基于单片机智能自动浇花控制系统设计毕业设计论文

西南交通大学希望学院本科毕业论文（设计）中文题目基于单片机智能自动浇花控制系统设计英文题目Basedonthedesignofmicrocontrollerintelligeautomaticwateringcontrolsystem选题编号系（部）专业学生姓名学号指导教师完成时间[9]。3.4.2液晶显示器1602LCD1602液晶屏驱动电路模块的作用是将显示字符的ASCII码写入内部的显示数据存储器,通过LCD液晶屏显示该字符。LCD液晶显示电路如图3.8所示：图3.8LCD液晶显示电路选用的LCD具有14条引脚线,其各引脚的作用如表3.1所示：表3.1引脚作用表编号符号作用编号符号作用1VSS电源地信号8D1数据口2VDD电源信号9D2数据口3VEE对比调整电压10D3数据口4RS寄存器选择端11D4数据口5RW数据命令选择端12D5数据口6E使能端13D6数据口7D0数据口14D7数据口在LCD上，每一个字符由一个点阵构成，编程显示时，只需将相应的点设置为1即可。每一个字符点在接收到显示讯号后，仍保持原来的色彩与亮度，并持续发出光亮。因此，选择液晶显示器可改善影像显示效果，且无闪烁现象。3.5按键电路设计

本设计使用了按键电路，其关键线路包括：K1工作键；K2调整按钮“+”；K3调整按钮“-”，此装置为独立按钮。这种触摸式的键就像一个电子开关，它的工作原理很大程度上取决于它里面的一个金属块。在初始化状态下，MCU的关键管脚处于高电平状态。在按压按钮时，MCU的有关引脚从高电平变成低电平，并在此按钮的作用下运行，因此，可以利用按钮来人工设定温度数据。按键电路如图3.9所示。图3.9按键电路3.6系统主程序土壤湿度检测与自动灌溉系统流程图如图3.10所示。按照绿化树种对土壤水分的要求，预先确定了一定的水分含量，比如30%，通过对土壤湿度传感器的实时探测，并与预先设定的湿度进行对比，从而实现对水分的控制。本系统主要流程图如图3.10所示：开始开始结束结束 图3.10系统流程图3.7中断子程序在STC89C52单片机上建立了一个中断机制，并通过这种机制实现与外部设备之间的通信。“中断”是一种在运行某个程序的时候，因为某些原因（比如发生了什么事情，或者有什么特别的要求），导致一个已经运行了很久的程序突然停止运行，转而开始另一个相关的进程，并且在完成了这些进程之后，又重新回到原来被中断的进程上，重新开始新的进程。3.8显示子程序LCD1602液晶显示器可以显示出16*2个字符，这些字符都是来自于它自己原本就有的字符库里面的，当系统给显示器传达显示指令的时候，首先显示器就要进行判忙处理，为的是怕主控系统传达过多指令使显示器出现故障。当显示器空闲的时候，控制器要先对字符的位置进行设置，设置之后才能进行下一个步骤，根据之前设置好的湿度范围以及日期等信息显示出来。代码如图3.11所示：图3.11显示代码图3.9定时器部分定时装置采用STC89C52单片机作为控制中心，利用软件设定来完成特定的动作。通过按键开关，可以对灌溉时间进行设置，由共阴数码管来显示，当时间在所设置的灌溉时间之内时，进行灌溉。如果不是，则不进行灌溉。代码如图3.12所示：图3.12定时器代码图

