51單片機的自動澆水灌溉控制系統,土壤濕度傳感器,電路圖,仿真和C程序

設計要求
1.設計一種基于51單片機的花卉、農田自動澆水灌溉系統;

2.能夠檢測土壤濕度,當低于設定的下限值時,啟動水泵進行澆水灌溉,并提供相應的聲光報警指示;

3.能夠通過按鍵設定濕度上下限值;

4.土壤濕度數據和濕度上下限值通過LCD1602顯示屏顯示;

5.完成系統元器件選型、電路繪制與C程序編寫;

系統概述
自動澆水灌溉系統設計方案,以AT89C51單片機為控制核心,采用模塊化的設計方法。

組成部分為:5V供電模塊、土壤濕度傳感器模塊、ADC0832模數轉換模塊、水泵控制模塊、按鍵輸入模塊、LCD顯示模塊和聲光報警模塊,結構如下。


系統框圖

工作原理為:土壤濕度傳感器測出土壤濕度模擬信號,經AD轉換器將模擬信號轉換成數字信號后傳輸到51單片機,單片機將土壤濕度數據與設定的上下限值進行比較。

當土壤濕度低于下限時,驅動水泵工作進行灌溉澆水,并提供聲光報警。當土壤濕度增加至超過下限時,聲光報警關閉,但水泵會繼續工作,直到土壤濕度繼續增加并超過設定的上限值為止。

用戶可通過按鍵設定濕度上下限值,土壤濕度數據和上下限值數據均通過LCD顯示屏實時顯示。

仿真電路圖

仿真電路圖

原理圖

原理圖

仿真結果分析
打開Proteus仿真文件,其后綴名為.DSN。雙擊單片機,加載AutoWater.hex文件(位于Keil C程序文件夾內),運行仿真,結果如下。

仿真運行效果

由圖可知,LCD顯示當前測量的土壤濕度(Humidity)為53%,系統預設的濕度上限(H:High的縮寫)為60%,下限(L:Low的縮寫)為30%,土壤濕度正常,在上下限范圍之內。

此時,濕度低報警燈和蜂鳴器處于關閉狀態,繼電器RL1開關打至下方,水泵處于斷電狀態。

通過調節滑動變阻器RV2(鼠標點擊上下兩個紅色箭頭),改變輸入到ADC0832采樣通道0的電壓大小來模擬土壤濕度的變化。

點擊RV2向下的紅色箭頭,模擬土壤濕度的降低。例如,當土壤濕度從53%降低至23%,低于下限值30%時,紅色LED報警燈點亮,蜂鳴器發聲,繼電器RL1開關打至上方,水泵通電,開始自動澆水,綠色的水泵工作指示燈也被點亮。


土壤濕度低于下限

點擊RV2向上的紅色箭頭,模擬土壤濕度的增加。

當土壤濕度從23%增加至37%,超過下限時,聲光報警停止工作,但水泵會繼續工作,直到土壤濕度繼續增加到高于上限值為止,過程如下所示。


土壤濕度增加至37%,超過下限,聲光報警停止,水泵繼續工作

土壤濕度繼續增加至62%,超過上限,水泵停止工作

需要說明的是,水泵停止工作(即:土壤濕度超過上限)后,調節RV2模擬土壤濕度的下降,在下降到上下限范圍內時,水泵不會啟動,只有土壤濕度繼續下降至低于下限時才會啟動。

通過按鍵可以預設濕度的上下限值。

點擊“設定”鍵,進入上下限設置模式,首先是H上限值光標閃爍,此時可以點擊加/減鍵,改變上限值大小。


上限值光標閃爍

上限值設置完成后,點擊“設定”鍵,L下限值光標閃爍,同理,點擊加/減鍵,改變下限值大小。


下限值光標閃爍

上下限值都設置完成后,再次點擊“設定”鍵,退出上下限設置模式。例如,我們設置濕度上限值H為75%,下限值L為25%,結果如下圖所示。
濕度上限75%,下限25%

綜上所述,仿真運行效果滿足設計要求。

資源內容
(1)基于51單片機花卉、農田自動澆水灌溉系統設計論文;

(2)Proteus仿真文件;

(3)C程序文件;

(4)原理圖文件;

(5)Visio流程圖文件;

(6)參考資料;

(7)元器件清單;

資源截圖





資源獲取方法
重要的事情說1遍!!!!!!!!!!!
由于自動澆水灌溉系統設計為我的原創設計,
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