摘 要本课题在当前自动浇花器系统的研究基础上，提出了一种可以通过AT89C51单片机作为主控来实现的一款新型自动浇花器控制系统，在其内部使用了新型模块YL-69土壤湿度传感器、DS18B20温度传感器等作为核心部分，构建了其硬件框架结构，实现了土壤温湿度准确检测并且快速制定出花卉浇水计划等功能，经过了系统仿真以及专业仪器测量发现这款系统的实现大大降低了目前相关产品的总体功耗，在硬件上由于大多数使用的都是新型并且价格低廉的芯片模块，大大压缩了总体系统的生产成本。本系统最终经过了多方面的测试和发现问题后的不断改进完善，最终呈现出了很高的实用性，推向市场后将淘汰大量现有相关产品。
目录
一、 引言 1
（一） 智能浇花技术的发展背景 1
（二） 土壤湿度检测的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 常用单片机的比较与选择 3
（二） AT89C51单片机介绍 3
（三） 土壤湿度传感器 4
（四） LCD1602型显示器概述 5
（五） 温度传感器简介 5
三、 硬件系统设计 7
（一） 自动浇花器系统的系统原理框图设计 7
（二） 最小系统设计 7
1. 时钟电路设计 7
2. 复位电路设计 8
（三） 土壤湿度传感器电路设计 8
（四） 直流电压采集电路设计 9
（五） 水泵开关电路设计 10
（六） 显示器外围电路设计 10
（七） 蜂鸣器报警电路设计 11
（八） 温度传感器电路设计 12
四、 软件系统设计 13
（一） 自动浇花器系统的软件工作流程设计 13
（二） 直流电压采集流程设计 14
（三） 显示器工作流程设计 14
1. 判忙函数 15
2. 写数据流程 15
3. 写指令流程 15
（四） 水泵开关控制流程图设计 16
（五） 温度传感器工作流程设计 16
1
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. 复位操作 16
2. 读数据操作 17
3. 写数据操作 17
总 结 19
参考文献 20
致 谢 21
附录一 原理图 22
附录二 元件列表 23
引言
智能浇花技术的发展背景
本文将对具有智能浇花功能的单片机控制系统进行设计，在此之前需要对这种控制系统的发展背景以及发展现状进行详细介绍，通过互联网以及图书馆中查阅的资料显示，养花在人类历史上经历了一段很长时间的发展和演变，从最开始的人工浇花到如今的智能浇花，这期间蕴含了人类巨大的智慧。


图1 智能浇花器
早在很久以前的古代中国，花卉养殖在中华五千年文明中得到不断地发展和成熟，伴随着人们生活水平的不断提高，家庭养花技术在这过程中也实现了自身的不断发展，虽然花卉浇水技术在不断发展，但是传统浇花技术仍旧停留在人工浇水阶段，随着科学技术的不断发展，这种传统的浇花技术逐渐的推出历史的舞台。十九世纪后半页，电子技术以及单片机应用技术发展后，产生了一些简易自动浇花控制系统的雏形，在这时传感器技术已经进入了人类世界，所谓传感器就是一种能够实现非电量转换为电量的电子模块，这种传感器中往往包含了一片特性能够随土壤湿度发生变化的半导体材料，这块材料在接触到花卉土壤中的水分后，电阻值大小迅速发生线性变化，通过后续的电路网路的作用，将这种变化转换成电压量的变化，从而就制成了土壤湿度传感器。在单片机技术成熟后，通过土壤湿度传感器与单片机的合理搭配，设计者就设计出了很多不同性能的自动浇花系统，由于土壤湿度传感器能够自动快速地实现对土地含水量的检测，通过微处理器的处理作用能够计算出农作物对水的需求量，从而快速制定出浇水计划，这一整套过程几乎可以不受人的干预，大大节省了人力物力，并且浇花效果远比传统浇花方法好，因此实现了快速地普及和发展，本文就选用了AT89C51单片机作为主控单片机，设计了一款能够实现自动浇花的单片机控制系统。
土壤湿度检测的国内外发展现状
前不久英国肯特大学的一个实验研究小组在互联网上发不了他们的最新研究成果——能够实现土壤湿度检测的片上系统，也就是说他们能够将庞大的土壤湿度检测探头部分与控制器等重要部分集成到一块半导体芯片中，并且在使用时也无需担心探头的发热问题，设计者在芯片底部设计了一款大面积的低沉散热片，通过该散热片，探头所产生的热量能够被快速耗散，不会对检测结果进行影响；而国内对于湿度的检测则主要是将研究重心放在了检测精度上，足够高的精度能够满足航天领域等高科技场所的严格要求。
本文主要研究内容
本文在自动浇花器发展背景的基础上选择了自动浇花器作为研究课题，考虑到这种控制系统目前的生产成本处于一种较高的位置，使得相关产品的性价比一直上不去，这种现象的关键在于其内部主控芯片以及其他模块的造价昂贵以及开发成本高，因此本文选用了具有超高性价比以及较低功耗的51单片机作为控制系统的主控器件，并结合其他的低价模块，设计一款能够实现自动控制功能的自动浇花器系统，并实现以下功能指标:
1、快速测量土壤中的湿度，通过51单片机对SHT11温度度传感器的灵活驱动，实现对土壤中水分的准确检测，并通过液晶屏对该参数进行显示；
2、具有湿度阀值可设定功能，当土壤中实际湿度低于阀值时，立即启动浇水系统。用户可通过按键实现湿度阀值的设定，在运行过程中51单片机根据实际湿度与阀值的比较，对浇水系统进行启闭，从而实现浇水自动化。
3、具有报警功能，当土壤中实际湿度低于阀值时，系统发出报警信号。该部分主要通过有源蜂鸣器以及蜂鸣器驱动器实现，单片机输出相应的电平实现对蜂鸣器启闭的控制，从而实现报警信号的发出。
4、具有温度检测功能，通过DS18B20温度传感器实现对周围环境的温度实施快速检测。
方案选择及元器件介绍
常用单片机的比较与选择
本文结合了自身当前的知识掌握情况以及对于单片机的学习经历，最终制订了两个单片机的待选方案。
第一个方案是选用ATMEL公司的AT89C51单片机，C51单片机的数据处理宽度为八位，如果采用该单片机作为本次毕业设计的主控单片机，那么将能够带来极高的性价比，目前AT89C51单片机的平均价格为2RMB左右，作为系统的主控核心，成本能够控制在如此之低的水平，那么能够大大地提高控制系统的性价比。另外大学三年中对于AT89C51单片机的学习过程中，对其内部21个寄存器的配置以及使用已经有了很充分的经验和操作经历，因此如果使用AT89C51单片机，那么将能够给本次的毕业设计的成功带来足够的保障性。在电路构建方面以及PCB布局方面，由于AT89C51单片机体积较大，40个管脚全部采用直插形式，没有任何贴片引脚，因此对于PCB的布局以及焊接工作，能够大大降低设计难度，并且也能够在一定程度上增强系统的稳定性。

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