(完整word版)土壤湿度检测及自动浇水系统设计
自动浇花系统策划书3篇
自动浇花系统策划书3篇篇一自动浇花系统策划书一、项目背景随着城市化进程的加速和人们生活水平的提高，越来越多的人开始在家中种植花卉。
然而，由于工作繁忙、出差等原因，很多人无法按时给花卉浇水，导致花卉枯萎死亡。
为了解决这一问题，我们设计了一款自动浇花系统。
二、项目目标1. 设计一款能够自动给花卉浇水的系统，解决人们因忙碌而无法按时浇水的问题。
2. 提高花卉的成活率和生长质量，让人们在家中就能享受到绿色植物带来的清新空气和愉悦心情。
3. 实现智能化控制，用户可以通过手机 APP 随时随地控制浇水时间和水量。
三、系统功能1. 定时定量浇水：用户可以根据花卉的需求，设置每天或每周的浇水时间和水量。
2. 智能感应：系统可以通过传感器感应土壤湿度，当土壤湿度低于设定值时，自动启动浇水程序。
3. 远程控制：用户可以通过手机 APP 随时随地控制浇水系统，出差或旅游时也能为花卉浇水。
4. 保护功能：当水箱缺水、水泵故障或出现其他异常情况时，系统会自动停止工作并发出警报。
四、系统组成1. 水箱：用于储存水源。
2. 水泵：将水输送到各个喷头。
3. 喷头：将水均匀地喷洒到花卉上。
4. 传感器：用于感应土壤湿度。
5. 控制模块：接收传感器信号，控制水泵启停和喷头工作。
6. 电源模块：为系统提供电源。
7. 手机 APP：用户可以通过手机 APP 远程控制浇水系统。
五、系统设计1. 水箱设计：水箱采用透明材质，方便用户观察水位。
水箱容量根据花卉数量和需水量确定，同时设计加水口和清洗口，方便加水和清洗水箱。
2. 水泵设计：根据水箱容量和花卉数量选择合适的水泵，确保水泵能够将水输送到各个喷头。
3. 喷头设计：喷头采用雾化喷头，将水均匀地喷洒到花卉上，避免浪费水资源。
4. 控制模块设计：控制模块采用微电脑控制芯片，实现定时定量浇水、智能感应、远程控制等功能。
5. 电源模块设计：电源模块采用太阳能电池板和锂电池相结合的方式，太阳能电池板为锂电池充电，锂电池为系统提供电源。
一种基于YL-69温湿度传感器的自动浇花系统设计
一种基于YL-69温湿度传感器的自动浇花系统设计随着科技的不断发展，人们对于生活质量的要求也越来越高，户外植物养护成为了越来越多人的关注点。
由于现代生活的繁忙和快节奏，许多人往往忽视了对植物的养护，尤其是在炎热的夏季，由于天气炎热，植物的水分蒸发快，如果长时间得不到水分的补充，会导致植物的枯萎和死亡。
这就为自动浇花系统的设计提供了一个极好的机会。
YL-69温湿度传感器是一款能够检测土壤湿度和温度的传感器，它能够很好地满足自动浇花系统的需求。
本文将介绍一种基于YL-69温湿度传感器的自动浇花系统设计。
一、系统设计原理1. 传感器原理YL-69温湿度传感器具有双重功能，能够同时检测土壤的湿度和温度。
当土壤湿度降低时，传感器输出一个高电平信号，当土壤湿度升高时，传感器输出一个低电平信号，通过这个原理可以实现对土壤湿度的检测。
2. 控制原理根据传感器检测到的土壤湿度信号，我们可以设计一套控制系统，当传感器检测到土壤湿度降低时，系统自动启动浇水设备，给植物补充水分，直到土壤湿度达到设定值，浇水设备停止工作。
二、系统设计实现1. 传感器布置我们需要将YL-69温湿度传感器布置在需要浇水的植物周围，然后将传感器与单片机连接，单片机能够根据传感器输出的信号进行相应的控制。
2. 控制系统设计我们可以利用一块单片机来设计控制系统，比如常见的Arduino单片机。
根据传感器输出的信号，我们可以编写程序控制浇水设备的开关，实现对植物水分的自动调控。
3. 浇水设备选择浇水设备可以选择普通的喷雾设备或者滴灌设备，根据植物的实际需求选择合适的设备，通过控制系统的设计，让浇水设备能够根据传感器的检测信号进行自动启停，给植物提供合适的水分。
三、系统特点1. 自动化程度高通过YL-69温湿度传感器采集土壤湿度信息，结合控制系统，能够实现对植物的全自动浇水，大大减轻了人们的养护压力。
2. 能耗低由于采用了智能控制系统，根据植物的实际需求进行浇水，在不需要浇水时能够实现自动停机，降低了不必要的能耗。
土壤湿度传感器自动浇水工作原理
土壤湿度传感器自动浇水工作原理下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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土壤湿度模块设计报告
