电子信息工程自动化 基于单片机的多功能盆栽养殖装置设计

基于单片机的多功能盆栽养殖装置设计1.总体方案设计1.1设计需求分析社会在不断进步，互联网在发展，智能化更接近普通居民的生活，生活水平提高后，物质需求市场趋于饱和，对精神需求市场的需求量逐步增大，在高楼林立的大城市里，绿色的覆盖度并不能让人们满足精神需求，并且长时间面对灰色的混凝土建筑，使人焦躁，压力增大，在家中阳台等地种植观赏性植物可以满足人们一定的精神需求，家中有一抹绿色也使居家时更加舒适。本次设计为基于单片机的家居型智能盆栽系统设计，主要针对人群为盆栽种植爱好者。本系统可以做到对盆栽温湿度进行检测，并且在湿度低于设定的阈值下限的时候，蜂鸣器会发出报警，GSM通信模块给用户手机发出短信报警，同时水泵展开浇水作业，当湿度值高于阈值设定上限时，达到盆栽的需浇水量后，水泵关闭，蜂鸣器停止报警。可以有效的解决当用户因为特殊情况，导致无法给盆栽浇水的问题。并且该系统所选用的器件都具备小型化、便捷化、廉价等特点，对于软件设计方面采用了模块化的设计方法，可以针对不同的客户需求，针对客户的预算情况，有选择性的给系统增加或减少功能模块，从而满足顾客对系统功能的要求或是解决客户预算不足的问题。1.2方案设计要设计的是一个基于单片机的家居型智能盆栽系统，该系统应具备测量精准、操作简单、维护方便、成本低、性能高等特性。想要达到这些要求，就必须在每个步骤都尽量做到比较好的水准，遵循做设计的准则，将可靠性作为第一要求，想要提升可靠性，可以从以下几点入手，例如：提高硬件水准；设计电路合理；采用抗干扰电源等抗干扰设备；进行软硬件的滤波；实现系统的自诊断功能等。在设计这些硬件喝软件的同时，还需要考虑操作是否方便，维修是否容易，尽可能地减少不必要的接口，多采用简洁的方法。选用单片机，不仅是因为单片机体积小，还因为使用单片机成本比较低，性能还很不错。作为一个基于单片机设计的系统，如果想要拥有市场，就必须价格低廉，并且性能优异。因此，在设计该浇花系统时，在保持性能的同时，要尽可能降低成本开销，尽量简化外围的电路，因为硬件开销比软件要大，所以在能用软件功能解决的问题上，尽量不要使用硬件功能去解决。在对使用51系列单片机构建的浇花系统进行了解后，选用了STM32系列的单片机作为主控芯片，STM32系列的单片机与51系列的单片机作对比，它比51系列的功能更多，并且具有更高的运行速度，与此同时，它自身还带有两个AD转换，可以在设计电路时减少2次转换电路，让电路的设计更加简单。并且，51系列的单片机在通信方面、控制功能上，与STM32有着巨大的差距。使用STM32单片机，它拥有5个串口可进行通信，比51系列的单片机多了4个串口，5个串口比1串口使用更方便，在存在多个需要与单片机用串口进行通信的模块时，1串口的51系列的单片机还需要使用双串口模块进行转换，电路复杂，而STM32就可以用多串口的优势，无需使用双串口模块。在STM32系列中，主控芯片最终采用了STM32F103C8T6单片机，并用外部电路达成各部分的功能。其中，主要包括时钟晶振电路、湿度测量电路、温度采集、光照采集、远程数据传输、液晶显示模块、报警模块、按键模块、水泵灌溉。用这个方法得出的智能盆栽系统，单片机体积小，功耗低，成本低的同时，还能有较高的性能。本次家居型智能盆栽系统的结构框图如图1.1所示。图1.1家居型智能盆栽系统结构框图1.3花架设计本次设计的是一个家居型智能盆栽系统，花架作为摆放花盆的空间，对其的设计也需要考虑。为此，设计了一个简易的花架。该花架结构分为三部分，分别为：上层，套管，底部。在整体上，花架是一个高50cm，长宽各30cm的长方体。按设计分为两层结构，第一层距离地面10cm，第二层底部距离第一层30cm，每层的正方形平面一边上，有两根长方体空心铝管与对边相连接，将该正方形分为三等分的矩形，以达到放置花盆的目的。