一种基于单片机控制的温室大棚灌溉系统论文和设计-刘志坚

全文摘要

本实用新型公开了一种基于单片机控制的温室大棚灌溉系统，包括抽水电机电路、蜂鸣器报警电路、DS18B20温度传感器、LCD1602液晶显示屏、单片机主控电路、电源接口电路、按键电路、湿度传感器模块；其中单片机主控电路与抽水电机电路、蜂鸣器报警电路、DS18B20温度传感器、LCD1602液晶显示屏、按键电路及湿度传感器模块相连，电源接口电路用于供电。本实用新型通过DS18B20温度传感器、湿度传感器模块采集温湿度数据，通过按键电路设置不同数据位状态下的阈值，单片机根据接收的温湿度数据及设置的阈值信息，驱动抽水电机电路动作进行补水降温，驱动蜂鸣器报警电路报警，从而避免单一数据控制方式带来的局限等。

主设计要求

1.一种基于单片机控制的温室大棚灌溉系统，其特征在于：包括抽水电机电路、蜂鸣器报警电路、DS18B20温度传感器、LCD1602液晶显示屏、单片机主控电路、电源接口电路、按键电路、湿度传感器模块；其中单片机主控电路与抽水电机电路、蜂鸣器报警电路、DS18B20温度传感器、LCD1602液晶显示屏、按键电路及湿度传感器模块相连，电源接口电路用于供电。

设计方案

2.根据权利要求1所述的基于单片机控制的温室大棚灌溉系统，其特征在于：所述单片机主控电路采用STC89C52；STC89C52的P1.6引脚与抽水电机电路相连；STC89C52的P3.3引脚接蜂鸣器报警电路；STC89C52的P1.7引脚与DS18B20温度传感器的数据口DATA连接；STC89C52的P01-P07引脚接LCD1602液晶显示屏的DB0-DB7引脚，STC89C52的P1.0-P1.2引脚与LCD1602液晶显示屏控制引脚相连；STC89C52的VCC引脚接电源接口电路的VCC接口；STC89C52的P3.5-P3.7用于接收按键电路传递来的按键信息；STC89C52的P1.3-P1.5引脚与湿度传感器模块中数模转换模块ADC0832相连；STC89C52的X1、X2引脚用于接收单片机外部时钟模块的时钟信号，STC89C52的RST引脚负责复位电路。

3.根据权利要求1所述的基于单片机控制的温室大棚灌溉系统，其特征在于：所述抽水电机电路包括三极管Q2、电阻R5、电容C4、5V抽水电机P1；其中电阻R5一端接单片机主控电路的P1.6引脚，电容C4、5V抽水电机P1一端接单片机主控电路的GND引脚，电容C4、5V抽水电机P1另一端接三极管Q2的集电极，电阻R5另一端接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接电源接口电路的VCC接口。

4.根据权利要求1所述的基于单片机控制的温室大棚灌溉系统，其特征在于：所述蜂鸣器报警电路由蜂鸣器B1、发光二极管D1、三极管Q1、电阻R1、电阻R3组成；电阻R1一端与单片机主控电路的P3.3引脚连接，电阻R1另一端接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接电源接口电路的VCC接口，三极管Q1的集电极接蜂鸣器B1、发光二极管D1的一端，发光二极管D1的另一端接电阻R3的一端，电阻R3、蜂鸣器B1的另一端接地。

5.根据权利要求1所述的基于单片机控制的温室大棚灌溉系统，其特征在于：所述DS18B20温度传感器采用单口接入，其VCC引脚为模块电源引脚接电源接口电路的VCC接口，其DATA用于连接单片机主控电路的P1.7引脚，GND为其接地引脚，其DATA引脚与VCC引脚并联了一个阻值为10000欧姆的电阻R16。

6.根据权利要求1所述的基于单片机控制的温室大棚灌溉系统，其特征在于：所述LCD1602液晶显示屏作为显示设备，其VCC引脚接电源接口电路的VCC接口，GND引脚接地，VO引脚经滑动电阻R2接地，DB0-DB7引脚分别对应接单片机主控电路的P01-P07引脚，RS引脚、RW引脚、E引脚分别接单片机主控电路的P1.0-P1.2引脚。

