盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统(可行性报告

“盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统”可行性报告“盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统”项目组盆栽植物越来越受到城市居民的喜爱，由于现在城市的生活节奏紧张，人们经常由于工作忙碌而忽略了养殖的盆栽植物，经常忘记给盆栽植物浇水而使植物枯死，或者由于一次浇水过多而使一些喜干的植物涝死，盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统使土壤湿度控制在有利于植物生长的湿度范围内，有效避免了因过涝或过干而给植物造成的影响，确保植物能够正常生长、开花、结果。引 言目前，盆栽植物越来越受到城市居民的喜爱，为了克服传统的人工给盆栽植物浇水带来的局限性，盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统基于单片机控制，再配合土壤湿度检测电路设备探测盆栽植物所在的土壤环境，电磁阀门和可以根据不同植物进行滴灌灌溉方式的灌头，既克服了传统的人工浇水的不定时性和不准确性，又避免了以往水分控制系统的不准确性而造成的过涝等，因此采用土壤湿度监测模块，单片机控制模块，电磁阀门灌水模块、灌溉及供水系统所构成的盆栽植物土壤水分测控系统及灌溉装置以降低设备投入，同时也不用自己去专门维护、检修，是比较理想的选择。一、系统方案设计整个系统有土壤湿度检测模块、单片机采集控制及信号输出电路模块、电磁阀滴灌模块、水泵及供水系统四个主要部分组成整个系统的工作原理为:土壤湿度检测模块来完成对盆栽植物土壤湿度的采集；单片机采集控制系统将采集到的土壤湿度数据与设定的土壤湿度数据进行比较，进行实时灌水，达到设定值时停止灌水；电磁阀及滴灌设备用来实现根据单片机经过分析数据后，实现灌水或者停止灌水；进而使土壤湿度处在适宜植物生长需求的最佳状态。二、系统硬件电路设计由A/D转换电路、STC89C52单片机和相应的振荡、复位电路、继电器控制电路组成单片机采集控制及信号输出模块是整个测控系统的核心。通过采集土壤湿度检测模块传递的实时土壤湿度信号，与设定的土壤湿度数据进行对比，然后输出信号使继电器控制电路控制电磁阀门的开关，从而进行对盆栽植物的实时灌水。（一）土壤湿度检测模块 由于土壤中含有矿物质离子，这些矿物质离子都溶解在土壤中的水中。如果将两个电极插入土壤中，电极之间就可以通过这些离子导电。通过测量两电极之间的电阻值来表征土壤湿度的大小。由于两级间的电阻与电压成正比，所以通过计算两级的电压来表征土壤湿度。在测量电压之前，需将传感器得到的模拟电压信号经过A/D转换成数字信号以便单片机处理。 我们选择用交流电源给土壤湿度传感器供电，因为如果使用直流电源，两电极间会发生极化现象，会影响电压的测量。交流电源取自所用单片机的模拟输出端口，从该端口出来有正弦波分量和直流分量，经过电容隔直后给传感器供正弦交流电压。我们知道单片机的工作电压只有5v左右，所以由单片机提供给传感器的交流电压是很微弱的，为了方便精确测量，我们对传感器得到的模拟电压通过精密半波整流电路进行整流，再经过滤波电路滤波，之后通过A/D转换送给单片机处理。（二）单片机采集控制及信号输出电路模块单片机采集控制及信号输出电路模块由A/D转换器ADC0832、STC89C52、继电器驱动电路组成。在单片机采集控制及信号输出电路中，土壤湿度检测电路输出端与A/D转换器的2脚和3脚相连。A/D转换器的1脚，5脚，6脚，7脚与单片机的P3口的P34,P37,P36,P35相连，完成相应的数字量转换。输出时，单片机P1口与驱动电路中的输入端相连,驱动电路的输出端与继电器相连，完成输出。盆栽植物土壤水分测控系统及灌溉装置主控板的设计显示界面采用液晶LCD1602模块，可以显示16*2共32个7*7点阵字符，显示界面丰富直观。储存芯片采用AT24C02，用于操作过程中参数设定好后掉电保存，避免下次开机参数重新设定。板载+5V有源蜂鸣器，可用于按键有效滴滴提醒或参数超标报警提醒。板载6个独立机械按键，用于时间、定时时间、定时时长和自动界限参数的调整与设定。执行器件为+5V继电器，强弱电隔离型控制浇水水泵的开和关，带工作有效指示灯。尺寸大小为60*80MM，带4个M3大小螺孔栓，便于安装或者加铜柱安放便于实验演示。控制板电源可来自公对公型USB数据线，也可外接4节型电池盒。方便实物操作演示以及移动。（三）电磁阀滴灌模块电磁阀采用常闭电磁阀，其压力范围00.8Mpa，电压范围024V。该电磁阀的原理是通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。（四）水泵供水系统电磁阀与水泵同时打开工作，通过滴灌管进行系统的供水工作，在供水的过程中每两分钟会由土壤湿度检测模块进行湿度的实时监测。当达到合适的湿度值的时候电磁阀和水泵停止工作。（五）系统的日常工作主控板的内置定时器在开始工作后自动计时，根据所设定的时间进行检测，在达到设定时间区间时土壤湿度检测模块所带的土壤湿度传感器自动进行土壤湿度的检测。设定相应的下限和湿度上限。在测量平均值在下限所在的区间内。通过传感器发出缺水信号，然后由智能浇花器浇水器控制板进行分析。根据不同的情况来驱动水泵进行适当的浇水。浇水装置采用滴灌技术，这样有助于土壤对于水的吸收和浇灌的均匀。（六）系统的外观设计整个系统由于采用了许多的电子产品和电路连线，所以将整个系统设计内置于一个塑料盒子内。整个盒子分为四层设计，最下一层为电池盒可以设计为内置12V2200mAH充电电池。也可增加一个四节五号电池盒外接装置作为电源备份。第二层设计为内置电磁阀滴灌模块、水泵及供水系统，并从一侧引出供水管连接压力罐和滴灌装置。第三层内置土壤湿度检测模块，并在与供水管相反的一侧引出土壤湿度传感器的探头。最上一层内置单片机采集控制及信号输出电路模块，将控制板上的按键和显示器外置，方便整个系统的操作。并将最底层的电源开关也置于最上方便整个系统的操作。三、市场价值及拓展研发随着智能生活智能家居业务的不断拓展，采用土壤湿度监测模块，单片机控制模块，电磁阀门灌水模块和水本供水系统所构成的盆栽植物土壤水分测控系统及灌溉系统以降低设备投入，同时也不用自己去专门维护、检修，既克服了传统的人工浇水的不定时性和不准确性，又避免了以往水分控制系统的不准确性而造成的过涝等是比较理想的选择。而且整个设计全程都是智能化、自动化、节能化设计。既符合现