智能節(jié)水監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目概述選題背景根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)在的人們對居住環(huán)境越來越重視了，家里會(huì)放很多的裝飾品，尤其是植物，它不僅可以起到裝飾作用，還可以凈化空氣，而植物和人一樣都離不開水，需要經(jīng)常澆灌，植物對濕度的要求其實(shí)很高，少澆水植物的生長就會(huì)很慢，過度澆水可能會(huì)讓植物的根莖腐爛。人為澆水很難掌控濕度。而且人們出差或者有事長時(shí)間不在家，植物的供水就會(huì)中斷，將面臨干枯死亡的危險(xiǎn)。這不僅僅造成一定個(gè)人的經(jīng)濟(jì)損失，對養(yǎng)花人本身也是一種精神損失，但是如今市場上銷售的澆花控制裝置都不夠完善而且價(jià)格昂貴，對于普通家庭來說這些裝置價(jià)格昂貴。選題目的與意義根據(jù)市場上現(xiàn)有澆花裝置的缺陷，而設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)澆花系統(tǒng)。該裝置適合家庭陽臺，天臺，庭院等場地的使用，它結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，能實(shí)現(xiàn)濕度的自動(dòng)控制，也可以作為家庭外出長期度假自動(dòng)給花補(bǔ)水的一個(gè)自動(dòng)化裝置。選題解決的問題設(shè)計(jì)了一款基于Arduino的自動(dòng)澆花系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)無人照看花卉時(shí)自動(dòng)澆花系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)是通過檢測土壤的濕度，對花卉進(jìn)行適量澆水。主要核心有Arduino和溫濕度傳感器以及控制電路構(gòu)成。本設(shè)計(jì)分為智能澆水和手動(dòng)澆水兩個(gè)部分：智能澆水部分是通過Arduino程序設(shè)定澆水的上下限值于DHT11送人單片機(jī)的土壤濕度進(jìn)行比較，當(dāng)?shù)陀谙孪拗禃r(shí)，Arduino輸出一個(gè)信號控制電磁閥打開，開始澆水，高于上限值時(shí)再由Arduino輸出一個(gè)信號控制電磁閥關(guān)閉，停止?jié)菜?；手?dòng)部分通過軟件程序設(shè)定定時(shí)澆水的時(shí)間與澆水的量產(chǎn)品研發(fā)產(chǎn)品介紹自動(dòng)澆花下系統(tǒng)，對于普通家庭種養(yǎng)花卉意義重大。本系統(tǒng)選用

常見的單片機(jī)系統(tǒng)Arduino作為控制核心，依賴于最小系統(tǒng)，控制著溫度傳感器,土壤濕度傳感器,光照傳感器等模塊。系統(tǒng)上電開機(jī)單片機(jī)將對溫度模塊和土壤濕度傳感器模塊接口進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，并別測量溫度和土壤濕度是否在設(shè)定范圍內(nèi)，從而判斷是否需要啟動(dòng)電磁閥。當(dāng)土壤濕度高于設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)系統(tǒng)控制電磁閥澆水；當(dāng)土壤濕度等于或低于設(shè)定值時(shí)，則關(guān)閉水泵，停止灌溉。當(dāng)溫度高于設(shè)定值時(shí)開始澆水，反之不澆水。產(chǎn)品特色優(yōu)勢我們團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的微型系統(tǒng)產(chǎn)品，可以測量出當(dāng)中多種指標(biāo)參數(shù)，并且在這個(gè)過程中是可以根據(jù)用戶的要求同時(shí)或單獨(dú)進(jìn)行監(jiān)測，并且在使用過程中與其它類型儀器相比，具有很多優(yōu)勢特點(diǎn)。1.采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將實(shí)現(xiàn)對土壤的濕度，溫度，光照強(qiáng)度等準(zhǔn)確采集，同時(shí)進(jìn)行采集數(shù)據(jù)處理。2.采用Arduino技術(shù)，實(shí)現(xiàn)傳感器與使用者進(jìn)行信息交互與共享。3.在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下綜合考慮土壤濕度和光照強(qiáng)度，選擇最佳澆花時(shí)機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和人工控制等功能，提高澆水的合理化。項(xiàng)目系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)整體架構(gòu)智能澆花：包括了空氣濕溫監(jiān)測和顯示，智能澆水系統(tǒng)?？諝鉂駵囟鹊臋z測和顯示以濕溫度傳感器DHT11為感應(yīng)部件，將檢測的空氣濕度送入Arduino系統(tǒng)，并通過Arduino程序設(shè)定澆水的上下線值時(shí)與DHT11送入Arduino的空氣濕度值相比較，當(dāng)?shù)陀诰€下值時(shí)，Arduino