4系统实现4.1开发环境本系统基于Proteus开发，对于运行环境要求比较低，如表4.1所示：表4.1系统所需软、硬件环境硬件环境软件环境CPU：4.0G以上操作系统：Windows10以上版本内存：2GB以上软件：Proteus；版本：7.8以上硬盘：50GB以上Web服务器：Tomcat7.0以上版本浏览器：GoogleChrome4.1.1仿真软件ProteusProteusISIS是一种专门绘制原理图的应用工具，对于那些工作中需要绘图的人来说，这款软件的受欢迎度远超同类型的其他软件，因为其操作起来并不复杂，而且能实现的功能非常多，既可以仿真，又可以分析一些期间的模拟，还可以用作电路的集成，完全能应付使用者们的日常需求。1.打开Proteus软件。2.在file的菜单下面有一个叫做opendesign的选项，在里面可以找到任何我们想要的元器件，如果我们想要按照自己的要求来给元器件命名或者赋值的话，我们单机左键就可以了。当我们把所有我们需要的元器件找出来之后，就可以根据我们事先设计好的电路图连接起来，最重要的就是要记得点击保存按键，不然我们所有的努力就都白费了。3.用Keil编译好之后并未结束，要记得双击单片机，随后将会弹出对话框，然后打开编译产生的文件，最后还要记得保存。4.最后，点击运行按键，让系统进行仿真指令，这样就可以得到正确的结果了。4.2硬件实现硬件调试的流程如下：1.硬件自检在硬件制作完成之后，首先应该进行硬件自检。通过使用万用表和示波器等工具，检查电路板上的元器件，确认连接、电压等参数是否正常。2.逐步调试开始逐步调试电路。应该从最简单的部分开始，逐渐增加复杂度。此外，还应该先进行基础功能的调试，如电源、时钟等信号的输出和检测。3.调试后的确认在调试完成后，应该重新检查电路板的每一个部分，以确保所有的部件都是可靠的。同时，还应该进行额外的测试，以确认整个电路板的功能正常。总之，硬件调试需要谨慎、细致，需要遵循一定的流程和注意事项。只有对每一步都精心把握，才能保证最终的调试结果达到预期。4.3功能模块实现自动浇花系统软件设计包括温湿度检测模块设计、时间设置模块设计、阈值调节模块、手动自动切换模块设计四个部分的程序设计。4.3.1温湿度检测模块程序的实现温湿度检测模块程序设计主要实现以下功能：用于检测花盆土壤湿度的传感器模块，能够实时监测土壤湿度，根据需求自动浇水。将温湿度传感器产生的模拟信号转换成数字信号。实现温湿度检测功能的仿真图如图4.1和图4.2所示：图4.1温度检测仿真调试图图4.2湿度检测仿真调试图具体的实物效果图如图4.3所示。图4.3温湿度实物调试图4.3.2时间设置模块的实现时间模块主要实现以下功能：显示当前时间，设定浇水的时间，可以按照一定的时间间隔来进行自动浇水，达到定时浇水的效果。实现时间设置功能的仿真图如图4.4所示：图4.4时间设置仿真调试图具体的实物效果图如图4.5所示。图4.5时间设置实物调试图4.3.3阈值调节模块的实现阈值调整模块主要实现如下功能：通过设置两个按钮来调整阈值，按钮要求为上、下两个按钮，并设置调整幅度。实现阈值调节功能的仿真图如图4.6所示：图4.6阈值仿真调试图具体的实物效果图如图4.7所示。图4.7阈值调节实物调试图4.3.4手动自动切换模块的实现手动自动控制切换模块主要实现以下功能：设定按键进行控制方式的转换功能，分别是手动模式和自动模式，设定自动运行时间。实现手动自动切换功能的仿真图如图4.8和图4.9所示：图4.8手动模式仿真调试图图4.9自动模式仿真调试图具体的实物效果图如图4.10和图4.11所示。图4.10手动模式实物调试图图4.11自动模式实物调试图Proteus仿真测试结果和实物测试结果表明，自动浇水系统能正常实现所有功能。5系统测试5.1测试计划5.1.1软件测试KeilC51是一款兼容单片机的C语言开发软件，这款软件使用的语言是根据传统意义上的C语言来开发的，但是这款升级版能提供更多的函数和开发工具，而且功能也比之前的齐全，结构更加合理，系统的维护也更加方便，所以深受商家们和使用者们的喜欢。测试结果如图5.1所示：（1）输入程序，保存.C文件；（2）按照硬件接线图指示进行接线；（3）联机后进行编译；（4）修改语法错误，然后进行存盘；（5）编译后进行文件的传送，并运行；（6）运行，进行调试，直至达到设计要求。图5.1程序运行图5.1.2测试环境测试环境如表5.1所示：表5.1测试环境客户端软、硬件配置备注硬件软件ACPU：P42.66GOS：Windows10内存：1GMSN7.5硬盘：160G浏览器：GoogleChromeBCPU：P42.66GOS：Windows11内存：4GMSN7.5硬盘：520G浏览器：Edge5.2功能测试本次功能测试主要测试系统的显示模块，存储模块，温湿度调节等模块。如表5.2所示：表5.2功能测试用例表编号测试项描述/输入/操作期望结果实际结果1液晶屏幕显示时间显示接通电源屏幕亮起显示时间与期望符合2温湿度显示接通电源屏幕显示当前温湿度与期望符合3更改温湿度阀值更改温度阈值屏幕亮起，控制按键加减温度可以更改温度与期望符合4更改湿度阈值屏幕亮起，控制按键加减湿度可以更改湿度与期望符合5复位电路复位液晶显示屏显示按下蓝色复位按钮在此按下屏幕熄灭后亮起并显示当前时间和温湿度与期望符合6掉电存储突然切断电源后数据是否消失不关闭系统的情况下断开电源后再接通电源屏幕亮起并保留之前数据与期望符合7更改光照强度阈值更改光照强度阈值屏幕亮起，控制按键加减光照强度可以更改光照强度与期望符合8切换控制模式自动模式屏幕亮起，控制按键选择自动模式进入自动控制模式与期望符合9手动模式屏幕亮起，控制按键选择手动模式进入手动控制模式与期望符合5.3测试结论本系统经过功能测试和兼容性测试后，各个模块的功能正常运行，达到了系统设计时的预期结果，测试过程中发现了一些问题并对问题及时做出修改，软件运行更加可靠、稳定。最终得到了符合要求的高效率的自动浇花控制系统。