上层与底部的构筑方式相同，在正方形的平面上向外延申出长方体一段为外部的脚，向内则位内切套管内部的圆柱形空心铝管。中间部分的套管是空心长方体，两头贯通，与套管相连后，将上层与底部连接位一个整体，从而构筑出这个简易花架。花架结构图如图1.3所示。图1.2花架结构图2.系统硬件设计本次设计采用STM32单片机构成一个简易系统来完成家居型智能盆栽系统的设计。在考虑所使用的元器件时，优先对价性能、体积、价格、适用性、与其它元器件是否契合等方面进行考虑，所使用的元器件都可用5V电压电源进行供电，供电电流为2A，避免因元器件需求供电电压不同需要加设转换电路。在该单片机浇花系统中，由土壤湿度传感器YL-69先采集湿度信号，并将它转换成为高低数字电平信号，输送至单片机，然后单片机对该数字信号进行处理，用LCD1602显示实时的温湿度值。2.1STM32单片机选型在本次家居型智能盆栽系统的设计中，选用的单片机是STM32F103C8T6单片机。STM32F103C8T6作为一款32位的微控制器，它具有功耗低，性能高的优秀特性，并且作为STM系列的单片机之一，它同时有着十分强大的远程通信功能和控制功能。将它用在本次的智能盆栽系统中，可以提升系统的运行速度，并且，它还拥有自身带有两个AD转换的优势，在设计相关电路的时候，可以用这两个AD转换少设计两次转换电路，让整个系统的电路设计更简易化，且STM32F103C8T6拥有5个串口可进行通信，当处于存在多个需要与单片机用串口进行通信的模块时，拥有5个串口的优势的STM32F103C8T6在串口全被使用前，无需设计双串口模块进行转换。在STM32系列中，STM32F103C8T6它在价格上是比较便宜的，且具备完成本次家居型智能盆栽系统的设计所需要的功能，所以本次设计单片机的选型选中了它。STM32特点：（1）STM32C8T6系列的起振晶部分采用了RTC，低负载的方式，而没有像传统的比较廉价的圆柱晶振；（2）引脚个数为48个；（3）工作频率为72MHZ；（4）具有3个普通定时器和1个高级定时器；（5）具有2个2位/16通道的ADC模数转换；（6）使用了3.3V稳压芯片，可以保证最大输出300MA电流；（7）支持ST-LINK和JTAG调试下载；存储资源为64kbbyteFLASH和20byteSram。STM32F103C8T6单片机实物图如图2.1所示：图2.1STM32F103C8T6实物图2.2GSM通信模块选型本次家居型智能盆栽系统设计采用的通信模块为SIM800A，此模块具有体积小，价格低廉，发送短信时间快等特点，被广泛的运用在通信设置中。当检测到的温湿度值超过设定值时，STM32单片机就会通过SIM800短信模块发送到设定的手机号上，但在发送短信后，会产生一个较大的反向电流，可能会对芯片造成损坏，故，于电路中接了一个二极管防止发生这种情况。电解电容为850UF，为发送短信提供了足够的条件，通信方式采用的是串口通信。GSM通信模块电路原理图如图2.2所示。图2.2GSM通信模块电路原理图2.3土壤湿度传感器选型土壤湿度传感器，即测定土壤的湿度后，能将它按转换为可用信号的器件。本次家居型智能盆栽系统设计中采用的湿度传感器是土壤湿度传感器YL-69，它适用于检测土壤湿度，能与单片机直连，由单片机检测高低电平测量土壤湿度。土壤湿度传感器YL-69的特性：（1）表面镀镍，感应面积加宽，导电性能高，不易生锈，寿命长；（2）可以宽范围控制土壤的湿度，通过AD进行模数转换；（2）接线简单；（4）设有固定螺栓孔，方便安装。土壤湿度传感器电路原理图如图2.3所示。图2.3土壤湿度传感器电路原理图2.4温度传感器选型本次家居型智能盆栽系统设计选用的温度传感器为温度传感器DS18B20，它作为一款由美国DALLAS半导体公司推出的数字温度传感器，它采用了单总线技术。