article designs a microcontroller based control that independently detects moisture content and reaction, irrigates in a timely manner to ensure the moisture content of the flowerpot, and reduces people’s burden.The automatic irrigation system for this graduation project adopts STM32F103C8T6 microcontroller as the system control chip, DHT11 sensor collects soil temperature and humidity data, LCD1602 displays the data, and buzzer as the input module button to set the upper and lower limits of humidity. Firstly, the temperature and humidity data of the soil are collected by DS18B20 and YL-69 sensors, and then processed and analyzed by STM32F103C8T6 microcontroller. Then output control signals to control the relay to turn on and off the power supply of the water pump. This allows for real-time measurement of soil temperature and humidity, display of current temperature and humidity, and automatic control of water valves in irrigation systems. Users can input preset values as needed. If the actual measured temperature and humidity do not meet the preset temperature and humidity standards, an alarm signal will be issued to activate the corresponding control.Key wordssinglechip; Automatic watering; sensor目 录摘 要 IABSTRACT II1 绪论 11.1课题背景及其研究意义 11.2国内外发展现状 11.3本文研究内容 32 系统方案论证和工作原理 42.1 设计方案的论证 42.1.1主控制器模块 42.1.2 湿度检测模块 42.1.3显示模块 52.2 结构框图 53 硬件电路设计 73.1核心控制器 73.1.1 单片机芯片 73.1.2 电源电路 73.1.3 晶振电路 83.1.4 复位电路 83.2 DS18B20温度传感器模块 93.3 YL-69湿度传感器模块 103.3按键电路设计 103.4 LCD显示电路设计 114 程序软件系统设计 124.1 Keil程序开发环境 124.2主程序设计 134.2 DS18B20数字温度传感器模块设计 144.3 显示子程序设计 154.4 按键子程序设计 165.系统测试 185.1 硬件电路调试 185.2 软件调试 195.3结果分析 206 结论 21参考文献 22致谢 241 绪论1.1课题背景及其研究意义在现代生活中城市工人阶级的生活变得更加规律和有节奏这导致年轻一代养成了日出工作、日落休息的生活方式。忙碌了一天后回到家我已经筋疲力尽了。因此有时人们会忘记在家照顾植物或宠物。因此本文开发了一种自动灌溉机器人可以自动检测当前花盆中的剩余水并为花盆中缺水的植物及时补水使其不会干涸死亡。