教育部：严格高校自主招生资格审查工作 打击造

作者：凯里学院 王进凯 曾青青 宋川

指导教师：潘金福

　　作品简介 

　　开发背景：

　　随着经济发展，日常生活中植物越来越少。盆栽花卉种植开始兴起，有的是大批量种植，有的是家庭种植。在家里种植时，由于工作的繁忙，出差或旅行，家中的植物无人照看，很容易枯死。便开始采取方法，使花盆中土壤保持湿度。智能浇花器是采用一定的电子设备，来检测和控制土壤的湿度。

　　目前，市场上的智能浇花器，一套检测土壤湿度和自动浇水的装置费用和高，操作复杂，不便于家庭中使用。

　　结构说明：

　　该作品一共有七部分组成：电源，土壤湿度检测器，AD转换器，LCD土壤湿度显示器，缺水报警装置，水泵浇花装置和步进电机定位装置。

　　功能和使用说明：

　　1.可以检测，显示土壤的干湿度情况。

　　2.实现在土壤干燥的情况下自动浇水。

　　3.实现水量足够时警报提示。

　　4.实现花盆定向浇水。

　　作品特色：

　　1.土壤的干湿度检测和显示。

　　2.步进电机带动浇水头，进行花盆的定向浇水。

　　3.水量足够时，警报提示。

　　平台选型说明

　　该作品选用单片机开发板(以STC15F2K61S2芯片为控制核心)。

　　设计说明

　　1.作品实物图

　　在视频操作中，用两个水瓶代替花盆，便于看出浇多少水。在土壤中，交一定量的水，干度变会很小，不便于模拟过湿时的情形。视频中浇一点水，就可以看到处于过湿状态。两个步进电机出的绕线制作简陋，有时会出现滑线的情况。

　　2.原理图：

　　3.设计原理：

　　土壤中含有大量的各种无机盐。土壤的含水量不同即湿度不同，导电性能也不同。湿度大，导电能力强，即电阻小;土壤干，导电能力差，即电阻大。由资料查得，土壤电阻为5KΩ至10KΩ时，最适宜植物的生长。高于10KΩ过干，均不利于植物生长。本检测器采用的是一块四电压比较集成电路LM339。通过土壤中探头间对土壤电阻的采集，转换成A0模拟量输出。用PCF8591对模拟量A0进行AD转换，转换成0~255的AD数字，用STC15F2K61S2芯片对输出的AD数字进行3位BCD码转换，最大为12.7。方法如下：

　　uint data dis[4]={0x00,0x00,0x00,0x00}; //定义3个显示数据单元和1个数据存储单元

　　dis[2]=ad_data/200;

　　dis[3]=ad_data%200;

　　dis[3]=dis[3]*10;

　　dis[1]=dis[3]/200;

　　dis[3]=dis[3]%200;

　　dis[3]=dis[3]*10;

　　dis[0]=dis[3]/200;

　　显示为十位：dis[2]，个位：dis[1]，小数点后一位：dis[0]。

　　经试验，这样计算后，显示数值变化比较稳定，不会出现变换太快，而导致LCD上鬼影的出现。

　　经测得，当数值为5时，土壤的水分过量;当数值为11.5时，土壤的干燥度过干。

　　4.设计方案：

　　在制作过程中，我们发现，在同一个芯片上时，步进电机和水泵会对土壤的信息采集和LCD的显示造成很大的影响，甚至会时土壤检测器停止工作。因此，我们采用了双芯片的方案。即一个芯片控制处理土壤采集到的信息和LCD的输出，另一个则负责对水泵，步进电机，蜂鸣器和警示灯进行控制。

　　当芯片1处理好数据，判断完是否需要浇花时。将信号传送给芯片2，由芯片2启动浇花系统。

　　土壤浇花程序设计为，浇花头开始时处于花盆1上方。

　　当检测到花盆1需要浇水时，则直接启动水泵浇水，蜂鸣器响起，LED灯提示，步进电机不动。

　　当检测到花盆2 需要浇水时，蜂鸣器响起，LED灯提示，左右两侧步进电机转动，使得浇水头移动到花盆2上方，当浇水头上接触到左侧开关时，电机停止转动，水泵启动，开水浇水。浇水完后，蜂鸣器停止，LED灯熄灭，电机反转，使得浇水头移至初始位置，即花盆1上方。

　　当检测到花盆1,2都缺水时，按以上步骤，先交花盆1，后浇花盆2.

　　当水量足够时，警示系统工作。

　　5.电路原理图：

　　图1 土壤干燥度信息的采集及AD转换

　　图2 对模拟量的处理，LCD输出，信号的输出

　　图3 步进电机，水泵，蜂鸣器，LED控制及信号的处理

　　6.作品特色

　　1.创新

　　本作品在实现自动浇水的同时，也可以定点对花盆进行浇水，且当水量过多时，浇水系统会自动停止浇水。当进行人为的浇水时，也可检测到水量是否足够。足够时则会响起提示，避免浇水过量。

　　2.两芯片单独控制

　　由于采用两个芯片，使得检测土壤干湿度系统和浇水系统分开。在避免他们之间的相互影响同时，也增加了系统的稳定性。当一个损坏时，另一个可以正常工作。

　　3.实用性高

　　本作品，对浇花做了大量的统计。发现大部分人对，何时给花浇水，浇多少水都不是很清楚。本作品，通过检测土壤的干湿度，并且通过具体的数字反应出来，使人们时刻知道突然地干湿情况，从而进行浇水。当浇水过量时，系统会提示，让以前凭感觉浇水多少，变得具体。是人们享受养花的乐趣。