它的主要技术特性如下：（1）具有独特的单线接口方式，即微处理器与其接口时仅需占用1位I/O端口；（2）支持多节点，使分布式多点测温系统的线路结构设计和硬件开销大为简化；（3）测温时无需任何外部元件；（4）除了外部供电方式外，还可以通过数据线供电，具有超低功耗工作方式；（5）测温范围为-55~+125℃，测温精度为±0.5℃；（6）温度转换精度9-12位可编程，能够直接将温度转换值以16位二进制数码的方式串行输出。12位精度转换的最大时间为750ms。DS18B20温度传感器的输出方式为数字输出，并且它有占用I/O端口少的特性，使用DS18B20温度传感器可以有效地缩减系统占用空间，也使可靠性得到了一定程度的提高。DS18B20的电路原理如图2.4所示。图2.4DS18B20的电路原理DS18B20温度传感器它的结构分成四个部分：64位光刻ROM数据存储器；温度传感器；非易失性电可擦写温度报警触发器TH和TL；非易失性电可擦写设置寄存器。DS18B20温度传感器采用了单总线技术，对外只有一根可作为I/O总线的DQ线，所以它加上VDD和GND两个电源引脚，总共只有3个电源引脚。在DS18B20温度传感器中，含有两个温度系数不相同的振荡器，分别为低温系数振荡器和高温系数振荡器。温度的高低会影响DS18B20温度传感器里的振荡器的频率，反之，通过振荡器的频率，DS18B20温度传感器就可以得出此时的温度。2.5光照强度传感器选型本次家居型智能盆栽系统设计中使用的光照传感器是BH1750FVI，它其中含有的光敏元件是光敏二极管PD，光敏二极管PD在不同的光照强度下，会产生出不同大小的电流，对这个电流大小的变化，使用运算放大器AMP，可以将电流大小的变化转化成为电压波动的变化，从而更容易对其进行测量。BH1750FVI中有模数转换模块，可以将电压信号转变为数字信号，再通过总线传输给单片机处理。总线由PHILIPS公司设计，多用于主控制器和从器件间的主从通信，适合在小数据量场合使用，传输距离比较短，并且在任意时刻可以有多个从机，却只能有一个主机。光照强度传感器的电路原理图如图3.5所示。图2.5光照强度传感器电路原理图2.6显示模块电路设计在本次的设计中，选用了LCD1602液晶显示屏所谓显示模块的显示器，它作为一款常用的点阵型液晶显示模块，可以在屏幕上显示出两行字符，且只要花费10几元左右就能买到，它的主要功能为:显示数字、专用符号和图形。显示模块这个部分只要将经过单片机处理过后的数据显示出来就能完成工作，且，它的电路设计简单，将单片机一个8位I/O接口与它的8位数据段连接，再用三位控制口分别与液晶模块的RS、R/W、E相连接，就完成了这个模块的连接。LCD1602电路原理图如图2.6所示。图2.6LCD1602电路原理图LCD1602的引脚功能如表1.1所示：表1.1液晶显示模块的部分引脚接口说明如下：（1）液晶1,2端为电源；15,16为背光电源；为防止直接加5V电压烧坏背光灯，在15脚串接一个10欧姆电阻用于限流。（2）液晶3端为液晶对比度调节端，通过一个10k欧姆电位器接地来调节液晶显示对比度。首次使用时，在液晶上电状态下，调节至液晶上面一行显示出黑色小格为止。（3）液晶4端为向液晶控制器写数据/写命令选择端，接单片机P2.0口。（4）液晶5端为读/写选择端，接单片机P2.1口。（5）液晶6端为使能信号，是操作时必须的信号，接单片机的P2.2口。LCD1602基本操作时序:（1）读状态输入：RS=L,R/W=H,E=H输出：D0~D7=状态字（2）读数据输入：RS=H,R/W=H,E=H输出：无（3）写指令输入：RS=L,R/W=L,D0~D7=指令码,E=高脉冲输出：D0~D7=数据（4）写数据输入：RS=H,R/W=L,D0~D7=数据,E=高脉冲输出：无2.7水泵驱动电路设计继电器是水泵的一个重要的组成部分。继电器器件是一种用于电子过程控制的元器件，它主要具有自动控制整流系统(有时又称较小输入电流回路)和被自动控制整流系统(有时又称较大输出电流回路),通常广泛应用于自动控制整流电路中，它实际上也就是用较小的输入电流信号去自动控制较大输出电流的一种“自动开关”。