土壤湿度模块设计报告 一、设计目标 本设计的目标是设计一个土壤湿度模块，可用于测量土壤湿度，并将测量结果输出给其他控制模块，以实现对植物的自动浇水或监控。
二、设计原理 土壤湿度模块的设计基于电容原理，即土壤湿度与土壤的电容值成反比。设计中，通过将两个电极插入土壤中，形成一个电容器。当土壤湿度越高时，土壤中含水量增加，电容值也随之增加。因此，可以通过测量电容值来间接测量土壤湿度。
三、硬件设计 1.传感器选择：为了测量土壤湿度，需要选择一个适合的传感器。常见的土壤湿度传感器有电阻式传感器和电容式传感器。本设计采用电容式传感器，在市面上有多种型号可选择。
2.电路设计：电路主要由传感器、放大器和模数转换器组成。传感器与放大器之间通过线路相连。电容值通过放大器被放大，然后被模数转换器转换为数字信号输出给其他控制模块。
四、软件设计 1.传感器数据采集：通过与传感器连接的模拟输入引脚，采集传感器测量到的电容值。可以使用单片机内部的模拟输入模块来完成该功能。
2.数据处理：使用单片机的ADC模块获取传感器输出的电压值，并将其转换为数字信号。使用适当的算法将数字信号转换为与土壤湿度相关的数值，例如百分比。 3.数据输出：通过单片机的串行通信模块，将测得的土壤湿度数值输出给其他控制模块，或者通过显示模块显示出来。
五、测试与调试 完成硬件和软件设计后，需要对土壤湿度模块进行测试和调试。 1.硬件测试：首先连接传感器和其他电路，确保没有接线错误或损坏的组件。通过测量传感器输出的电压值，验证电路的正常工作。
2.软件测试：设置一定的测试场景，例如模拟不同湿度的土壤，检查土壤湿度模块的输出值是否与实际情况相符。可以使用已知湿度的土壤进行对比测试。
3.调试：根据测试结果，对硬件或软件进行调试，修正可能存在的问题，确保土壤湿度模块的准确性和稳定性。
六、总结与展望 土壤湿度模块的设计可以实现对土壤湿度的测量和监控，具有较高的实用性。本设计基于电容原理，结合传感器、放大器和模数转换器等硬件设备，以及数据采集、处理和输出的软件设计。通过测试和调试，可以验证并优化设计的准确性和稳定性。在未来的应用中，可以将土壤湿度模块与其他控制模块结合，实现对植物的自动浇水或监控，提高农业生产效率。同时，还可以进一步改进设计，增加功能和性能，以满足不同需求。
通用版小学六年级下册综合实践活动 第27课 制作一个简易的自动浇水装置
最后，我们需要调整滴水装置的速度，确保植物得到适量的水 。可以通过调整海绵的湿度来控制水滴的速度。如果水滴过快 ，可以将海绵稍微拧干一些；如果水滴过慢，可以将海绵稍微 湿润一些。同时，还可以通过调整塑料瓶中的水量来控制水的 流量。 通过以上这些步骤，我们就可以制作一个简易的自动浇水装置 了。使用这个装置，我们可以为植物提供适量的水，保持植物 的健康生长。这个装置简单易制作，而且成本低廉，非常适合 小学生进行综合实践活动。
要点内容：根据植物的需水量和环境湿度，调整自动浇水装置 的浇水量。如果植物需要较多的水分，可以增加浇水时间或增 加装置的浇水强度。如果环境湿度较高或植物需水量较少，可 以减少浇水时间或降低浇水强度。通过不断观察植物的生长情 况和土壤湿度，逐渐调整浇水量，以满足植物的需求。 以上是关于自动浇水装置的使用方法的三个要点，包括安装装 置、设置浇水时间和调整浇水量。通过正确的使用方法，可以 方便地为植物提供所需的水分，促进植物的健康生长。
控制器（可选）
控制器可以用于集中控制和调节自动浇水装置的工作状态和参 数。通过连接定时器、传感器和其他设备，控制器可以实现更 加智能化和精确的浇水控制，提高装置的效率和便利性。选择 功能齐全、易于操作的控制器，以满足个人需求和使用习惯。
3
制作自动浇水装置的 步骤
制作自动浇水装置的步骤
准备材料
制作水管连接器
4. 自动浇水装置的使用方法
要点标题：设置浇水时间
要点内容：根据植物的生长需要和气候条件，设置自动浇水装 置的浇水时间。通常，在早晨或晚上浇水效果较好。可以根据 植物的需水情况来调整浇水时间的长短。使用装置的定时器或 计时器功能，确保装置按照设定的时间进行浇水。
4. 自动浇水装置的使用方法
智能花盆自动浇水系统的设计_毕业设计说明书 精品
盆花自动浇水系统的设计测控07级2班指导老师：摘要：本次设计的盆花自动浇水系统包括土壤温湿度的检测与控制和蓄水箱自动上水及水位报警两大部分。
