第1章 绪论
1.1 选题的目的和意义
随着生活质量的不断进步，人们对生活的质量要求越来越高。在家里养盆花不仅可以陶冶情操还能丰富生活;并且同时，花通过光合作用可吸收二氧化碳有的花还可以吸收有害气体，净化室内空气的质量，因此，养盆花如今被许多的人所喜爱。
盆花浇水，水的量是否能做到适时适量，是本设计成败的关键。在现在的生活当中人们总是会有非常忙无法给浇水的时候，比如出差、旅游等。盆花死亡问题80%以上是由于花儿浇水问题引起;因为自己的繁忙使得盆花死亡，使得养花的人们很纠结，不知道还要不要养花，养了也很容易因为自己的繁忙而死亡。虽然目前市面上已经有卖盆花自动浇水器的，但卖价非常的昂贵，并且大多的种类只能设定一个定时浇水的时间，很难做到给盆花适时适量浇水。也有比较便宜的缺水报警器，可以及时的提醒人们给盆花浇水。但是这种报警器只能实现报警的功能，浇水功能的实现还是需要人们亲自动手。当繁忙的时候家里无人，即使报警了也没有人去浇水，就起不到需要的作用了。因此，我本次想通过设计一种集盆花土壤湿度检测，能适时适量自动浇水的系统。让盆花在我们无法照顾时也能得到及时的浇灌。
1.2 自动浇花系统的诞生及国内目前外发展现状
近几年微喷系统是利用国内外先进技术进行组装的新型灌溉设施，利用的是水流通过低压管道系统以一定速度从特制的喷头喷出，在空气中形成细小的水滴，水滴着落在花草植物、作物和周围的地面上，从而达到我们需要的及时补充水分的目的。该系统优点：有用水量少、冲击力小。适用于栽种密度大的植物。自动浇花器是因为随着人们对生活水平的提高和生活节奏的加快而诞生的园艺用品。把微喷的概念应用于家庭盆花浇灌中，通过改进，实现了给盆花自动浇水的目的。
在很久以前，国外就在普及自动浇花系统，在国内使用的很多很多是从外国进口，虽然质量比较可靠，但是价格比较昂贵。由于种种原因，使得进口的自动浇花系统不适合国内消费者的需求。在国内制作的浇花器目前市场上几乎器全部是玻璃材料制作的，这种材料的浇花器虽然价格比较低廉，但是实用价值不是很高，达不到预期的要求。由于现代生活的快节奏，不管是种植什么植物，种植很容易，但是要长期照顾就不那么容易的问题暴露了出来。然而暴露出来的照顾不好植物的原因，最主要的是因为盆栽土壤水分的问题。目前在国内市场上出现的自动浇花器有下面这几类：
电子类定时浇花器：
电子类定时浇花器又叫时控喷淋装置，系统结构为：主管、控制器、分水接头、喷淋管。
根据电源种类的不同，电子类定时浇花器分为：交流电定时浇花器和直流定时浇花器两种。控制器的种类有：电磁阀控制;微电脑芯片控制(比较智能)。电源采用AC220V/50HZ ;适宜的水压为0.3-0.6Mpa;可以控制连续浇水;可以设置你想要的浇花时间和长度，还可以实现手动浇水。
玻璃、陶瓷类自动浇花器：
玻璃、陶瓷类自动浇花器又叫自动渗水装置，运用的是材料的物理结构，物理渗水原理来完成自动浇灌，当自动浇水器内部存水，自身形成一定的压力，遇到土壤干燥时，水因为在压力的作用下就会自上而下的流出，当土壤湿润以后，又会形成一个堵塞压力，在相对的压力的作用下，从而导致水流速度变慢或者停止。
由于目前科技的迅速发展，使得传感器技术和单片机技术发展迅猛，已经和我们的生活息息相关，人们越来越熟悉这些东西。随着生活水平的提高，和生活节奏的加快，人们越来越推崇智能家居，价格和技术等方面完全能满足市场的要求。因此，基于单片机自动浇花浇水器的市场前景会很好。
第2章 方案设计和元件选型及参数介绍
2.1整体思路和方案
本次毕业设计是设计一种单片机控制的自动浇水系统从而来实现自动浇水。该系统可监控土壤的湿度，并且可适时、适量的对作物进行浇水。其核心是单片机和土壤湿度传感器以及浇水驱动电路构成的检测控制部分。土壤湿度传感器通过土壤湿度检测，将检测到的土壤湿度模拟量信号放大转换成数字量信号通过单片机内程序精确的控制然后将湿度显示在LCD显示屏上，同时通过中断服务程序判断是否要给花浇水,若需浇水则发出浇水信号并经放大后送给浇水驱动设备进行浇水;若不需浇水，则进行循环检测。
本设计的整体框架图见下所示：
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传感器 |
2-1 整体框架
2.2元件选型
2.2.1 单片机
单片机的选择在整个系统设计中至关重要，要满足大内存、高速率、通用性、价格便宜等要求，鉴于以上考虑本次设计选择STC89C52RC作为整个系统的主控芯片。
AT89C5l是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能的CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大STC89C52单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种检测领域。