故在控制电路中主要起着自动电压调节、安全自动保护、转换控制电路等重要作用。在水泵的电路系统中，继电器由8050型号的三极管进行驱动，在阈值超过了设定的值的时候，单片机会将低电平跳变成高电平，使三极管导通，继而电路断开使电气室被电源吸合，继电器在这是起到一个开关的作用，可以驱动负载。水泵驱动电路原理图如图2.7所示。图2.7水泵驱动电路原理图2.8报警模块电路设计蜂鸣器是用直流电压供电的一体化结构的电子讯响器，主要分为压电式和电磁式两种。压电式蜂鸣器的主要构成部件有：谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器、共鸣箱、外壳等。上电后，多谐振荡器起振，输出音频信号，阻抗匹配器就会推动压电蜂鸣片发出声音。电磁式蜂鸣器的主要构成部件有：振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片、外壳等。上电后，振荡器会产生音频信号，然后音频信号会通过电磁线圈，让其产生磁场，并与磁铁产生相互作用，在它们之间的振动膜片会在这股作用力下，发出周期性的声音。蜂鸣器报警电路是此次采用的报警电路，它通常的工作电流比较大，在本次家居型智能盆栽系统的设计中，得外加一个电流放大电路，才能达到蜂鸣器的工作电流，即加一个三极管，放大通过蜂鸣器的电流，使蜂鸣器能起到报警作用。设计蜂鸣器的电路时，5V电源接蜂鸣器正极，蜂鸣器的另一端接到三极管的集电极，单片机的一个管脚通过与门控制三极管基极。管脚的高低决定了三极管是否导通，管脚低，三极管导通，蜂鸣器报警；管脚高，三极管截至，蜂鸣器不报警。蜂鸣器报警电路电路原理图如图2.8所示。图2.8蜂鸣器报警电路电路原理图3.系统软件设计本次系统的软件设计，使用的编程语言是C语言，主要使用编程软件为Keil，在设计本系统的软件时，将按各功能模块分类，一一进行源程序的编写。3.1软件设计所用工具要完成本次的家居型智能盆栽系统的设计，程序的编写是必不可少的。在本次的浇花系统设计中，主要使用的单片机编程软件为Keil。KeilC32它是由美国的KeilSoftware公司出品的32系列兼容单片机C语言软件开发系统，将C语言和其它的汇编语言互相比较，C语言在各种软件开发功能上、结构性、可读性、可维护性上，都有特别大的优势，并且，C语言要比其它的汇编语言更加简单，更容易学。Keil则为C语言提供了一套里面含有c语言脚本编译器、宏汇编、连接器、库数据资源管理和一个功能强大的整合软件开发仿真器和软件调试器等在内的完整整合软件开发应用解决方案,通过一个完全面向集成式的软件开发应用环境将这些组成部分完美地组合在一起。3.2软件设计思路在本次家居型智能盆栽系统的设计中，采用了结构化和模块化的设计方法。考虑到该系统面对的客户群体，可能会有觉得系统功能含有不必要功能，也可能对系统功能不够完善感到不满，采用结构化和模块化的设计方法，可以方便的对功能进行缩减，也可以方便的对功能进行扩展，针对不同的客户，可以给出多种不同的选择。本次设计主要使用的编程语言为C语言，它是最为基础的一门编程语言，十分简单、易懂。在该家居型智能盆栽系统中，湿度传感器会对被测的盆栽里的土壤进行数据采集，并将其转换成二进制值后，传输给单片机，单片机收到数据后对其进行处理，从而获得精确的实际采样数据，再将其传输给液晶显示器，由液晶显示器显示出来。同时，我们也对湿度值设定了阈值，当它低于设定的最小值，或是高于设定的最大值时，会由蜂鸣器发出报警。软件设计流程图如图3.1所示.图3.1软件设计流程图3.3DS18B20温度检测模块设计上电后，温度传感器DS18B20进行工作作业，对被测盆栽的温度进行检测，检测到实时的温度的时候，将其按照一定的规律进行变换后，转变成为温度电信号或者按需求转变成为其他形式所需要的信息进行输出，从而可以更好地达到设计所需要的要求。