7.根据权利要求1所述的基于单片机控制的温室大棚灌溉系统，其特征在于：所述电源接口电路由自锁开关P2、自锁开关SW1、电容C5组成；自锁开关P2中1引脚与自锁开关SW1中1引脚相连接，自锁开关P2中2引脚与自锁开关P2中3引脚、按键电路中按键S2接地端相连接，所形成的连接线出线接地，自锁开关P2中2引脚与按键电路中按键S2接地端所形成的连接线与电容C5的一端相连，自锁开关SW1中2引脚、电容C5的另一端作为VCC接口与抽水电机电路、蜂鸣器报警电路、DS18B20温度传感器、LCD1602液晶接口4、单片机主控电路及湿度传感器模块连接提供5V电压。

8.根据权利要求1所述的基于单片机控制的温室大棚灌溉系统，其特征在于：所述按键电路采用了三个按键，三个按键分别为按键S2、按键S3、按键S4，按键S2、按键S3、按键S4一端分别对应接单片机主控电路的P3.5-P3.7引脚，按键S2、按键S3、按键S4另一端并联接地，按键S2的另一端接电源接口电路。

9.根据权利要求1所述的基于单片机控制的温室大棚灌溉系统，其特征在于：所述湿度传感器模块由FC-28湿度传感器P3、数模转换模块ADC0832组成；FC-28湿度传感器P3的1引脚、数模转换模块ADC0832的8引脚接电源接口电路的VCC接口，FC-28湿度传感器P3的2引脚、数模转换模块ADC0832的4引脚接地，FC-28湿度传感器P3的3引脚接数模转换模块ADC0832的2引脚，数模转换模块ADC0832的5、6引脚并联与单片机主控电路的P1.5引脚连接，数模转换模块ADC0832的7引脚与单片机主控电路的P1.4引脚连接，数模转换模块ADC0832的1引脚与单片机主控电路的P1.3引脚连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于单片机控制的温室大棚灌溉系统，属于灌溉领域。

背景技术

每年作物因为灌溉浇水的问题导致的经济植物死亡的现象经常发生，每年因为作物浇水灌溉不当导致的种植植物死亡的现象就占到所有植物死亡现象的16.7%，这不仅造成了广大农民的财产损失，也造成了极大的浪费。

而结合温度和湿度数据共同用于温室大棚灌溉的控制，需要考虑基于单片机控制的温室大棚灌溉系统的构成及连接问题等。

发明内容

本实用新型提供了一种基于单片机控制的温室大棚灌溉系统，以用于通过合理的构成及连接构建基于单片机控制的温室大棚灌溉系统。

本实用新型的技术方案是：一种基于单片机控制的温室大棚灌溉系统，包括抽水电机电路、蜂鸣器报警电路、DS18B20温度传感器、LCD1602液晶显示屏、单片机主控电路、电源接口电路、按键电路、湿度传感器模块；其中单片机主控电路与抽水电机电路、蜂鸣器报警电路、DS18B20温度传感器、LCD1602液晶显示屏、按键电路及湿度传感器模块相连，电源接口电路用于供电。

所述单片机主控电路采用STC89C52；STC89C52的P1.6引脚与抽水电机电路相连；STC89C52的P3.3引脚接蜂鸣器报警电路；STC89C52的P1.7引脚与DS18B20温度传感器的数据口DATA连接；STC89C52的P01-P07引脚接LCD1602液晶显示屏的DB0-DB7引脚，STC89C52的P1.0-P1.2引脚与LCD1602液晶显示屏控制引脚相连；STC89C52的VCC引脚接电源接口电路的VCC接口；STC89C52的P3.5-P3.7用于接收按键电路传递来的按键信息；STC89C52的P1.3-P1.5引脚与湿度传感器模块中数模转换模块ADC0832相连；STC89C52的X1、X2引脚用于接收单片机外部时钟模块的时钟信号，STC89C52的RST引脚负责复位电路。

所述抽水电机电路包括三极管Q2、电阻R5、电容C4、5V抽水电机P1；其中电阻R5一端接单片机主控电路的P1.6引脚，电容C4、5V抽水电机P1一端接单片机主控电路的GND引脚，电容C4、5V抽水电机P1另一端接三极管Q2的集电极，电阻R5另一端接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接电源接口电路的VCC接口。