土壤温湿度的检测与控制部分又包括了土壤温湿度的检测和显示、自动浇水系统。
土壤温湿度的检测和显示以温湿度传感器SHT-11为感应部件，将检测到的土壤温湿度值送入AT89C51单片机，再由其输出到LCD屏进行显示。
自动浇水系统设计为智能和手动两个部分：智能浇水部分是通过单片机程序设定浇水的上下限值与SHT-11送入单片机的土壤湿度值相比较，当低于下限值时，单片机输出一个信号控制电磁阀打开，开始浇水，高于上限值时再由单片机输出一个信号控制电磁阀关闭，停止浇水；手动部分是由单片机从时钟芯片DS1302读入月份与每天的实时时刻，通过软件程序设定定时浇水的时间与浇水的量。
蓄水箱自动上水及水位报警采用纯硬件电路控制，实现水箱水位实时监测、自动上水以及水位上下限报警的功能。
关键词：AT89C51单片机 SHT-11温湿度传感器 LCD DS1302时钟芯片 C51程序数字电路Design of potted flowers automatic watering system Abstract：The design of the automatic watering system includes soil pot humidity detection and display, automatic watering and storage box automatic water and water level alarm three parts. S- oil testing and display of temperature and humidity system takes Temperature and humidity sen- sor SHT - 11 as inductive components, it will detect the soil temperature and humidity value and input the value to the AT89C51 microcontroller,then the temperature and humidity value will be output to LCD screen displayed. Automatic watering system design for intelligence and manual two parts.Intelligent watering part through the microcontroller program setting the upper and lo- wer water attained,then comparing this upper and lower water attained with the vale that throug -hing SHT-11 inputting to the microcontroller. When below the limit SCM outputs a signal to o- pening the Electromagnetic valve ,and Start watering .if Above the upper limit value,the SCM will output another signal to Turnning off the Electromagnetic valve ,and Stop watering. Manual part read the time from the clock chip DS1302 by microcomputer. Through software program to setting the regular watering'time and Watering amount.Storage box Water level control system u- ses Pure hardware control. Realizing real-time monitoring water tank, Automatic water supply and Level alarming function.Keywords: AT89C51 microcontroller; SHT - 11 temperature and humidity sensor; LCD; clock chip DS1302;C51 program; Digital circuit目录1、绪论 (1)1.1 选题的目的和意义 (1)1.2自动浇花器的诞生背景及国内外发展现状 (1)1.3毕业设计所采用的研究方法和手段 (2)2、AT89C51单片机 (4)2.1 AT89C51单片机的基本组成 (4)2.2 AT89C51主要特性 (5)2.3管脚说明 (5)2.4 AT89C51单片机的存储器 (7)2.4.1 程序存储器 (7)2.4.2 数据存储器 (8)2.5 振荡电路和时钟 (9)2.6 AT89C51的中断系统 (10)2.6.1 中断系统结构和中断控制 (10)2.6.2 中断响应过程 (12)2.7 定时器/计数器 (12)2.7.1定时器/计数器0和1简介 (12)2.7.2 与定时器/计数器0和1相关的特殊功能寄存器 (13)3、温湿度传感器 (14)3.1 数字温湿度传感器SHT-11 (15)3.2 SHT-11的传感器输出 (16)3.2.1 湿度值输出 (17)3.2.2 温度值输出 (17)3.2.3 露点计算 (18)3.2.4 非线性校正及温度补偿 (18)3.3 SHT-11的特性 (19)3.3.1 SHT-11的特点 (19)3.3.2 SHT的详细规格 (19)3.4 SHT-11的引脚 (20)3.5 SHT-11的的内部命令与接口时序 (21)3.5.1 SHT-11的内部命令 (21)3.5.2 SHT-11的命令顺序及命令时序 (21)3.5.3 SHT-11的状态寄存器 (22)3.6 硬件接口 (23)3.7 恢复处理 (23)3.8 SHT-11的相关程序 (24)4、DS1302时钟芯片 (30)4.1 DS1302时钟芯片的简介 (30)4.2 引脚 (30)4.3 命令字节 (31)4.4 DS1302的相关程序 (34)5、液晶显示器LCD (38)5.1 液晶显示器的分类 (38)5.2 AMPIRE 128×64 (38)5.2.1 LCD 128×64引脚功能 (39)5.2.2 KS0108控制器指令功能 (40)5.2.3 应用说明 (42)5.2.4 LCD相关程序 (42)6、盆花自动浇水系统的设计 (49)6.1 土壤温湿度检测与控制 (49)6.1.1 硬件电路设计 (49)6.1.2 系统软件设计 (53)6.2 蓄水箱自动供水系统 (65)6.2.1基本的导电理论 (66)6.2.2系统工作原理 (67)6.2.3 系统硬件组成 (66)6.2.4 系统电路连接 (70)6.2.5 参数计算 (71)6.2.6 水箱水位控制系统检测 (71)7、总结 (73)8、致谢 (74)参考文献 (75)1、绪论1.1选题的目的和意义随着社会生活的进步，人们的生活质量越来越高。
智能自动浇花系统设计
0 引言随着现代人生活水平的提高和生活节奏的加快,为了追求高质量的生活,同时净化空气、美化环境, 很多人喜欢在家中或办公室种植一些花草[1],为了保证植物的健康生长，必须付出一定的时间和精力进行精心照料，这无疑是一项琐碎的工作，尤其一些老年人由于记忆力差行动能力有限，但又酷爱养殖花草，因此设计一款无人值守自动浇花控制系统是市场新需求。
1 系统总体结构设计本设计采用模块化设计以单片机为主控芯片，结合传感器电路、AD 转换电路、LCD 显示电路、键盘电路、水泵驱动电路等从而控制水泵进行自动浇花。
本设计的系统结构图如图1所示。
2 硬件电路设计2.1 数据采集转换电路设计设计中采用ADC0832芯片将采集到的模拟信号转换成数字信号[2-3]，其中串行时钟输入端CLK 与单片机P11相连，数据信号输入输出DI/DO 与单片机P12/P13相连，片选端与单片机P10相连。
模拟输出通道CH0通过一个RC 滤波电路与G1土壤湿度传感器YL-69连接[4]。
模拟输出通道CH1通过一个RC 滤波电路与G2光敏电阻连接，测量土壤湿度及光照强度[5]。
电路如图2所示。
