论文总字数：28941字

摘 要

基于著名的摩尔定律，即每个18至24个月，现有的芯片上可容纳的元件数目便会翻上一翻，相应的性能也会增加一倍，在这种基础上发展至今天的集成电路已经是现代电子行业的基石了，一切生活中息息相关的电子产品都离不开一个主控芯片，人们对电子产品的需求要求也越来越高，电子系统也愈发的复杂，相较于一线产品的复杂性，最好的入手学习方法依然是51系列的单片机。

本课题是基于STC89C51结合空气温湿度传感器、土壤湿度传感器、水泵电机及LCD1602显示屏等来驱动执行机构，报警装置等实现室内的盆栽环境控制。其中包括硬件电路的设计，传感器的选择以及相对应的控制程序的编写和调试。此设计能够实现对室内的温湿度异常报警，对土壤湿度监测并控制以及对光照的报警及补光。

关键字：单片机；传感器；控制

Intelligent Potted Plant Management System Chip

Abstract

Based on the well-known Moore's law, that is, every 18 to 24 months, the number of components that can be accommodated on the integrated circuit will double, and the corresponding performance will also double, so today's integrated circuit has become the cornerstone of the modern electronic industry, people's demand for electronic products is higher and higher, and electronic systems are becoming more and more complex, compared with the first-line products Complexity, the best way to start learning is still 51 MCU system.

This paper uses STC89C51 as the basis, combined with air temperature and humidity sensor, soil humidity sensor, water pump motor and LCD1602 display screen to drive the actuator and alarm device to realize indoor potted environment control. It includes the design of the hardware circuit, the selection of the sensor and the writing and debugging of the corresponding control program. This design can realize the abnormal alarm of indoor temperature and humidity, the monitoring and control of soil humidity, and the alarm and light supplement of light.

Keywords：MCU；Sensor；Control

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1 研究的背景 1

1.2 研究目的及意义 1

1.3 研究的内容 1

1.4 论文的组织结构 2

第二章 系统概述及单片机介绍 3

2.1 整体方案和设计思想 3

2.2 单片机系统的组成 3

2.3 主控芯片的选择 3

2.4 传感器模块的选择 4

2.4.1 温湿度传感器模块 4

2.4.2 土壤湿度传感器模块 4

2.4.3 LED补光模块 4

2.5 水泵电机驱动模块的选择 4

2.6 显示模块的选择 5

2.7 STC89C51的介绍 5

2.7.1 STC89C51 5

2.7.2 STC89C51系列的主要特性 5

2.7.3 管脚说明 6

第三章 硬件电路的设计 9

3.1 硬件设计软件Altium Designer 19介绍 9

3.2 系统功能分析 10

3.3 LCD1602 显示部分电路 11

3.3.1 LCD1602的原理 11

3.3.2 LCD1602主要技术参数 12

3.3.3 引脚功能说明 13

3.3.4 控制指令说明 13

3.4 DHT11温湿度模块 14

3.5 土壤湿度模块及继电器水泵电机模块 14

3.6 光敏及LED补光电路 15

3.7 按键电路 16

3.8 AD数模转换 16

3.9 晶振电路 17

第四章 程序的设计 18

4.1 编程语言的选择 18

4.2单片机程序开发环境 18

4.3 Keil uVision4软件开发流程 18

4.4 STC-ISP-15xx-v6.85p程序烧录软件介绍 19

第五章 测试结果与分析 20

5.1 电路的焊接过程 20

5.2 系统调试 20

5.3 测试结果与分析 20

5.3.1 系统上电 20

5.3.2 系统的按键设置 21

第六章 结束语 22

6.1设计成果 22

6.2 后期的展望 22

致 谢 23

参考文献（References） 25

附 录 26

第一章 引 言

1.1 研究的背景

在电子产品高速发展的大背景下，越来越多的智能化的，高科技的电子产品的出现，使得现在的工作开始趋向于室内，趋向于大都市，甚至在家办公已经成为大都市的一道风景线。同时在当下激烈的竞争环境下，回家加班也成了职场的常见现象。在这些过程中电脑扮演着极为重要的角色，是工作的基本平台，而在长时间面对电脑的情况下，人很容易出现眼睛酸涩，颈椎疾病严重的症状，甚至长时间的室内状态，在精神上也造成了一定程度的压迫，所以很多人会选择在电脑旁边，办公桌上放置盆栽来缓减眼疲劳，释放压力。

同时中国的青少年的近视率一直高居不下，在高校中不戴眼镜的孩子已经成为了极为稀少的个例，一部分原因便是来自于现在的孩子对电子产品手机电脑等的长时间使用，另一部分原因来自于现在的孩子长期的室内上课缺少室外活动。而根据科学的研究表明适当的给室内添加一些绿色植物能够有效的缓解青少年的近视情况。

在此基础上，人们开始偏向于室内盆栽的种植。在电脑桌上摆上一盆绿植，在教室里养上一些中小型的绿植已经成为了越来越常见的现象，一方面绿色可以适当的保护视力，在长时间的工作学习环境下给人放松的心情，另一方面盆栽是中国人几千年来的爱好，古时候的中国人将盆栽视为文人的象征，寄予各种美好品德。在经过简单的花鸟市场的走访不难发现现在的盆栽市场颇为火热。

1.2 研究目的及意义

盆栽的种植并非一件易事，一方面区别于仙人球这一类沙漠植物，盆栽基本上都是一些娇贵的植物，需要按时的浇水，适当的光照；另一方面，现代的生活愈发趋向于快速，忙碌是生活的常态，因而很多时候往往便会忘记家里的盆栽存在，忘记浇水忘记补光。因此很多时候人们出于一时兴起购买盆栽，却无法长时间养活。虽然我们通过电商平台，进行搜索，不难发现现今市面上有许多的自动灌溉系统，但是这些系统都是面向于农业体系的巨型机械，并且价格并不便宜。因此一个智能化的盆栽管理系统显然可以成为一个生活的小物件，可以满足人们的日常生活所需，有着它存在的市场空间和意义。

1.3 研究的内容

本课题是基于STC89C51结合空气温湿度传感器、土壤湿度传感器、水泵电机及LCD1602显示屏等来驱动执行机构，报警装置等实现室内的盆栽环境控制来实现对室内的温湿度异常报警，对土壤湿度监测并控制以及对光照的报警及补光。核心思路是用传感器获得数据返回主控芯片，再有主控芯片判断是否进行对应的补光、补水、报警操作。

1.4 论文的组织结构

论文具体安排如下：

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