所述蜂鸣器报警电路由蜂鸣器B1、发光二极管D1、三极管Q1、电阻R1、电阻R3组成；电阻R1一端与单片机主控电路的P3.3引脚连接，电阻R1另一端接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接电源接口电路的VCC接口，三极管Q1的集电极接蜂鸣器B1、发光二极管D1的一端，发光二极管D1的另一端接电阻R3的一端，电阻R3、蜂鸣器B1的另一端接地。

所述DS18B20温度传感器采用单口接入，其VCC引脚为模块电源引脚接电源接口电路的VCC接口，其DATA用于连接单片机主控电路的P1.7引脚，GND为其接地引脚，其DATA引脚与VCC引脚并联了一个阻值为10000欧姆的电阻R16。

所述LCD1602液晶显示屏作为显示设备，其VCC引脚接电源接口电路的VCC接口，GND引脚接地，VO引脚经滑动电阻R2接地，DB0-DB7引脚分别对应接单片机主控电路的P01-P07引脚，RS引脚、RW引脚、E引脚分别接单片机主控电路的P1.0-P1.2引脚。

所述电源接口电路由自锁开关P2、自锁开关SW1、电容C5组成；自锁开关P2中1引脚与自锁开关SW1中1引脚相连接，自锁开关P2中2引脚与自锁开关P2中3引脚、按键电路中按键S2接地端相连接，所形成的的连接线出线接地，自锁开关P2中2引脚与按键电路中按键S2接地端所形成的连接线与电容C5的一端相连，自锁开关SW1中2引脚、电容C5的另一端作为VCC接口与抽水电机电路、蜂鸣器报警电路、DS18B20温度传感器、LCD1602液晶接口4、单片机主控电路及湿度传感器模块连接提供5V电压。

所述按键电路采用了三个按键，三个按键分别为按键S2、按键S3、按键S4，按键S2、按键S3、按键S4一端分别对应接单片机主控电路的P3.5-P3.7引脚，按键S2、按键S3、按键S4另一端并联接地，按键S2的另一端接电源接口电路。

所述湿度传感器模块由FC-28湿度传感器P3、数模转换模块ADC0832组成；FC-28湿度传感器P3的1引脚、数模转换模块ADC0832的8引脚接电源接口电路的VCC接口，FC-28湿度传感器P3的2引脚、数模转换模块ADC0832的4引脚接地，FC-28湿度传感器P3的3引脚接数模转换模块ADC0832的2引脚，数模转换模块ADC0832的5、6引脚并联与单片机主控电路的P1.5引脚连接，数模转换模块ADC0832的7引脚与单片机主控电路的P1.4引脚连接，数模转换模块ADC0832的1引脚与单片机主控电路的P1.3引脚连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过DS18B20温度传感器、湿度传感器模块采集温湿度数据，通过按键电路设置不同数据位状态下的阈值，单片机根据接收的温湿度数据及设置的阈值信息，驱动抽水电机电路动作进行补水降温，驱动蜂鸣器报警电路报警，通过收集温湿度两种数据信息进行驱动的控制方式可以避免单一数据控制方式带来的局限等。

附图说明

图1为抽水电机电路原理图；

图2为抽水电机电路原理图；

图3为DS18B20温度传感器电路原理图；

图4为LCD1602液晶显示屏原理图；

图5为单片机主控电路原理图；

图6为电源接口电路原理图；

图7为按键电路原理图；

图8为湿度传感器模块电路原理图。

具体实施方式

实施例1：如图1-8所示，一种基于单片机控制的温室大棚灌溉系统，包括抽水电机电路、蜂鸣器报警电路、DS18B20温度传感器、LCD1602液晶显示屏、单片机主控电路、电源接口电路、按键电路、湿度传感器模块；其中单片机主控电路与抽水电机电路、蜂鸣器报警电路、DS18B20温度传感器、LCD1602液晶显示屏、按键电路及湿度传感器模块相连，电源接口电路用于供电。