STC89C52RC是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写10000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的ST89C52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。ST89C52芯片具有以下特性：
①指令集和芯片引脚与Intel公司的8051兼容;
②8KB片内在系统可编程Flash程序存储器;
③时钟频率为0～33MHz;
④128字节片内随机读写存储器(RAM);
⑤32个可编程输入/输出引脚;
⑥2个16位定时/计数器;
⑦6个中断源，2级优先级;
⑧全双工串行通信接口;
⑨监视定时器;
⑩2个数据指针。
ST89C52单片机的40个引脚中有2个专用于主电源引脚，2个外接晶振的引脚，4个控制或与其它电源复用的引脚，以及32条输入输出I/O引脚。
STC89C52RC单片机引脚图如下图所示：
2-2 STC89C52单片机引脚图
2.2.2 传感器
本设计是用来检测土壤湿度，所以选用土壤湿度传感器。土壤湿度传感器+其湿度测量量程为1%～99%RH，分辨率为0.5%RH，测量精度为±3.0%RH(典型值)。能满足使用的要求。
土壤湿度传感器如下图所示：
2-3 土壤湿度传感器
2.2.3 LCD显示
采用点阵字符型 1602LCD 液晶显示，LCD1602可以显示2行 16 个字符，完全满足应用的要求。现在字符型液晶显示模块在单片机的设计当中运用以及非常普遍。在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点：
高质量显示：因为液晶显示器点在接收到信号之后就会一直恒定发光，保持那种色彩和亮度，而不会需要不断刷新新亮点(如阴极射线管显示器)。由于以上的原因，使得液晶显示器显示质量高且不会闪烁。
接口数字式：液晶显示器的接口都是数字式，在和单片机系统使用时操作更加方便、接口更加简单可靠。
重量轻、体积小：液晶显示器是通过控制显示屏上的电极从而来达到控制液晶分子的状态，因此来达到显示的目的，和相同显示面积的传统显示器相比在重量上要轻得多。
功耗低：相对于传统的显示器而言，其内部的电极和驱动IC是其消耗功耗最主要的地方，因此耗电量相对于其它显示器要少得多。
显示容量:16×2个字符
工作电压:4.5—5.5V
模块最佳工作电压:5.0V
工作电流:2.0mA(5.0V)
具体引脚说明如下所示(带背光)：
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第1脚：VSS为电源地。
第2脚：VDD接电源正级(5V)。
第3脚：VO为调整液晶显示器对比度的端口，对比度最弱为接正电源时，对比度最高为接地时，但是对比度过高时会产生“鬼影”，使用时通常通过接一个10K的电位器来达到调整对比度的目的。
第4脚：RS为寄存器选择端口，选择数据寄存器时为高电平、选择指令寄存器时为低电平。
第5脚：R/W为读写信号线端口，进行读操作时为高电平，进行写操作时低电平。当RS和R/W同为低电平时可以显示地址或者写入指令，当RS为低电平R/W为高电平时可以读入信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。
第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。
第15脚：背光源正极。
第16脚：背光源负极。
1602LCD实物如下图所示：
2-4 LCD实物图
2.2.4 ADC转换器
本设计选用的转换器为ADC0832。ADC0832的 A/D转换芯片为8位分辨率，因为其最高分辨可达256级，所以一般的模拟量转换要求都可以适应。因为其内部电源输入与参考电压的复用，所以使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。转换的时间仅需要32μS，其中双数据输出可作为数据校验的方式，以达到减少数据误差的目的 ，转换速度快而且稳定性能强。因为具有独立的芯片使能输入，使得多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI 数据输入端，可以轻易的实现选择的通道功能。
转换器引脚如下图所示：
2-5 转换器引脚
芯片引脚说明：
· CS_片选使能，低电平芯片使能。
· CH0 模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。
· CH1 模拟输入通道1，或作为IN+/-使用。
· GND 芯片参考0 电位(地)。
· DI 数据信号输入，选择通道控制。
· DO 数据信号输出，转换数据输出。
· CLK 芯片时钟输入。
· Vcc/REF 电源输入及参考电压输入(复用)。