輸出一個(gè)信號控制電磁閥打開，開始澆水，高于上限時(shí)與上限值再由Arduino輸出一個(gè)信號控制電磁閥關(guān)閉，停止?jié)菜Ｊ謩?dòng)澆花：是通過軟件程序設(shè)定定時(shí)澆水的時(shí)間與澆水的量，達(dá)到定時(shí)定量的澆水。硬件分布主控電路：STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)，包括晶振電路（11.0592MHz）、復(fù)位電路（10kΩ電阻+10μF電容）。電源電路：3.3V/5V雙路輸出，支持USB供電或太陽能板（5V/2W）充電。傳感器模塊：濕度傳感器：檢測濕度，觸發(fā)后輸出高電平信號至單片機(jī)。光照傳感器：測量光照程度，數(shù)據(jù)通過串口傳輸。執(zhí)行模塊：舵機(jī)控制：PWM信號驅(qū)動(dòng)SG90舵機(jī)，角度范圍0-180°，響應(yīng)時(shí)間0.1s。報(bào)警模塊：蜂鳴器頻率2kHz，LED屏顯示“滿載”或“分類錯(cuò)誤”。通信模塊：ESP8266通過UART與單片機(jī)連接，支持MQTT協(xié)議上傳數(shù)據(jù)至云端。2.電路原理圖電源管理電路：TP4056鋰電池充電模塊，支持5V輸入、4.2V輸出，帶過充保護(hù)。AMS1117穩(wěn)壓芯片，提供3.3V穩(wěn)定電壓。傳感器接口電路：紅外傳感器輸出端接P2.0，超聲波Trig接P1.1、Echo接P1.2。HX711模塊數(shù)據(jù)線接P1.3，時(shí)鐘線接P1.4。軟件編寫開始↓初始化：傳感器、舵機(jī)、Wi-Fi模塊↓進(jìn)入主循環(huán)：1.檢測濕度→判斷是否澆水2.檢測光照→判斷是否適合澆水3.數(shù)據(jù)記錄4.數(shù)據(jù)上傳至云端5.接收APP指令（如手動(dòng)澆水）↓異常處理：傳感器故障報(bào)警結(jié)束項(xiàng)目詳細(xì)硬件設(shè)計(jì)核心模塊本系統(tǒng)采用的核心是Arduino，Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺。包含硬件（各種型號的Arduino板）和軟件（ArduinoIDE）。由一個(gè)歐洲開發(fā)團(tuán)隊(duì)于2005年冬季開發(fā)它構(gòu)建于開放原始碼simpleI/O介面版，并且具有使用類似Java、C語言的Processing/Wiring開發(fā)環(huán)境。主要包含兩個(gè)部分：硬件部分是可以用來做電路連接的Arduino電路板；另外一個(gè)則是ArduinoIDE，你的計(jì)算機(jī)中的程序開發(fā)環(huán)境。電路模塊濕度傳感器模塊光照傳感器創(chuàng)業(yè)整體規(guī)劃市場分析農(nóng)業(yè)領(lǐng)域：傳統(tǒng)灌溉浪費(fèi)水且效率低，規(guī)?；N植戶對智能灌溉需求迫切，以提升水資源利用率和作物產(chǎn)量。園林景觀：城市公園、校園、高爾夫球場等景觀綠化需大量用水，智能系統(tǒng)能依植物需求和天氣精準(zhǔn)供水，維持景觀效果同時(shí)節(jié)水。政策支持：政府大力倡導(dǎo)節(jié)水農(nóng)業(yè)和綠色發(fā)展，出臺補(bǔ)貼與扶持政策，為智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)推廣提供良好環(huán)境。商業(yè)模式產(chǎn)品銷售：向農(nóng)業(yè)種植企業(yè)、園林景觀公司等直接銷售智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)，提供安裝調(diào)試和售后維護(hù)服務(wù)。系統(tǒng)租賃：針對資金有限的用戶，推出設(shè)備租賃服務(wù)，按使用時(shí)長或灌溉面積收取費(fèi)用。數(shù)據(jù)服務(wù)：積累的土壤、氣象和灌溉數(shù)據(jù)有分析價(jià)值，經(jīng)脫敏處理后出售給農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)、農(nóng)資企業(yè)，助其優(yōu)化產(chǎn)品和服務(wù)。營銷策略線上推廣：建立官網(wǎng)展示產(chǎn)品優(yōu)勢和應(yīng)用案例；利用農(nóng)業(yè)、園林行業(yè)網(wǎng)站、論壇發(fā)布廣告和技術(shù)文章；通過社交媒體平臺進(jìn)行產(chǎn)品宣傳和用戶互動(dòng)。線下推廣：參加農(nóng)業(yè)展會(huì)、園林景觀行業(yè)峰會(huì)等專業(yè)展會(huì)；在重點(diǎn)區(qū)域舉辦產(chǎn)品推介會(huì)和技術(shù)研討會(huì)；與農(nóng)業(yè)合作社、經(jīng)銷商建立合作，拓寬銷售渠道。發(fā)展規(guī)劃短期（1-2年）：完成產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)，建立銷售渠道，在試點(diǎn)區(qū)域推廣應(yīng)用，積累用戶和市場經(jīng)驗(yàn)。