进一步地，可以设置所述单片机主控电路采用STC89C52；STC89C52的P1.6引脚与抽水电机电路相连；STC89C52的P3.3引脚接蜂鸣器报警电路；STC89C52的P1.7引脚与DS18B20温度传感器的数据口DATA连接；STC89C52的P01-P07引脚接LCD1602液晶显示屏的DB0-DB7引脚，STC89C52的P1.0-P1.2引脚与LCD1602液晶显示屏控制引脚相连；STC89C52的VCC引脚接电源接口电路的VCC接口；STC89C52的P3.5-P3.7用于接收按键电路传递来的按键信息；STC89C52的P1.3-P1.5引脚与湿度传感器模块中数模转换模块ADC0832相连；STC89C52的X1、X2引脚用于接收单片机外部时钟模块的时钟信号，STC89C52的RST引脚负责复位电路。

进一步地，可以设置所述抽水电机电路包括三极管Q2、电阻R5、电容C4、5V抽水电机P1；其中电阻R5一端接单片机主控电路的P1.6引脚，电容C4、5V抽水电机P1一端接单片机主控电路的GND引脚，电容C4、5V抽水电机P1另一端接三极管Q2的集电极，电阻R5另一端接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接电源接口电路的VCC接口。

进一步地，可以设置所述蜂鸣器报警电路由蜂鸣器B1、发光二极管D1、三极管Q1、电阻R1、电阻R3组成；电阻R1一端与单片机主控电路的P3.3引脚连接，电阻R1另一端接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极接电源接口电路的VCC接口，三极管Q1的集电极接蜂鸣器B1、发光二极管D1的一端，发光二极管D1的另一端接电阻R3的一端，电阻R3、蜂鸣器B1的另一端接地。

进一步地，可以设置所述DS18B20温度传感器采用单口接入，其VCC引脚为模块电源引脚接电源接口电路的VCC接口，其DATA用于连接单片机主控电路的P1.7引脚，GND为其接地引脚，其DATA引脚与VCC引脚并联了一个阻值为10000欧姆的电阻R16。

进一步地，可以设置所述LCD1602液晶显示屏作为显示设备，其VCC引脚接电源接口电路的VCC接口，GND引脚接地，VO引脚经滑动电阻R2接地，DB0-DB7引脚分别对应接单片机主控电路的P01-P07引脚，RS引脚、RW引脚、E引脚分别接单片机主控电路的P1.0-P1.2引脚。

进一步地，可以设置所述电源接口电路由自锁开关P2、自锁开关SW1、电容C5组成；自锁开关P2中1引脚与自锁开关SW1中1引脚相连接，自锁开关P2中2引脚与自锁开关P2中3引脚、按键电路中按键S2接地端相连接，所形成的的连接线出线接地，自锁开关P2中2引脚与按键电路中按键S2接地端所形成的连接线与电容C5的一端相连，自锁开关SW1中2引脚、电容C5的另一端作为VCC接口与抽水电机电路、蜂鸣器报警电路、DS18B20温度传感器、LCD1602液晶接口4、单片机主控电路及湿度传感器模块连接提供5V电压。

进一步地，可以设置所述按键电路采用了三个按键，三个按键分别为按键S2、按键S3、按键S4，按键S2、按键S3、按键S4一端分别对应接单片机主控电路的P3.5-P3.7引脚，按键S2、按键S3、按键S4另一端并联接地，按键S2的另一端接电源接口电路。

进一步地，可以设置所述湿度传感器模块由FC-28湿度传感器P3、数模转换模块ADC0832组成；FC-28湿度传感器P3的1引脚、数模转换模块ADC0832的8引脚接电源接口电路的VCC接口，FC-28湿度传感器P3的2引脚、数模转换模块ADC0832的4引脚接地，FC-28湿度传感器P3的3引脚接数模转换模块ADC0832的2引脚，数模转换模块ADC0832的5、6引脚并联与单片机主控电路的P1.5引脚连接，数模转换模块ADC0832的7引脚与单片机主控电路的P1.4引脚连接，数模转换模块ADC0832的1引脚与单片机主控电路的P1.3引脚连接。