图1 系统组成框图2.2 驱动电路设计水泵驱动电路如图3所示，继电器并联一个续流二极管69 soil moisture sensor and light intensity acquisition circuit to monitor the potting environment in real time and automatically judge whether it is necessary to start the watering method of the water pump to achieve reasonable watering of the potted plant. After testing, the system can monitor the soil moisture of the flowerpot and the light intensity of the environment in the potted plant through the soil moisture sensor and the photoresistor. The LCD displays various environmental information, and the buzzer alarm and indicator light are reminded of the unqualified environmental information. Finally, The MCU automatically judges and controls the water pump to properly water the potted plant, which has low design cost and high accuracy of detection information.Keywords:Single chip microcomputer ；Sensor ；Signal acquisition ；Automatic watering照“自顶而下”的原则采用模块化设计[8]，其中主程序的设计是整个硬件实现的关键，其主要实现的流程是：系统上电初始化之后，采集各个传感器对应数据，进行A/D 转换后，系统自动判断是否满足浇花需求，并将采集到的数据显示在LCD1602显示屏上，若满足浇花要求，蜂鸣器进行报警，水泵启动进行浇花，待土壤湿度值高于预设下限值时，蜂鸣器停止报警，水泵继续进行浇水，直至土壤湿度值高于预设上限值，此时蜂鸣器再次报警，水泵停止浇水，如图4所示。
高中综合实践课程：设计一个能够自动浇水的室内花园系统
1. 概述
要点标题：室内花园系统的设计要素
4. 花园维护与管理
**光照控制**
光照是植物生长过程中必不可少的因素之一。我们可 以利用光照传感器来监测室内的光照强度，并根据植 物对光照的需求调节灯光的亮度。当光照不足时，系 统将自动调整灯光亮度，以提供足够的光照供植物进 行光合作用。
4. 花园维护与管理
**营养供给**
植物的生长需要合适的营养供给。我们可以在花园系统中添 加液体肥料供给装置，通过控制肥料的投放量和频率，为植 物提供适量的营养。可以根据不同植物的需求来调整肥料的 种类和浓度，以满足植物的不同需求。 以上是花园维护与管理章节的要点内容。通过土壤湿度监测 、光照控制和营养供给，我们可以实现对室内花园的自动化 管理，确保植物的健康生长。
3. 自动浇水机制
浇水控制
在自动浇水机制中，需要设计一个浇水控制系统来控制水源的开关 。可以使用电磁阀控制水流的通断，通过控制电磁阀的开关时间和 频率来实现自动浇水。同时，还可以结合计时器或定时器来设置浇 水的时间段，以适应不同植物的生长需求。 以上是关于自动浇水机制的三个要点，包括水位检测、浇水计量和 浇水控制。通过这些机制的设计和实施，我们可以实现室内花园的 自动浇水，为植物提供合适的水分，促进植物的生长和健康发展。
要点标题：光照控制系统
要点内容：光照是植物生长的重要因素之一。室内花 园系统应该配备光照控制系统，通过使用光敏电阻或 光感传感器来检测光照强度。根据不同植物的需求， 系统可以自动调节灯光的亮度和时间，以提供合适的 光照条件。此外，还可以根据天气和时间自动调整光 照策略，以模拟自然光照变化。
盆花的自动浇水系统的设计与实现【开题报告】
毕业设计开题报告电子信息工程盆花的自动浇水系统的设计与实现1选题的背景、目的及意义当今社会，养花已经成为了人们的一种爱好，在业余时间这成为了一种陶冶情操的好方法。
