自动浇花系统的开发与设计

论文总字数：18976字

目 录

1 引言 1

1.1 设计背景 1

1.2 研究现状 1

1.3 方案介绍 3

1.4 论文结构 4

2 系统结构与功能介绍 4

2.1 系统结构 4

2.2 系统功能介绍 5

3 系统硬件 6

3.1 微控制器 6

3.2 光线检测模块 8

3.3 温度检测模块 10

3.4 湿度检测模块 11

3.5 浇水驱动模块 13

3.6 显示输入模块 14

3.7 系统电源模块 15

4　系统软件程序 16

5　系统硬件调试与功能演示 18

5.1　系统硬件调试 18

5.2　系统各功能模块演示 18

6　总结与展望 21

6.1 总结 21

6.2 展望 21

参考文献 22

致谢 24

自动浇花系统的开发与设计

徐倩

，China

Abstract : In recent years, the research on automatic watering has continued to develop. This is not only a major advancement in intelligent life, but it can also be extended to modern flower growing agriculture, making large-scale automated planting possible. At present, there are automatic watering devices and ceramics at home and abroad. The principle of physical seepage is used, and the functions are relatively simple; the electronic functions are relatively complete, but the price is relatively expensive. And there is no automatic lighter in the market to add light detection and mobile watering. In this project, to achieve the basic function of automatic watering, the LCD display is added as a data display module, and the light-sensitive resistor detects the external light intensity.And through the microcontroller output modulated PWM signal to control the stepper motor moving position. Experiments show that after the improvement, the project has increased the function of mobile watering.

Keywords : Automatic detection; Sensor; Light detection; Mobile watering

1 引言

1.1 设计背景

十九大报告指出，要提高保障和改善民生水平，提高人民幸福感。而在现代这个追求快速发展的大背景下，人们的生活经济水平在大幅度提高的同时，人们的生活环境却越来越糟糕，生活与工作压力也与日俱增。而花朵对于现代城市中的一大部分居民都有着特殊的意义，它是人们的“空气净化器”，也是“压力舒缓器”。所以，养花这种休闲方式得到大部分人的喜爱，可以让人们舒缓精神压力以及呼吸到新鲜高质的空气，提升幸福感，响应十九大报告中提高人民幸福感的要求。但是，花朵对于生长环境，尤其是土壤水分有着苛刻的条件，这对养花人提出了很高的要求。而现代社会的人们并不习惯于琐碎的浇花工作，而且忙碌的人们并不能做到及时的给花朵浇水。更重要的是，很大一部分人对于花卉等植物并没有专业的知识与经验，很容易浇水过量而导致植物烂根的结果。

而自动浇花器的出现不仅解放了人们的双手，将人们从每天繁琐的枯燥的培育花朵的工作中解放出来，而且完美的解决了主人由于某些原因不在家时花朵的浇水问题。让人们不再忧心于花朵的浇水问题，也大大提高了花朵的存活率。

自动浇花的发展还能推广到现代花卉的种植农业中，使大规模的自动化种植成为可能。

城市中的花卉销售市场巨大，要培育大量的花卉销售到城市中去，要培养大批的植被通过雇佣人工的批量浇花，显然耗费人力，耗费资金，无法将人类解放，科技的发展就是要解放人类的双手。自动浇花系统还能应用于贵重植物的供水系统中。人工的浇水不能实现精确的浇水，而这些植物的要求是非常高的。若是人工判断失误或者由于浇水的不及时性，就会导致名贵植物的损失。所以，自动浇花系统的研究对于现代社会来说是非常有必要的。

1.2 研究现状

现代人们想通过养花这种休闲方式舒缓工作生活压力、得到放松，但是浇水的琐碎可能会使他们感到更为烦躁。自动浇花器出现的最初目的就是为了解决现代人们种植时琐碎的浇水问题，它是一种面向现代化家庭且适用于快节奏、高质量的生活方式的懒人园艺用品。

国内以前较为流行的是陶瓷材质的自动浇花器。利用简单的渗水原理，能一定程度上解决花朵缺水时的自动浇水操作。这种类型的自动浇花器价格低廉，而且自己也能很轻松的动手操作，性价比很高。但是，它的功能非常稀少，只能满足小范围的低要求的家庭需要。这种类型的自动浇花器虽然不能满足名贵植物的浇水需求，但是也能普遍适用于对水分要求不高的植物。这种类型的浇花器在我国还是得到了很广泛的应用。在我国经济的迅猛发展下，人们的经济水平大幅度提高，生活方式有了巨大的改变，变得更加精致却忙碌。种植的花朵价值也越来越高，价格与越来越贵重。这个时候，之前的简易浇水器就不能满足这些家庭的需要了。国内开始学习和引进国外的一些电子类自动浇水器。这种浇水器的核心硬件是主控制器，它能实现定时浇水的功能，在没人在家的情况下也能达到浇水目的。它的主要操作过程是通过设置浇水时间和间隔时间，达到设定的浇水时间后主控制器给开关发出指令，开关导通，抽水电机开始工作，开始浇水至间隔时间结束。这种电子类型的自动浇花器比起陶瓷材质的浇花器来说，自动程度更高了，实现了定时浇水的目的。但是此类产品价格昂贵，系统集成度低，功能少，实用性不强，无法满足花卉种植用户的更多的实际需求。

国外对自动浇水的研究早已有了很大的发展，但是他们所研究的自动浇花器主要是应用于大批量的种植，例如大棚等地方，不是定位于面向家庭的自动浇花器。国外家用类浇水器是在国内电子类浇水器的定时浇水的基础功能上增加了一些实用的地方，例如加入了传感器模块。可以通过土壤墒情传感器检测土壤湿度从而了解土壤的基本情况，再根据主控制器内设定的程序来决定是否浇水。传感器模块的加入是自动浇花器发展的一大进步，这真正实现了花朵的需要，而不是人为的考虑浇水问题。有了土壤墒情传感器，土壤的湿度上下限值就格外重要。国外的自动浇花系统为此也加入了按键电路模块，为了能方便的手动改变土壤湿度上下限值的设定。这样的操作就避免了在需要修改上下限值的时候去直接修改主控制器中的程序。但是，国外的家用类自动浇花器还是有很大的发展空间。人们对于自动化、智能化的生活的要求还远不止为此，家用的自动浇花系统应该增设更多实用的功能，更贴合于植物的具体生长问题。所以设计出一种面向家庭的小规模、兼具实用性和功能性的自动浇花系统是非常有必要的。

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