本实用新型的工作原理是：

按键电路三个按键S2、S3、S4作用分别为：数据加按键、数据减按键、调整数据位，当用户按下按键电路中的按键时，单片机主控电路相关引脚电平会发生变化，单片机主控电路通用输入输出引脚P3.5-P3.7出现低电平，以达到输入模块的作用。实现不同数据位状态下，工作状态阈值的设置（如两种数据位，一种数据位状态下用于设置温度数据阈值，另一种数据位状态下用于设置湿度数据阈值）。为了避免人手抖动误按下按键电路中的相关按键，可以设置按键消除抖动程序，以减少因为人为原因错误按下按键电路导致的信息输入不准确。在对按键电路进行消抖操作后，按键信号在经过消抖处理之后再把信息传送到下一步进行处理。

蜂鸣器报警电路中电阻R1一端与单片机主控电路的P3.3引脚连接，当系统判断DS18B20温度传感器传回的温度数据和湿度传感器8传回的土壤湿度数据均不在按键电路设置的正常范围内时即温度数据高于设定的阈值，湿度数据低于设定的阈值，单片机主控电路的P3.3引脚发出高电平，三极管Q1关断，蜂鸣器报警电路中蜂鸣器B1两端出现5V电压差，蜂鸣器工作，蜂鸣器报警电路中发光二极管D1两端出现电压差，发出灯光报警信号；同时驱动抽水电机电路中5V抽水电机动作（抽水电机电路利用三极管的电流放大作用接直流电机控制直流电机的电源的通断从而实现利用低电平信号控制直流电机的工作），给土壤补水降温。当DS18B20温度传感器传回的温度数据或者湿度传感器传回的土壤湿度数据在工作在正常范围内时，P3.3出现低电平，三极管Q1两端导通，此时蜂鸣器与二极管两端没有电压差。

其中，DS18B20温度传感器采用单口接入，直接入一份先检测其电阻值查表就可以实现对其温度的实时检测，其VCC引脚为模块电源引脚接电源模块6用于为系统供电，其DATA用于连接单片机主控电路通用输入输出引脚向单片机主控电路输出其实时的电阻值换算成为温度值数据，GND为其接地引脚。为了保证其稳定工作，还在其DATA端口与VCC端口并联了一个组织为10000欧姆的电阻。

湿度传感器模块中湿度传感器输出的是模拟信号，单片机主控电路并不能直接识别，因此系统使用了ADC0832来进行湿度传感器传回的模拟信号的数模转换。其中ADC0832芯片在工作时CHO引脚接湿度传感器输出输出引脚，则在其CS引脚置低的情况下进行湿度信号的数模转换。

单片机主控电路相关引脚控制LCD1602液晶显示屏装载土壤湿度和环境温度等相关信息，与此同时单片机主控电路控制LCD1602液晶显示屏不断刷新数据。在用户通过按键电路设置环境温度与土壤湿度的上下限值时，LCD1602液晶显示屏实时显示用户设置的参数信息。在LCD1602液晶显示屏需要刷新信息时，单片机主控电路通过控制相关引脚置低，然后把刷新数据通过并行数据线传送至LCD1602液晶显示屏中，从而完成这个刷新过程（LCD1602液晶显示屏的亮度可以通过第三引脚来进行设置，从而可以把灯光调制最亮实现在最亮环境下可以观察LCD1602液晶显示屏显示的数值。其他引脚通过串行通信的方式与单片机主控电路通用输入输出引脚相连，以接收单片机主控电路输出的显示信息，其中D0-D7为系统的数据输入引脚，与单片机主控电路直接相连用于更新显示数据信息。LCD1602液晶显示屏通过通用I\/O引脚与单片机主控电路相连，其中LCD1602液晶显示屏数据引脚与P0部分8个引脚接，控制引脚与P1.0-P1.2相连。当单片机主控电路需要与LCD1602液晶显示屏进行通信显示相关数据时，通过P1.0-P1.2给单片机主控电路发送写入与刷新指令，然后通过P0部分8个引脚输入显示信息即可进行相关显示）。

上面结合图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

设计图

一种基于单片机控制的温室大棚灌溉系统论文和设计

一种基于单片机控制的温室大棚灌溉系统论文和设计-刘志坚

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主设计要求

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设计说明书

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