此外在现代养殖中心如现代农场或大型花卉种植基地实现对这些植物的实时护理是非常困难和劳动密集型的。因此这里采用现代育种技术通过使用微控制器的自动检测和控制设备有效地检测植物当前的含水量并根据不同植物物种的不同水分需求进行适当的调整以确保植物有足够的水分提高生产效率减少劳动力最大限度地提高生产力。随着经济的快速发展人们对物质和精神生活的需求不断增加。越来越多的人选择在家里建自己的“小花园”。然而许多人忙于种植花草忽视了对植物的关注最终导致植物死亡。如何在吸引人们工作的同时照顾好植物节约水资源促进远程植物护理提高农场的美观和环境效益已成为亟待解决的重要问题。在这种情况下该项目设计了一个以一组微控制器为核心的家庭自动灌溉系统。灌溉策略会自动关闭并根据灌溉策略的时间和需要进行调整。完全满足植物的生长需求。使人们在工作过程中更快、更方便地在家照顾植物。1.2国内外发展现状1国外研究现状早在许多年前电子自动灌溉机就在国外得到了广泛的应用。中国最方便的电子灌溉机都是从国外进口的质量可靠但价格相对昂贵。例如美国、法国、日本和英国等发达国家已经在早期引入了相对先进的灌溉技术。从液压控制的研发到后来的机械控制再到两种混合协调控制模式。控制的方法和精度也越来越高安全性和可靠性也取得了很大进步。它们也以易于使用而闻名。在国外使用先进灌溉技术的一些国家中以色列取得了优异的成绩。他们开发了一系列配套的智能灌溉系统不仅可以改善用水还可以捕捉作物的最佳生长时间从而提高产量。在美国贝纳米和奥芬于1984年开发了一种节水灌溉控制器通过记录土壤湿度来确定是否应该打开水阀。美国农业灌溉中的节水主要集中在供水、灌溉和田间灌溉三个方面。土壤灌溉特别强调提高田间入渗的均匀性以实现节水同时实现管道供水。土壤灌溉技术在美国农业灌溉中起着主导作用超过60%的农业灌溉使用这种灌溉技术主要是通过沟灌和边界灌溉。美国的沟灌和畦灌在技术上得到了改进并融合了最新的现代技术和科学研究成果因此传统的灌溉方法在美国仍然具有较高的技术含量。以色列主要使用滴灌和喷灌系统每个系统都配备了电子传感器和计算机来测量水和肥料需求。目前以色列所有250万公顷的灌溉面积都已达到喷灌和滴灌。澳大利亚土地资源丰富但水资源严重短缺主要水源依赖河水和水库。农田沿着河流分布水资源是灌溉农业的命脉。在农业节水灌溉技术方面第一步是改进地面灌溉技术提高用水效率如渠道渠化、精确平整和土壤含水量自动测量。2国内研究现状自20世纪70年代以来中国一直非常重视智能灌溉技术的研究但它总是从国外引进更多的技术自己的研发是成功的研发较少有一定的影响力。因此从国外引进的技术主要是根据国外的具体情况开发的没有考虑到我国特殊的地理气候、土壤特征和植物种类因素使这些技术不符合我国的具体国情无法利用国内这些先进技术的优势和特点引进价格非常昂贵。虽然目前市场上出售的自动饮水机有很多锅但价格昂贵不是普通人能负担得起的而且大多数只能提供源源不断的锅不能真正做到及时、合理的数量一些自动浇水器可以播放缺水报警实际浇水也必须手动操作否则无法解决出差或旅行等问题。微喷系统是近年来结合国内外先进技术组装而成的一种新型灌溉系统主要是利用特制的喷头以一定的速度通过管道系统喷洒水流使水流在空气中分散成小水滴落在花卉上。植物与周围土壤达到及时饲喂的目的。该系统具有耗水量低、影响小的灌溉特点适用于密度高、植被柔软细腻的植物。自动饮水机的诞生是随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快而诞生的一项懒散的园艺项目。它树立了在家用花盆中进行微喷灌溉的理念通过适当的改进达到合理自动浇灌花盆的目的然而这对于国内来说并不是很真实目前一杯玻璃制成的自动饮水机相对流行。这种类型的饮水机大多产自山西和浙江价格相对较低实用性也不是电子自动饮水机好。随着国内居民消费水平和生活质量的提高园林市场异常火爆但由于生活节奏加快花卉种植容易照料灌溉问题暴露出来因此国内需求已经看到了这一潜力。目前这类家居用品的制造商主要集中在广东、上海和浙江。目前市场上销售的自动饮水机主要是电子自动饮水机和玻璃陶瓷自动饮水机。随着我们加强研发力度中国不断加大对节水项目的中央财政支持涌现出一批有效的节水灌溉试点示范区智能节水灌溉技术逐步发展。