但是由于现在城市的生活节奏比较紧张，工作时间长、工作压力大，再加上时不时的要出差等原因，人们经常会忽略了种养的盆花，经常使花儿处在一种缺水的状态，当有时间去给盆花浇水时，又往往不知道该浇多少水才合适，浇水量不能够做到适度，使花儿处在一种不理想的生活环境中，让花儿不能健康生长，达不到一种好的观赏效果，或者生命力不强的花就这样枯萎或涝死了，影响的养花者的心情，同时也使养花者遭受了经济上的损失。
如今水资源已经越来越匮乏了，21世纪水资源已经变成一种宝贵的稀缺资源，虽然地球上的水总量很多，但是能被我们人类利用的淡水却非常的有限，我国的水资源也不容乐观，虽然总量位居世界第六，但人均量却只有世界人均量的四分之一，而且分布也很不均匀，因此水资源问题已不仅仅是资源问题，更是关系到国家经济、社会可持续发展和长治久安的重大战略问题。
所以我们必须节约用水。
考虑到水资源的短缺和重要性，高效的自动化控制节水灌溉技术不但能够有效的节约用水，同时也是现代化的体现，因此这次在给盆花浇水时采用的方式是目前国际上受到广泛认可和应用的微灌方法。
微灌，是按照作物的要求，通过管道系统与安装在末级管道上的灌水器，将水和作物生长所需的养分以较小的流量，均匀、准确地直接输送到作物根部附近土壤的一种灌水方法。
与传统的全面积湿润的地面灌和喷灌相比，微灌只以较小的流量湿润作物根区附近的部分土壤，因此，又称为局部灌溉技术。
做到浇水适量是一个重要的部分，这就要求我们对盆中土壤的湿度有一个大致的掌握，采用单片机模糊智能控制系统［1是一种切实可行的方法。
系统的工作原理是利用土壤水分传感器测定土壤的含水量情况，并且把信号送到单片机，然后单片机根据其内置的模糊控制规则，把输入的信号进行模糊判决，根据判决结果作出是否进行灌溉以及灌溉多长时间。
智能浇花系统的设计与实现
设计制作数码世界 P .118组织中国旅游纪念品设计大赛系列活动，为改变目前旅游纪念品文化品位不高、创意不新、缺乏地方风格和特色的现状，提高我国旅游纪念品的设计水平。
活动期间各省市纷纷举办纪念品设计大赛选拔优秀设计作品，同时举办设计研讨会和设计论坛。
专利部门也积极为申报的优秀纪念品设计作品进行专利保护。
系列设计活动中出现了一些新的陶瓷纪念品设计，在造型和设计思路上都有了较大的改变，产品的文化品位也有了提高。
从一些获奖作品中我们看到，有文化特色的设计作品越来越受到人们的喜爱和关注。
但在产品的设计思路和形式方面还不够新颖，产品种类也不够丰富，特别是对纪念品文化内涵的理解较为片面，对纪念品文化内涵的发掘还显得比较肤浅。
参考文献[1]柳冠中：《苹果集 设计文化论》，黑龙江科学技术出版社，1995年版。
[2]刘敦荣主编：《旅游商品学》，天津：南开大学出版社，2002年5月第1版。
[3]熊廖：《中国陶瓷与中国文化》，浙江美术学院出版社，1990年11月第1版。
作者简介张璇，女，1980年1月，四川，中华女子学院，讲师，硕士，艺术设计、环境艺术、陶瓷艺术，北京，100101。
智能浇花系统的设计与实现何伟 西北民族大学数学与计算机科学学院摘要: 在单片机运用趋于成熟和社会节奏加快的社会背景下，绿植种养已成为减压的必备方法。
但是种养绿植困难的问题也越来越影响人们的体验。
所以,本文探讨了目前已有的解决办法提出了,根据土壤湿度和绿植标准湿度阈值对比的情况，利用湿度传感器等硬件，达到自动浇水的目的。
研究解决人们种养绿植困难的问题，增加种养绿植的趣味性。
关键词：单片机 绿植种养 湿度阈值 自动浇水1 研究背景进入21世纪以来，人们的生活水平和工作环境发生着巨大的变化，生活节奏不断加快，压力也越来越大。
随着国内居民消费水平和生活质量的提高，越来越多的人们开始向往更加悠然自得的生活方式。
越来越多的人们喜爱种植绿植，不仅因为绿植可以美化环境，还能愉悦人们的心情，缓解压力。
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土壤湿度检测及自动浇水系统设计 1 设计主要内容及要求 1.1 设计目的： 随着人们生活水平的提高花卉逐渐受到人们的青睐，本设计要求利用单片机设计一 款 家庭智能浇花器，实现自动浇花，节省人力，方便人们出差的时候不至于影响花卉的生长，如果在家也可以关断浇花器 。 （1）了解土壤湿度检测的基本知识以及电工电子学、单片机、传感器等相关技术。 （2）初步掌握常用土壤湿度检测传感器的特点和应用场合，并选择恰当方法应用于本设计。 1.2 基本要求 （1）通过c8051f020单片机编程来实现土壤湿度的实时显示，并具有超量程报警装置。 （2）要求设计相关传感器系统和控制系统实现自动浇水功能。 （3）要求设计相关的硬件电路，包括传感器的选型、控制系统和显示系统的硬件电路设计。 1.3 发挥部分 自由发挥 2 设计过程及论文的基本要求： 2.1 设计过程的基本要求 （1）基本部分必须完成，发挥部分可任选； （2）符合设计要求的报告一份，其中包括总体设计框图、电路原理图各一份； （3）报告的电子档需全班统一存盘上交。 2.2 课程设计论文的基本要求 （1）参照毕业设计论文规范打印，包括附录中的图纸。项目齐全、不许涂改，不少于4000字。图纸为A4，所有插图不允许复印。 （2）装订顺序：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、正文（设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及相应的详细的功能分析和重要的参数计算、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍）、小结、参考文献、附录（总体设计框图与电路原理图）。 3 时间进度安排 顺序 阶段日期 计 划 完 成 内 容 备注 1 讲解主要设计内容，安排学生查阅资料 打分
2 检查任务框图的设计情况 打分
3 检查整个设计理论方面的准备情况 打分
4 指导学生进行传感器的选择 打分
5 进程传感器及测量电路的硬件电路设计 打分
6 讲解原理图的绘制要求 打分
7 检查原理图完成情况，讲解及纠正错误 打分
8 检查流程图的绘制及报告的书写要求 打分
9 布置答辩 打分
10 答辩、写报告 打分 一 设计任务描述 1.1 设计题目：土壤湿度检测及自动浇水系统设计 1.2 设计要求 1.2.1 设计目的： 随着人们生活水平的提高花卉逐渐受到人们的青睐，本设计要求利用单片机设计一 款家庭智能浇花器，实现自动浇花，节省人力，方便人们出差的时候不至于影响花卉的生长，如果在家也可以关断浇花器 。 （1）了解土壤湿度检测的基本知识以及电工电子学、单片机、传感器等相关技术。 （2）初步掌握常用土壤湿度检测传感器的特点和应用场合，并选择恰当方法应用于本设计。
1.2.2 基本要求： （1）通过C8051F020单片机编程来实现土壤湿度的实时显示，并具有超量程报警装置。 （2）要求设计相关传感器系统和控制系统实现自动浇水功能。 （3）要求设计相关的硬件电路，包括传感器的选型、控制系统和显示系统的硬件电路设计。 二 设计思路 我所设计的土壤湿度检测及自动浇水系统主要由七部分组成。 第一部分：精密对称方波发生器。用于驱动湿敏电阻，因为直流电流通过湿敏电阻时会产生电化学迁移现象而损坏湿敏电阻，所以在这里我选择了具有稳幅作用的精密对称方波发生器作为信号源。 第二部分：湿敏电阻传感器。由于湿敏电阻是最常见，价格也最低廉的一种湿度传感器所以我选择了湿敏电阻作为本设计的核心传感器。我选择的是PCRC-55这款湿敏传感器。他是一种经过化学方法处理的聚苯乙烯聚合物。其电阻值（R）与相对湿度（RH）的曲线近似指数曲线，即电阻值随相对湿度的增大为减小。 第三部分：对数放大器。为解决湿敏电阻自身的非线性问题，我选择了由晶体管和运算放大器组成的对数放大电路来对湿敏电阻的指数型特性曲线进行线性化。 第四部分：相对湿度校准电路。利用湿度校准电路对40%RH、100%RH两点进行校准，再通过滤波器产生一个代表相对湿度的直流输出电压，输出电压范围是0~+10V，所对应的相对湿度变化范围是（0~100%）RH。 第五部分：断点放大器。由于湿敏电阻在RH≤40%时的非线性失真最为显著，我真对这一情况采用断点放大器再做一次局部的线性化处理，即再进行一次线性补偿。 第六部分：温度补偿电路。利用集成恒流源的正温度系数去补偿湿敏电阻的负温度系数，大大降低了温漂。当环境温度发生变化时，必然导致组成对数放大器的晶体管的直流工作点发生改变，而这也终究会影响到对数放大器的输出特性。因此我对组成对数放大器的晶体管采取一定的温度补偿措施，即用一片廉价的集成音频放大器对其补偿，以避免这种情况的发生。 第七部分：数据处理及自动浇水系统。利用单片机对湿敏电阻这一传感器所采集的代表土壤湿度的电压信号进行处理、分析，并对土壤湿度进行实时显示、超范围报警以及自动浇水。 对这以上就是我所设计的土壤湿度检测及自动浇水系统的设计思路。基于此设计思路设计的土壤湿度检测及自动浇水系统的相对湿度测量范围为0~100%,测量精度为±2%，分辨力可达0.01%。 三 设计方框图 精密对称 方波发生器
