湖南商務(wù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計

目錄

1產(chǎn)品功能分析.........................................................................................................1

2設(shè)計方案遴選.........................................................................................................1

2.1開發(fā)板的選型....................................................................................1

2.2通訊方式的選擇................................................................................2

2.3系統(tǒng)框圖設(shè)計....................................................................................2

3產(chǎn)品硬件設(shè)計.........................................................................................................3

3.1Arduino開發(fā)板.................................................................................3

3.2DHT11數(shù)字溫濕度傳感器.................................................................4

3.3土壤濕度傳感器................................................................................4

3.4OLED12864顯示屏................................................................................5

3.5繼電器......................................................................................................5

3.6ESP-01s.....................................................................................................6

4產(chǎn)品軟件設(shè)計.........................................................................................................7

4.1主程序流程圖....................................................................................7

4.2產(chǎn)品程序清單....................................................................................8

5產(chǎn)品使用說明.........................................................................................................9

5.1產(chǎn)品裝配圖........................................................................................9

5.2產(chǎn)品調(diào)試............................................................................................9

5.3產(chǎn)品使用說明....................................................................................9

6產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)標準...................................................................................................10

7參考資料..................................................................................................................10

附錄..............................................................................................................................11

附錄1元器件清單......................................................................................11

附錄2電路原理圖......................................................................................12

附錄3PCB設(shè)計圖......................................................................................13

附錄4產(chǎn)品實物圖.....................................................................................14

I

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附錄5主程序代碼.....................................................................................15

II

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基于Arduino的智能灌溉系統(tǒng)的設(shè)計與制作

1產(chǎn)品功能分析

此說明書是以ArduinoUNO開發(fā)板控制繼電器實現(xiàn)自動澆水為目的的。產(chǎn)

品是以ArduinoUNO開發(fā)板做為主體部分，另連接ESP-01sWIFI模塊，溫濕度

傳感器，顯示屏，土壤濕度傳感器與繼電器帶水泵，當土壤濕度傳感器檢測土

壤濕度過低，會發(fā)送數(shù)字信號給ArduinoUNO開發(fā)板，顯示屏顯示當前土壤濕

度值和溫濕度值，WIFI接收數(shù)據(jù)發(fā)送到手機實時查看狀態(tài)，繼電器輸出高電平

啟動水泵抽水。很多人喜歡養(yǎng)花養(yǎng)草，但覺得養(yǎng)護比較費精力，自動澆花系統(tǒng)

讓你遠離煩惱。

2設(shè)計方案遴選

2.1開發(fā)板的選型

方案一：ArduinoNANO,是最小的，價格非常合理的Arduino板選項，缺

點是功能引腳比較少，使用起來相當不便。

圖2.1ArduinoNANO實物圖

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方案二：ArduinoUNO，是Arduino主控系列中的經(jīng)典款，配合圖形化編程

開發(fā)起來非常簡單，適用于初學(xué)者。

圖2.2ArduinoUNO實物圖

綜上所述，故選擇方案二。

2.2通訊方式的選擇

ESP01模塊無線網(wǎng)絡(luò)通信，它成本低、體積小、方便嵌入到任何產(chǎn)品，功

能強大，支持三種模式：AP，STA，AP+STA。

模塊特點：

Esp8266-01s是個比較常用的wifi模塊，體積小，功能強大，價格實惠、

易操作。

應(yīng)用領(lǐng)域：

Wi-Fi遠程監(jiān)控/控制、玩具、消防、安防智能一體化管理、門禁系統(tǒng)。

2.3系統(tǒng)框圖設(shè)計

本產(chǎn)品由Arduino開發(fā)板系統(tǒng)電路+ESP01模塊+土壤濕度傳感器+繼電器+

水泵+溫濕度模塊+OLED12864顯示器顯示組成。

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圖2.3系統(tǒng)框圖設(shè)計

3產(chǎn)品硬件設(shè)計

3.1Arduino開發(fā)板

ArduinoUNO是目前使用最廣泛的Arduino控制器，具有Arduino的所

有功能，是初學(xué)者的最佳選擇。該產(chǎn)品配合擴展板更方便使用。

圖3.1ArduinoUNO開發(fā)板

3.1.1UNO擴展板

在原有的Arduino上增加了許多功能引腳，方便接入藍牙，顯示屏，擁有

非常多的VCC與GND，大幅度彌補基礎(chǔ)板的缺點。

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圖3.2ArduinoUNO開發(fā)板+擴展板

3.2DHT11數(shù)字溫濕度傳感器

DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比

極高等優(yōu)點。DHT11的硬件結(jié)構(gòu)很簡單，只引出了四根引腳，其中只用到了三

根，分別對應(yīng)的引腳為：1-VDD，2-DATA（數(shù)據(jù)腳），3-NC（空腳，懸空），

4-GND。

圖3.3DHT11傳感器原理圖

3.3土壤濕度傳感器

土壤濕度傳感器由兩個探頭組成，用于測量水的體積含量。兩個探頭讓電

流通過土壤，然后得到電阻值來測量水分值。

當有更多的水時，土壤會傳導(dǎo)更多的電，這意味著電阻會更小。因此，水

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分含量會更高。干燥的土壤導(dǎo)電性差，所以當水少時，土壤的導(dǎo)電性就會減