DS18B20温度传感器可以将检测到的温度值以数字信号的形式输出给单片机，单片机内部计算后得出此时的温度，之后显示在LCD1602液晶显示器上。温度检测流程图如图3.3所示：图3.2温度检测流程图3.4GSM通信子程序设计AT指令集是从TEC(TerminalEquipment)或DTE(DataTerminalEquipment)向TA(TerminalAdapter)或DCE(DataCircuitTerminatingEquipment发送的通过TATE发送AT命令来控制MS(MobileStation)的功能与GSM网络业务进行交互，用户可以通过AT命令进行呼叫短信电话本数据业务补充业务传真等方面的控制。下面是一些短消息相关的常用AT指令：目前，发送短消息常用Text和PDU(ProtocolDataUnit，协议数据单元)模式。使用Text模式收发短信代码简单，实现起来十分容易，但最大的缺点是不能收发中文短信；而PDU模式不仅支持中文短信，也能发送英文短信。所以此处使用PDU模式来收发短信。PDU模式收发短信可以使用3种编码：7-bit、8-bit和UCS2编码。7-bit编码用于发送普通的ASCII字符，8-bit编码通常用于发送数据消息，UCS2编码用于发送Unicode字符。该模块集射频电路和基带于一体，提供标准的AT命令接口，为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输。首先使用命令“AT+CMGF=0<CR><LF>”来选择PDU模式，比如SMSC(短信中心)号码是+8613800471500，对方号码消息内容是：“你好”。则手机发送的PDU串是0891683149178790F6000800064F60597D0021。STM32单片机利用AT指令控制GSM模块，将传感器检测到的数据传送出去。当系统进行初始化后，系统会检测实时湿度是否超出设定的湿度阈值。如果检测到的湿度超出所设定的阈值，STM32单片机会立即通过串口发送一个高电平信号到GSM模块，使GSM模块发送报警短信给预定要接受该短信的智能手机，同时蜂鸣器进行报警。关于短信的常用AT指令如表3.2所示。表3.2短信常用AT指令 3.5土壤湿度检测模块设计在本次的家居型智能盆栽系统的设计中，所选用的湿度传感器是土壤湿度传感器YL-69。在上电后，湿度传感器首先进行了初始化，之后，开始对被测盆栽的土壤进行湿度的检测，再通过数模转换对所检测到的湿度信号进行处理，将其转换成为数字量，最后，传输给单片机。土壤湿度检测流程图如图4.5所示。图3.3土壤湿度检测流程图3.6液晶显示模块设计在本次家居型智能盆栽系统的设计中，液晶显示模块选用了LCD1602液晶显示屏，。上电后，LCD1602开始进行系统的初始化操作，将屏幕清零，并且将内部存储全部清空。然后开始与单片机STM32进行双向通信，屏幕开始显示初始化内容。STM32单片机可以控制显示屏的亮度和显示屏所显示的内容，在延时了一定的时间以后，会将由其它传感器检测到的数据显示在液晶显示屏上。在系统设置温度的报警值上下限的时候，可以使用按键对设定值进行加或减，根据需求，按实际情况设定报警值。单片机操控写入引脚写入要显示内容的命令。之后显示屏执行指令，将内容显示出来。LCD1602显示流程图如图3.4所示：图3.4LCD1602初始化流程图3.7按键模块设计按键的电路仅仅拥有四个引脚，并且，把这四个引脚分为两对，每对引脚的功能相同，所以，在连接按键的电路的时候，只需要使用其中的两个不同功能的引脚就可以了。按键的工作原理很简单，就只是对一个信号是高电平或是低电平进行一个简单的检测。当按键处于被按下的状态时，单片机引脚的IO口会检测出低电平，通过对IO口的电平特性进行改变，就可以在一定程度上控制设置好的相应的功能。