中期（3-5年）：擴(kuò)大市場份額，優(yōu)化產(chǎn)品功能，拓展數(shù)據(jù)服務(wù)業(yè)務(wù)，與上下游企業(yè)建立戰(zhàn)略合作關(guān)系。長期（5年以上）：成為智能節(jié)水灌溉領(lǐng)域領(lǐng)軍企業(yè)，產(chǎn)品和服務(wù)覆蓋國內(nèi)市場，并逐步拓展國際市場。參考文獻(xiàn)陳明熒．8051單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教程[M]．北京：清華大學(xué)出版社．鞠海翔,樊東燕.公共場所智能垃圾桶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].山西電子技術(shù),2017(6):28-31.宋楠,韓廣義.Arduino開發(fā)從零開始學(xué)—學(xué)電子的都玩這個(gè)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2014.姜磊.基于ARM的嵌入式系統(tǒng)在無線視頻傳輸中的應(yīng)用[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2006.陳愛華,韓利春.紅外感應(yīng)翻蓋垃圾桶的驅(qū)動(dòng)連接裝置:CN201220831[P].2009-04-15.程晨.Arduino電子設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)指南[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2013.陳呂洲.Arduino程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2015.郭愛民.多功能垃圾箱[J].中小企業(yè)科技,2006(5):52-53.湯俊良,黃國清.智能垃圾箱[J].無線電雜志,2004(11):12-14.周慧,許錦標(biāo).新型智能垃圾桶的設(shè)計(jì)方案[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2006(3):85-94.白金婷,潘存云,吳懋亮.三自由度智能零售柜的傳動(dòng)設(shè)計(jì)與力學(xué)分析[J].機(jī)電工程,2019,36(11):1208-1211.汪元超.智能垃圾桶的發(fā)明及使用[J].科學(xué)咨詢(科技·管理),2017(10):54-55.杜昕,赫向陽.基于攝像頭識別的主動(dòng)接物垃圾桶設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程技術(shù),2013,42(8):137-139.王忠民.微型計(jì)算機(jī)原理[M].西安:西安科技大學(xué)出版社．張萌.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)綜合實(shí)例[M].北京：清華大學(xué)出版社．周雪.模擬電子技術(shù)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社．陳明熒．8051單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教程[M]．北京：清華大學(xué)出版社蘇平.單片機(jī)的原理與接口技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社，2006：1-113.王忠民.微型計(jì)算機(jī)原理[M].西安:西安科技大學(xué)出版社，2003：15-55.何立民．單片機(jī)高級教程[M]．北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2003年紀(jì)宗南.單片機(jī)外圍器件使用手冊[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，622-655.周雪.模擬電子技術(shù)[M]西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2005：81-95.左金生.電子與模擬電子技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社，2004：105-131.尹勇.單片機(jī)開發(fā)環(huán)境μVision2的開發(fā)指南[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2004：173-199.馬忠梅，籍順心等．單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[M]．北京航空航天大學(xué)出版社，2001年新編單片機(jī)原理與應(yīng)用（第二版）.西安電子科技大學(xué)出版社，2007.2張萌.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)綜合實(shí)例[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.7樓然苗.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.7朱思榮．