1.3本文研究内容以家庭小面积植物为主从盆景的生长温度和湿度两方面来调节其用水需求利用温度传感器和湿度传感器来采集温度和湿度数据将数据传送给单片机再利用单片机进行数据处理和分析从而控制继电器来控制喷水量使盆景在比较良好的状态下生长的一种利用分时段过行不同喷灌时间设定的控制系统。尽快设计并推广产品占有市场以求产生较高的经济效益”。与社会效益。家用盆景自动喷灌系统设计主要是针对家庭用户的实现及时的灌溉使盆景生长在最佳的状态解除人们的后顾之忧。利用单片机设计控制系统要求能够根据不同植物的需要控制浇水、喷酒的周期、用水量。2 系统方案论证和工作原理2.1 设计方案的论证2.1.1主控制器模块1AT89C51单片机AT89C51单片机作为一种经典的8位微控制器拥有广泛的用户基础和成熟的技术支持。它拥有稳定可靠的性能、相对简单的编程接口和适中的成本特别适合于简单控制系统的设计。然而由于其内部资源相对有限对于复杂的数据处理和控制逻辑可能不够灵活[9]。2STM32微控制器STM32微控制器以其强大的性能、丰富的外设接口和高效的运算能力而著称。它适用于复杂且高性能的控制系统设计能够轻松应对大量数据处理和实时控制需求。然而STM32的价格相对较高且编程复杂度也较大对于小型项目或初学者可能不够友好。3STC89C52单片机STC89C52单片机结合了高性能和适中成本的优点。它拥有稳定的性能、丰富的资源和灵活的编程接口能够满足本设计的基本需求。同时由于其指令系统与传统的8051单片机兼容我们在开发过程中能够充分利用已有的资源和经验降低开发难度和成本。综合考虑性能、成本和易用性等因素最终选择了STM32F103C8T6单片机作为主控模块。它不仅能够满足本设计的基本需求而且具有稳定的性能和较低的成本。此外其灵活的编程接口和丰富的资源也将为后续的软件开发和维护工作提供便利。2.1.2 湿度检测模块目前市场上最常见的湿度检测模块是YL-69它可以检测湿度。然而由于抖动很强必须使用卡尔曼滤波算法来获得抖动非常低的实际参数。然而需要检测的是地面的湿度因此不适合检测这里的空气。因此我们使用传感器来检测水位以间接检测水分。由于花盆中的环境水会沉积在盆中因此水位测量可以提供可用于计算当前需水量的近似含水量。2.1.3显示模块1 LCD1602显示器L.CD1602可以显示32个字符但其控制方法简单可以满足不同的字符显示要求。连接到微控制器的引脚相对容易。通过查看模块说明书并明确读写时间可以完成LCD显示程序编程。总体而言它在价格方面具有很大的优势[15]。2 显示器LCD12864液晶显示器作为一项新兴技术已逐渐成为市场上的主流产品。屏幕分辨率可达128x64显示内容丰富能够显示中文信息。目前市场上主流的1.3英寸屏幕只需要4针即可控制。为了满足更小的尺寸要求它还支持0.96英寸的屏幕。但与LCD1602相比其编程难度更复杂但整体屏幕尺寸也更小便于携带屏幕分辨率更高。3 数码管显示器数码管只能显示简单的字母或数字。虽然成本低控制方法简单但现在很少使用只能应用于不需要高显示内容的少数系统中。此外如果同时显示多个数码管则必须使用主控制芯片的多个I/O引脚。综上所述该系统必须显示烟雾浓度信息和相应的阈值但显示的内容并不广泛。LCD1602可以满足显示要求因此选择方案一。2.2 结构框图该系统由STM32F103C8T6单片机、温湿度传感器、LCD1602液晶显示器、LED指示灯和电源组成。通过传感器检测环境数据上传并存储在LCD屏幕上从而实现自动浇溉。整个系统图看起来像下图这样。图2.1 系统结构框图LCD1602液晶显示器显示当前测量湿度和光线值和相应设定值可通过按键设置报警值上限和下限,手动模式和自动模式,光线值大小在手动模式只能通过按键启动和关闭,自动模式下检测到湿度小于下线则打开水泵当水泵加水量到达我们设定的上限则停止加水并且加水过程中,声光报警土壤湿度通过YL-69传感给ADC0832模拟量转数字量给单片机DS18B20检测环境温度当高于设定时打开风扇降温,降到设定温度停止,声光报警当光线值小于我们设定时会自动打开灯光光,在手动模式下通过按键开关通过光敏电阻的变输入给ADC0832转换进行显示光线值的大小。