智能滴灌花盆控制器的研制

（淮安信息职业技术学院，淮安，223003）

智能滴灌花盆控制器的研制

王海燕,高之圣

（淮安信息职业技术学院，淮安，223003）

利用传感技术和滴灌技术实现的一款智能滴灌花盆控制器。以MCU为控制核心，通过土壤型湿度传感器、温度传感器，实现对土壤湿度、环境温度进行实时监测及智能控制。适用于无水阳台、居室及办公室等场所植物花卉的管理，能给上班族带来很多方便，只要预先设置好参数，即使主人长期出差智能滴灌花盆控制器也可以对植物进行有效监控管理。

传感技术；滴灌技术；MCU；花盆；智能控制

0 引言

随着社会经济的发展，人们的生活节奏越来越快，对于经常在外出差、工作繁忙的人们来说，或许他们爱好养花种草，可是繁忙的工作使他们无暇顾及这些生活琐事，从而使得花草因无人及时管理而枯死，这给人们带来了诸多不便和遗憾。本系统所设计的智能滴灌花盆控制器是利用传感技术和智能滴灌技术实现的一款智能滴灌花盆控制器。

1 系统方案设计

系统控制单元是以单片机为控制核心，外围电路主要包括:电源电路、键盘电路、指示灯驱动、LCD显示电路、环境温度检测电路、土壤湿度检测电路、电磁阀驱动电路及报警电路等。系统方案框图如图1所示：

2 系统核心电路设计

2.1 系统主控电路设计

主控模块采用国产宏晶科技公司推出的新一代高速、低功耗、超强抗干扰的单片机STC12C5A60S2作为主控芯片，它是一种低功耗，8位CMOS工艺处理器，片内资源丰富，具有高速A/D及在线可编程Flash存储器，使用非常方便，性价比高。

图1 系统方案框图

图2 土壤湿度检测接口电路

2.2 土壤湿度检测电路

土壤湿度检测电路采用了传感器（FC-28）。这是一个简易的水分传感器可用于检测土壤的水分，当土壤缺水时，模块输出一个高电平，反之输出低电平。放在空气中电压最低为0V，放在土中根据土壤湿度传感器的电阻值的变化而发生电压变化，将检测到的电压信号送入AD，根据电压大小来确定土壤的湿度，并送入显示。

2.3 温度检测电路

测温检测电路主要运用PN结来检测环境的温度信号。选用的是二极管IN4148，利用的是PN结的温度特性，即温度越高二极管的导通电压越低。当经过二极管的电流恒定在1mA时，温度每升高1℃，则二极管的导通电压将降低约2~2.5mv；反之，温度每降低1℃，二极管的导通电压升高约2~2.5mV。为了使流过二极管的电流恒定在1mA，此时二极管的温度变化呈近似线性关系，故根据需要设计恒流源电路。

2.4 报警电路设计

报警电路主要由一个蜂鸣器驱动电路来实现的，主要作用是当蓄水池缺水用来发声告警，提醒主人加水。

3 系统软件设计

整个系统的正常运行需要配合正确的程序才能正常工作。系统上电后，首先进行初始化，包括温度、湿度的预设值的设置，接着同时进行花盆土壤湿度、温度信息的检测，判断花盆是否缺少，若花盆缺水，则开启电磁阀对蓄水池放水，进行正常的浇水操作，当检测到，花盆中土壤湿度在达到预设范围时，停止放水过程。

图3 环境温度检测电路

4 测试数据与分析

实验表明，电路通电后湿度比为10%时的电压为0.48 V，湿度比为98%时的最大电压为4.8V。根据测量结果分析，检测到的土壤湿度越大，湿度传感器输出电压越大。

5 结束语

实验证明，以环境温度、花卉土壤湿度等外界环境为控制器的输入参数，比单纯依靠的主人观察更合理，具有实用、省心、省力等优点，还可实现短期无人看管花卉而自动灌溉。新型智能滴灌花盆控制器能够把景观艺术和节水灌溉联系在一起，实现了花盆的自动灌溉和施肥，解决了人们工作之余享受漂亮花卉，本系统具有广阔的应用前景。这一设计还可以进一步推广到设施农业中的盆栽作物，促进设施农业的发展，给设施农业栽培提供一个新的思路。

[1] 宋凤娟,付侃,薛雅丽.STC12C5A60S2单片机高速A/D转换方法[J]. 煤矿机械,2010,(6):219-221.

[2] 方泽鹏,黄双萍,陈仲涛.基于单片机的花盆土壤湿度控制系统设计[J].现代农业装备,2013,(4):41-45.

[3] 韩晨燕,封维忠,施山菁,申斌.基于FDR原理的土壤湿度实时监控灌溉系统[J].节水灌溉,2012,(6):75-77.

Development of intelligent drip irrigation flowerpot controller

Wang Haiyan，Gao Zhisheng
(Huaian College of Information Technology,Huaian，223003)

Realize the use of sensor technology and drip irrigation technique of a intelligent drip irrigation flowerpot controller.With single chip microcomputer as control core,through the soil humidity sensor,temperature sensor,realize real-time monitoring and intelligent control of soil moisture,ambient temperature.Applicable to non water balcony,bedroom and office management of plant flowers,can bring a lot of convenience to commuters,as long as the preset parameters,even if the owner to long-term business intelligent drip irrigation flowerpot controller can also be effective monitoring and management of plant.

Sensor technology;Drip irrigation technology;MCU;Flowerpot;Intelligent control

TP273.5

A

高之圣（1978-），男，研究生，主要从事嵌入式系统控制方面的教学和研究。

省级创新项目。