6总结与展望6.1总结此设计盆花自动灌溉系统参照自动浇花器的工作原理，利用现代传感器技术及单片机控制技术，组成了一个土壤温湿度采集与控制系统。然后通过计算机控制，实现了对喷灌装置的两种控制。该自动喷灌系统由三大模块组成，即：土壤温度和水分的检测与显示，自动喷灌以及自动补水。对土壤温湿度进行检测和显示，用温湿度传感器作为感应元件，被检测到的土壤温湿度值输入单片机，由单片机的输出到液晶显示屏显示，并且这个含水量还可以作为对花盆进行灌溉的一个参考。在此基础上，本文提出了一种基于温度、水分、温度等参数的灌溉系统。将其设计成了两个部分：一个是智能灌溉，另一个是人工灌溉：智能灌溉部分是用单片机程序来设置灌溉湿度的上下限值，并将其与SHT-11打入单片机的土地水分含量进行对比。如果传感器探测到的水分含量小于该设置的下限值，那么单片机就会输出一个信号来控制电磁阀开启，从而进行灌溉；如果水分含量大于该设置的上限值，那么就会由单片机输出一个信号来控制电磁阀关闭，从而停止灌溉；其中，人工部分是由单片机从时钟芯片DS1302中读取每月和每日的实时时刻，并利用软件程序来设置定时灌溉的时间和水量。在这次的毕业设计中，我对微型计算机控制的智能系统有了更深的认识。同时，它也让我对控制系统的设计有了更深入的了解，让我了解到了许多在设计时需要考虑的问题。比如实用性，成本，安装方式等等。6.2展望51单片机智能浇花系统是一种智能化的花卉养护设备，能够通过对植物土壤湿度、日照、温度等环境参数的检测和分析，自动调节水源的供应和浇水的时间，保证植物的良好生长。智能浇花系统在未来将变得更加普及和智能化。以下是可能的展望：1.更加智能化的控制：未来的智能浇花系统将能够更加智能地控制浇水的时机和量，能够根据天气情况、土壤湿度、植物种类等多种因素来确定最佳浇水时机和浇水量，减少浪费水资源的情况发生。2.联网和远程控制：未来的智能浇花系统将能够通过网络与其他设备或者平台进行联网，比如说智能手机或者智能家居系统，用户可以通过这些设备来控制智能浇花系统，实现远程控制和监控。3.智能学习和适应性：未来的智能浇花系统将具备更高的智能学习能力，能够根据植物的生长状况、环境因素的变化等情况来自我适应和改进，从而为植物提供更为精确和有效的浇水服务。4.环保和可持续性：未来的智能浇花系统将会更加注重环保和可持续性，可以使用更为环保和可再生的能源源头，例如太阳能或者风力发电，减少对传统能源的依赖，从而实现更为可持续的发展。同时，也可以使用更为环保和易于降解的材料来替代部分传统材料，减少对环境的污染和损害。总的来看，未来的智能浇花系统将会更加智能化、高效化和可持续化，为人们的生活和环境提供更为优质和可持续的服务。

参考文献宋小令.家庭花卉智能灌溉系统的设计与实现[D].重庆三峡学院,2019.苑新宇,马淑香,艾志杰.全自动智能花盆的设计与实现[J].信息技术与信息化,2017(05):35-37.袁闻杰,宋朝伟,刘源,徐志伟.基于单片机的自动灌溉浇花装置设计[J].电脑知识与技术,2020,16(07):279-280.俞纪良,刘壮林,范海平,曾孟佳.基于单片机的自动浇花系统设计[J].电子设计工程,2022,30(18):11-15.戴永翔,朱勇.一种基于单片机的车用电池容量检测系统[J].阜阳师范学院学报(自然科学版),2011,28(03):46-49.蔡振江.单片机原理及应用[M],北京:电子工业出版社,2008.林伸茂.8051单片机彻底研究[M],北京:中国电力出版社,2007.程志强.单片机原理与应用课程教学的改革与创新[J].高校实验室工作研究,2014,14(2):104-105.李红刚,张素萍.基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计[J].国外电子测量技术,2014,33(4):62-67.郭清,王元昔.霍尔传感器在直流电机转速测量中的应用研究[J].传感器与微系统,2011,30(7):54-56.YuZH.DesignofIntelligentandLowCostTransducerbasedonthe51SoC[J].MicrocomputerInformation,2008,24(8):123-125.毛兴武.新一代绿色光源LED及其应用技术[M],北京:人民邮电出版社,2008.谢完成,戴瑜兴.一种新的基于霍尔传感器的电流测量方法[J].电子测量与仪器学报,2012,26(8):705-710.郑三婷,白燕燕,胡晓霞.浅谈数字电子时钟的设计及应用[J].电子制作,2015,(5Z):90-91.赵克中.磁力驱动技术与设备[M],北京:化学工业出版社,2003.HeYC,DengM,ZhangQS,etal.TheLEDDotMatrixControlTechnol