少，這意味著電阻會增加。因此，水分含量會更低。

該模塊還包含一個電位器，用于設(shè)置閾值。該閾值將由LM393比較器進行

比較。輸出LED將根據(jù)此閾值點亮和熄滅。

圖3.4土壤濕度傳感器

3.4OLED12864顯示屏

OLED屏幕有著很好的顯示效果和便攜性，功耗低，更加合適更小系統(tǒng)，

模塊供電可以是3V可以是5V，不需要修改模塊電路，可顯示漢字、ASCLL、

圖案等。

3.5繼電器

繼電器是一種電控制器件，是當輸入量的變化達到規(guī)定要求時，在電氣輸

出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。繼電器具有控制系統(tǒng)和被

控制系統(tǒng)，通常應(yīng)用于自動化的控制電路中，在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保

護、轉(zhuǎn)換電路等作用。

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圖3.5繼電器原理圖

3.6ESP-01s

ESP-01系列WIFI通訊芯片，體積小，方便嵌入到任何產(chǎn)品中，功能強

大，支持三種模式，簡潔高效AT指令，便于開發(fā)。

圖3.6ESP-01接口電路

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4產(chǎn)品軟件設(shè)計

4.1主程序流程圖

圖4.1主程序流程圖

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4.2產(chǎn)品程序清單

本產(chǎn)品采用mind+編譯環(huán)境，圖形化編程界面，針對各個模塊編程。

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5產(chǎn)品使用說明

5.1產(chǎn)品裝配圖

圖5.1產(chǎn)品裝配圖

5.2產(chǎn)品調(diào)試

為了方便模擬實際環(huán)境測試產(chǎn)品，我們先用手觸摸土壤濕度傳感器來替代

盆栽缺水的情況。燒錄代碼后，水泵關(guān)閉，用手觸摸土壤濕度傳感器，對應(yīng)的

水泵開始抽水，放開手后，水泵停止。

5.3產(chǎn)品使用說明

接上DC端供電，土壤濕度傳感器插到盆栽土壤里，對應(yīng)的控制的水泵水

管也放到水里，可以看到oled12864顯示屏顯示出盆栽的土壤濕度值。

如果盆栽不缺水，oled12864顯示屏?xí)@示土壤濕度，當前溫濕度。

如果有盆栽缺水了，oled12864顯示屏?xí)@示水泵工作，土壤傳感器檢測的

濕度小于300時水泵以最大速度開始抽水，然后土壤濕度傳感器再繼續(xù)檢測，

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數(shù)值大于300就停止抽水。(因土壤傳感器的檢測原理是：濕度越大數(shù)值越小，

所以當土壤的濕度大于300時水泵開始抽水，數(shù)值小于300就停止抽水)

6產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)標準

[1]J-STD-001E電氣與電子組件的焊接要求

[2]IPC-A-610D(中文版)，IPC-A-610E電子組件的可接受性要求

[3]IPC-7711/21電子組件和電路板的返工&返修

[4]GB/T11457-2006信息技術(shù)軟件工程術(shù)語；

[5]GB/T8566-2007信息技術(shù)軟件生存周期過程標準；

[6]GB/T8567-2006計算機軟件文檔編制規(guī)范。

7參考資料

[1]金發(fā)慶·傳感器技術(shù)與應(yīng)用·北京；機械工業(yè)出版社

[2〕陳呂洲編著．ARUINO程序設(shè)計基礎(chǔ)，北京航空航大大學(xué)山版社、2014.01.第1頁

[3]陳呂洲.Arduino程序設(shè)計基礎(chǔ):北京航天航空出版社，2014:5-6

[4〕陳旭，蔡文靜.關(guān)于單片機在溫濕測控技術(shù)中的應(yīng)用研究[.電子世界，2019

[5]李玉峰·單片機原理及接口技術(shù).北京:北京航空航天大學(xué)出版社，200

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附錄

附錄1元器件清單

基于Arduino的智能灌溉系統(tǒng)設(shè)計與制作

CommentDescriptionDesignatorFootprintLibRefQuantity

ArduinoUNOR3ArduinoUNOR3DIP32ArduinoUNOR31

ESP-01sESP-01sESP-01sESP-01s1

JianCeTiePianJianCeTiePianJianCeTiePianJianCeTiePian1

JiDianQiJiDianQiJiDianQiJiDianQi1

OLED12864OLED12864OLED12864OLED128641

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