51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)公歷與農(nóng)歷、星期的轉(zhuǎn)換[Z].當(dāng)當(dāng)電子網(wǎng)李廣弟.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]北京航空航天大學(xué)出版社,2004年TiinaHavana.2003April.CommunicationintheSoftwareVulnerabilityReportingProcess.M.A.thesis,UniversityofJyvaskyla.DanielE.Geer,Jr.(Editor),MaryAnnDavidson,MarcDonner,LyndaMcGhie,andAdamShostack.MenozziG.Eurimusapproved19projectsfortotalamountofEuro89million.MSTnews.2000.5致謝感謝指導(dǎo)老師王明星的悉心指導(dǎo)，以及團(tuán)隊(duì)成員的努力付出。同時(shí)感謝學(xué)校和實(shí)驗(yàn)室提供的資源支持，使本項(xiàng)目得以順利完成。附錄#include<reg51.h>#include<stdio.h>#include<string.h>//定義土壤濕度傳感器連接的引腳sbitmoisture_sensor=P1^0;//定義水泵控制引腳sbitwater_pump=P1^1;//定義ESP8266串口通信相關(guān)引腳sbitESP8266_RX=P3^0;sbitESP8266_TX=P3^1;bituser_watering=0;//定義用戶指令標(biāo)志#defineDATA_RECORD_SIZE10//定義數(shù)據(jù)記錄數(shù)組和索引unsignedcharmoisture_records[DATA_RECORD_SIZE];unsignedcharrecord_index=0;voiddelay(unsignedinttime)//延時(shí)函數(shù){unsignedinti,j;for(i=0;i<time;i++){for(j=0;j<123;j++);}}//串口初始化函數(shù)voidUART_Init(){TMOD=0x20;//設(shè)置定時(shí)器1為模式2TH1=0xFD;//設(shè)置波特率為9600TL1=0xFD;SCON=0x50;//設(shè)置串口為模式1TR1=1;//啟動(dòng)定時(shí)器1}//發(fā)送一個(gè)字符到串口voidUART_SendChar(charc){SBUF=c;while(!TI);TI=0;}//發(fā)送字符串到串口voidUART_SendString(char*str){while(*str){UART_SendChar(*str++);}}//初始化ESP8266連接到Wi-FivoidESP8266_Init(){UART_SendString("AT+RST\r\n");delay(2000);UART_SendString("AT+CWMODE=1\r\n");delay(1000);UART_SendString("AT+CWJAP=\"your_SSID\",\"your_PASSWORD\"\r\n");delay(5000);}voidSendSystemStatus()//發(fā)送系統(tǒng)狀態(tài)和記錄數(shù)據(jù)到服務(wù)器{charstatus[20];if(moisture_sensor==0){strcpy(status,"Lowmoisture");}else{strcpy(status,"Normalmoisture");}UART_SendString("AT+CIPSTART=\"TCP\",\"your_server_IP\",your_server_port\r\n");delay(2000);chardata_to_send[100];//構(gòu)建要發(fā)送的數(shù)據(jù)字符串sprintf(data_to_send,"%s,",status);for(inti=0;i<DATA_RECORD_SIZE;i++){sprintf(data_to_send+strlen(data_to_send),"%d,",moisture_records[i]);}data_to_send[strlen(data_to_send)-1]='\0';//去掉最后一個(gè)逗號UART_SendString("AT+CIPSEND=");UART_SendChar(strlen(data_to_send)+2);UART_SendString("\r\n");delay(100);UART_SendString(data_to_send);UART_SendString("\r\n");delay(1000);UART_SendString("AT+CIPCLOSE\r\n");}voidReceiveUserCommand()//接收用戶指令{charbuffer[20];inti=0;while(RI){buffer[i++]=SBUF;RI=0;if(i>=19)break;}buffer[i]='\0';if(strcmp(buffer,"WATER")==0){user_watering=1;}}voidmain(){UART_Init();ESP8266_Init();while(1)