按键相对应的程序也特别简单，只需要对按键是否按下进行一个判断，然后再执行对应的函数即可。本次设计中使用了三个按键，它们分别表示加、减和确定三个功能。按键程序流程图如图3.5所示：图3.5按键设置子程序3.8蜂鸣器报警模块设计对蜂鸣器报警模块的设计，要时刻用设定好的湿度阈值与实测湿度值比较，在主程序执行之后，报警子程序会一直对实际的湿度值进行检测，与事先设定好的温度阈值作对比，检测实际温度值是否超出设置的阈值，当判定实际湿度值超出阈值时，由蜂鸣器报警，同时，会发送报警短信到对应的智能手机上。蜂鸣器报警的报警流程图如图3.6所示：图3.6报警流程图4.系统调试系统的调试主要分为硬件调试与软件调试两个部分。在硬件和软件的调试过程中，我们可以找出本次设计时，没有考虑到的问题，及时发现并趁早解决，避免完成设计后才发现中间的问题缺陷，需要推到再来的问题。4.1硬件调试购置完所需的所有元器件后，从快递代领点将元器件领出后，拆包检查各元器件是否是所订购的元器件，并检查外表是否损坏，其后再对元器件功能进行检查，避免出现元器件损坏影响功能的情况发生。当检查完毕，确定没有问题后，就可以开始按照预先设计的原理图开始进行组装。组装时，要求能做到元器件放置的位置合理，整洁，最好导线避免太乱，方便后期检查，修改。同时，在安装时要注重安装的顺序，一级一级地安装，避免发生安装了上一级后，无法方便地安装下一级。并且，在整个电路板焊接时，要非常细心，仔细地考虑整体布局布线会不会对各模块的功能造成干扰，还要避免因为焊接熟练度不高，造成虚焊现象，使模块功能缺失。为了尽可能地降低成本，多使用一些常见且不是很贵的元器件，同时，尽可能地简化电路，防止因电路复杂产生不必要的开销。安装的具体的步骤如下：（1）准备好安装时所需的各元器件，按一定顺序摆放好，方便取用。（2）按预先设定好的方案，将各元器件按位置安装，并连接。（3）根据购置时商家给的说明书，或百度的器件说明，了解各组件工作原理，对各模块进行相关功能的调试工作。（4）将每一个小模块编写成单独的源文件调试，在确定各模块正常运作后开始统合。（5）将各功能模块进行统合后，进行综合调试，此时需注重细节，尽可能降低出错率。硬件安装过程如图4.1所示。（a）硬件位置布局（b）成品图图4.1硬件安装过程图片在花架的设计时，最初采用的花架设计得体积太大，并不适合小型化的观念，然后对花架的设计进行了修改，考虑到便携性和可拆卸的元素，构想了一个高50cm，长宽都为30cm的小型花架，它全部由可拆卸的长方体状的空心铝合金构成，其中有一些对穿的孔洞，便于拼接时采用螺丝与螺帽对整个花架进行固定。但在实际去铝业定制店面与老板协商时，因为比较费工夫，铝业的老板或是不接这一门生意，又或是价格太高。最终，在和一位铝业老板磋商时，对花架的设计又进行了一次更改，将全可拆卸的长方体空心铝管换掉，把整个花架分成了三个部分：上层、套管、底部。上层与底部，以在它们中间的套管的形式互相连接，从而构筑成一个整体。花架组装图如图4.2所示。(a)花架组装过程图（b）花架组装完成图图4.2花架组装图在调试LCD显示模块的时候，因为LCD1602在直接加5V电压的情况下，可能会对背光灯造成损坏，所以加了一个10欧姆的电阻限流。在第一次使用LCD1602时，还需要先让其处于上电状态，再将液晶显示屏上面那一行调整到显示出黑色的小格子。在调节蜂鸣器时，蜂鸣器的正极端需要连接在5V的电源上，另一端则与三极管的集电极相连接，由于它需要的电流比较大，所以需要给它加上一个电流放大电路，也就是给它外加上一个三极管，在选用三极管时需要注意，需选用PNP型号的三极管，不然会因为电流太小，蜂鸣器无法正常工作。并且，虽然设置了检测光照的模块，但在盆栽采光不足的情况下，并得不到有效地解决。虽然考虑过使用日光灯进行补光的解决办法，但是考虑到实际情况，如果加上日光灯对整个系统的体积影响有一些大了，所以对这个方案予以放弃。