湿敏电阻 对数放大器 （兼半波整流） 湿度校准电路 及滤波器 输出放大器 断点补偿电路 C8051F020单片机 稳压电源 稳压温度补偿电路 （恒温器）
湿度显示、超量程报警 自动浇水 四 设计原理 4.1 精密对称方波发生器 湿敏电阻只能用交流的，直流会导致湿敏失效，因为直流的电场会导致高分子材料中的带电粒子偏向两极，一定时间以后湿敏电阻就会失效。所以必须用交流维持其平衡，这也是为什么测湿敏电阻阻值要用电桥而不能用普通万用表的原因。 水分子是极性分子，在直流电厂中会分解为H2和O2, 影响测量，并且在湿敏传感器中存在导电离子，在高湿情况下，如采用直流电会漂移造成电导率漂移，影像传感器的使用寿命。 综上所述：鉴于当直流电流通过湿敏电阻会产生电化学迁移现象而损坏湿敏电阻，因此必须采用交流信号或对称方波信号来驱动湿敏电阻。 这里选用具有稳幅作用的精密对称方波发生器作为信号源，其输出信号中不包含直流分量。
4.2 湿敏电阻传感器 湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成的。工业上流行的湿敏电阻主要有：半导体陶瓷湿敏电阻、氯化锂湿敏电阻、有机高分子膜湿敏电阻。湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时元件的电阻率和电阻值都发生变化。 PCRC-55型湿敏电阻是用经过化学方法处理的聚苯乙烯聚合物制成的。其电阻值（R）与相对湿度（RH）的影响曲线如图4.2.1湿敏电阻特性曲线所示。该曲线近似为指数曲线。当湿度从20%变化到100%时，电阻值就从100MΩ迅速减小到35KΩ，电阻变化量超过了4个数量级。因此，构成相对湿度测量仪时必须进行线性化，才能获得线性输出电压。PCRC-55的温度系数为—0.36%RH/℃，精度为±1% 。
图4.2.1湿敏电阻特性曲线 4.3 对数放大器 为解决湿敏电阻的非线性问题，由晶体管和运算放大器构成对数放大器，对湿敏电阻的指数型特性曲线进行线性化。 4.4相对湿度校准电路 利用湿度校准电路对40%RH、100%RH两点进行校准，再通过滤波器产生一个代表相对湿度的直流输出电压，输出电压范围是0~+10V，所对应的相对湿度变化范围是（0~100%）RH。
4.5断点放大器 所谓“断点”就是指40%RH这一点，由图4.2.1湿敏电阻特性曲线可见，PCRC-55型湿敏电阻在RH≤40%时的非线性失真最为显著，针对这种情况可通过断点放大器再做一次局部线性化处理。
4.6温度补偿电路
4.6.1 湿敏电阻的温度补偿 由于湿敏电阻具有负温度系数，因此要对其负温度系数进行一定的温度补偿，这里我采用集成恒流源的正温度系数去补偿湿敏电阻的负温度系数。
4.6.2 对数放大电路中晶体管的温度补偿 当环境温度发生变化时，必然导致组成对数放大器的晶体管的直流工作点也发生变化，而这也终究会影响到对数放大器的输出特性。因此要对组成对数放大器的晶体管采取一定的温度补偿措施，即用一片廉价的集成音频放大器对其进行补偿。
4.7数据处理及自动浇水系统 利用单片机对湿敏电阻这一传感器所采集的代表土壤湿度的电压信号进行处理、分析，并对土壤湿度进行实时显示、超范围报警及自动浇水 五 电路设计 5.1 精密对称方波发生器 5.1.1 电路图 电路图如图5.1.1精密对称方波发生器所示。
图5.1.1精密对称方波发生器 5.1.2 原理 精密对称方波发生器由集成运放IC-1a（LF347）、三端可调电流源IC2（LM334）、和二极管桥路（VD1~VD4）组成。利用二极管桥路和电阻R2、R3构成的正反馈电路使IC-1a产生振荡。该方波发生器具有对称输出、限流和稳幅的特性。 R1为设定电阻（RSET），取R1=15Ω时可将LM334的输出电流限定在5mA左右。利用二极管桥路的正、反向钳位作用，能把输出方波电压U01的幅度限制在±8V。谐振频率约为100HZ。 随着振荡电容C1不断的进行充、放电，在U01端便形成了以零伏为对称轴的方波信号，其直流分量为零。R2、R3组成分压器，用于设定IC1的阈值电压（即门限电压），进而控制IC-1a的翻转状态。 对称方波发生器输出的U01信号通过缓冲器（IC-1b）驱动湿敏电阻。