3 硬件电路设计3.1核心控制器3.1.1 单片机芯片STM32系列是ARM的基础Cortex-M3内核的构建不需要那么高的性能、STM32在72MHz的时间段内具有36mA的功率它具有功能强大、结构简单的优点广泛应用于各种嵌入式系统中。根据其性能特点该产品可分为两大系列STM32F103增强型系列和STM32F101基本型系列。增强型芯片具有更高的性能管理能力可以在确保硬件可靠性的同时有效降低系统功耗从而提高整个处理器系统的整体性能。扩展串行时钟的频率高达72MHz使其在同类产品中表现出色与16位产品的定价相比36MHz基时钟频率显著提高了其性能使其成为16位产品用户的首选。此外它还提供了一个可用于存储数据的内置存储器。这两个系列都配备了32K到128K的闪存但它们之间的主要区别在于SRAM的最大存储容量和外部接口的组合。通过使用双缓存结构芯片具有更高的读写效率。STM32的时钟频率为72MHz在执行闪存代码时消耗36mA使其成为32位市场上最强大的设备功耗约为0.5mA/MHz。图3.1 STM32最小系统电路3.1.2 电源电路电源是整个PCB的电源支持MCU和各种其他外围设备的运行。电路如图3.1所示。由于终端需要为传感器和LoRa模块供电因此系统需要两个电源5V和3.3V。这里AMS117-3.3输出电压为3.3V的前向低压降稳压器用于将输入电压从5V稳定到3.3V。其中输出滤波电容器C26和C27的功能是抑制自激振动并稳定线性控制器的输出C28和C29是用于防止电源故障后电压反转的输入电容器。此外为了便于调试增加了电源开关K1。该设计的电路如图3.2所示图3.2 电源电路图3.1.3 晶振电路如图 3.3 所示为该系统的时钟电路,由其为本系统提供运行时钟。在该电路中由 11.0592MHz 晶振产生外部高速时钟信号。电路如图3.3所示。图3.3 晶振电路图3.1.4 复位电路为了在启动或重置过程中控制MCU的重置状态为最小系统电路配备了重置电路以防止MCU发出不正确的指令或执行不正确的操作。图3.2所示的复位电路实现了低电平复位。当接通时RESET端子处于低电平然后VCC3.3电源通过电阻器R6对电容器C2充电。充电完成后RESET端子保持高电平并完成复位当按下重置按钮时电容器C2开始放电。RESET端子保持低电平。松开按钮后电容器C2开始充电。此时RESET端子在一段时间内保持低电平。电容器C2充满电后RESET端子返回高电平并完成复位过程。图3.4 复位电路图3.2 DS18B20温度传感器模块DS18B20数字温度传感器负责收集现场的温度数据并将这些数据输入到STM32F103C8T6单片机的P2.4接口。经过单片机的处理当前的温度读数会被展示出来并与预设的温度上下界进行对比。如果温度高于或低于预设的上界或下界系统会自动调节电机的转速。图3.5 DS18B20电路图3.3 YL-69湿度传感器模块电容式雨滴传感器利用电介质的变化来检测雨滴。检测原理如图3.6所示。检测装置由玻璃和电路板制成点A和B是电介质的检测点。如果没有雨滴测量玻璃和空气之间的介电常数如果有雨滴测量水滴和玻璃之间的介电阻。由于水的介电常数比空气大得多当存在雨滴时A和B之间的电容值会显著增加。因此可以间接检测A和B之间的雨滴。YL-69雨滴传感器的工作电压为3.3-5V通过调节电位器Q可以控制阈值。它有两种输出模式数字输出0和1和模拟AO输出。连接5V电源电源指示灯亮起。如果传感器板上没有水滴D0输出高开关指示灯熄灭滴一滴水DO输出低开关指示灯亮起。刷掉顶部的水滴恢复原状。A0模拟输出可以连接到微控制器的AD端口以检测落在其上的降水量。DO TTL数字输出也可以连接到微控制器以检测是否下雨。3.6 雨滴传感器YL-69电路图3.3按键电路设计键盘是微控制器交互中最常用的输入器。用户可以使用键盘在设备中输入数据、地址和命令。根据施工状态可分为两类编码键盘和非编码键盘。加密密钥是一个内部设备环可以自动为按下的密钥创建代码。键盘易于使用但相对昂贵。未编码的键盘主要是由按下的应用程序和按键编码创建的。它是一个简单的建筑和低成本但它不像编码键盘那样舒适开发键盘管理应用程序相对容易。考虑到系统按键和值的数量较少选择了一个不编码或设计的键盘两个按键与典型的10个网关按键直接相关但其他四个按键有内置门与外部干扰有关。如图3.7所示。