4.2软件调试该家居型智能盆栽系统设计了浇花功能，湿度检测功能，温度检测功能，蜂鸣器报警功能，GSM通信功能等。其中，用STM32单片机作为该系统的工作处理器的中心，土壤湿度传感器是这个系统的关键。土壤湿度传感器，在系统中主要作用是检测被测土壤的湿度，它可以检测较宽的土壤湿度，并反馈给单片机，由单片机判定湿度是否低于阈值，是否需要报警，当湿度低于阈值时，可驱动水泵，进行浇水作业。该家居型智能盆栽系统软件设计使用的主要编程语言是C语言，使用Keil软件对设计程序完成编写，先按功能模块进行划分，把每一个模块当作一个子程序进行编程，分模块开始进行程序调试工作，确定一个模块编程无误后，再在这个基础上，添加一个模块，进行两个模块一起的调试，依此类推，逐步给程序添加模块，直到将预设的功能全部实现为止。（1）在设计这个家居型智能盆栽系统的时候，最开始时，对于远程控制模块，是想使用APP来进行远程控制的，但是在找资料学习制作APP，以及将APP与单片机实现连接的过程中，发现虽然简易APP的制作不是很难，但是对怎么进行APP与单片机连接的问题没有办法解决，然后经过考虑，使用GSM通信作为远程通信手段。在对GSM通信模块进行调试的阶段，由于需要给SIM800A插入一张移动电话卡作为发送端，由于卡槽属于中卡卡槽，而现在电话卡几乎都是小卡，面临一个小卡插入位置的问题，在最初进行调试的时候，因插入小卡的位置不正确，导致该模块无法正常运行，最终和购置配件的店家询问后，得知插卡位置解决了这个问题。SIM800A模块中，它自带一个小的指示灯，指示灯闪烁的速率代表着模块是否正常运作，当指示灯快速闪烁时，表示该模块还处于初始化阶段，或是非正常运作；当指示灯闪烁变慢，代表模块正常运作。SIM800A调试图如图4.3所示。图4.3SIM800A调试图（2）在对湿度传感器YL-69进行调试时，由于调试阶段传感器暴露在空气中，检测湿度会显示为1%，低于设定的湿度阈值，触发报警模块，产生噪音，给用户手机发送短信，干扰调试，对这个问题，使用湿纸巾包裹住YL-69后，得到了正常解决。湿度传感器YL-69触发报警图如图4.4所示。（a）湿度传感器YL-69测试湿度图（b）用户手机接受报警短信图图4.4湿度传感器YL-69触发报警图在调试水泵时最初使用笔记本作为供电电源，水泵只能在启动后向低处进行浇水作业2）换使用5V1A的充电头进行供电后，情况稍微好转，但输水效率不高，检查后，发现使用水泵功率较高，需使用5V2A的充电头进行供电。3）换用5V2A的充电头后，水泵正常运转，浇水速率大幅提升。在温度模块调试阶段中，用温度计与DS18B20温度传感器测试值进行多次对比，取平均差值，得出该器件的实际误差值在±0.24℃。测试数据如表4.1所示。温度对比测试图如表4.5所示。表4.1温度测试数据（a）DS18B20测试温度（b）天气温度计测试温度4.5温度对比测试图5.总结与展望5.1总结对于本次的浇花系统的设计，在此作一个总结。本次家居型智能盆栽系统的设计主要是为了解决在特殊情况下，盆栽种植者无法给盆栽进行浇水的问题。主要以单片机作为核心处理器，用单片机加上其它功能模块组成一个小型系统，该系统中最重要的部分是湿度传感器，它能对盆栽的土壤湿度进行检测，通过与设定好的湿度阈值进行比较，判定盆栽是否需要浇水，当判定为需要浇水时，配合水泵、蜂鸣器等模块，在发出报警的同时，水泵开始浇水作业，解决浇水问题。完成本次家居型智能盆栽系统的设计，在过程中可以找到很多设计时的不成熟之处。最初，对本次设计提出的要求特别高，并没有充分地考虑自己的个人能力问题，在设计预案中需要运用到部分没有学习过的知识，设置了一个相对很高的目标，在设计的过程中，由于知识存储量的不足，需查询的资料很多，在查询了相关的资料后，结合实际情况进行分析，放弃了在光照不足时，使用日光灯进行补光的构想，在对简易app制作的视频进行了学习后，没有考虑到怎么将app与单片机连接，在对相关知识进行学习后，采用了学会的其它的替代方