论文总字数：23681字

摘 要

二十一世纪初，自动化行业发展迅速，各种各样的的自动化设备渐渐出现在了人们的视野之中，自动化所应用的技术范围也越来越广，本次设计就是针对种植家庭盆栽植物自动化方面的技术遗漏所进行的。

本文提出了种植家庭盆栽植物环境监测系统的设计方案，并选取STC89C52RC单片机作为本设计的主控制器；其次，围绕主控制器设计了光敏监测电路、给排水控制电路、液晶显示电路以及矩阵键盘电路；然后，运用C语言编写了各模块的控制程序，并使用Proteus进行了仿真测试；多点采集土壤湿度、空气湿度以及光照度，精确控制环境参数，实现湿度与光照度控制的智能化，保证作物有适宜的生长湿度和光照度。最后，分析了本系统在研制过程中出现的问题，通过模拟控制验证了本系统的正确性和综合性，从而实现通过实时监测盆栽的环境参数智能种植家庭盆栽植物。

关键词：STC89C52RC单片机；传感器；盆栽；监测系统

Designed of Home Potted Plant Intelligent Monitoring System

Abstract

At the beginning of the 21st century,with the rapid development of the automation industry,a variety of automation equipment has gradually appeared in people's vision,and automation has been applied to a wider range of technologies.

In this paper,the design scheme of environmental monitoring system for growing family potted plants is designed,and STC89C52RC single chip microcomputer is selected as the main controller of this design.Secondly,the main controller is designed around the photosensitive monitoring circuit,water supply and drainage control circuit,liquid crystal display circuit and matrix keyboard circuit;Then,the control program of each module is written with C language,and the simulation test is conducted with Proteus.Multi-point collection of soil moisture,air humidity and illuminance,precise control of environmental parameters, humidity and illuminance control of intelligent,ensure that crops have appropriate growth humidity and illuminance.Finally,the problems in the development process of this system are analyzed,and the correctness and comprehensiveness of this system are verified by simulation control. In this way,it can be realized to intelligently plant home potted plants by monitoring the environmental parameters of potted plants in real time.

Keywords: STC89C52RC Single-chip Microcomputer，The Sensor，Potted Plants，Monitoring System

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1项目背景 1

1.2国内的研究现状 1

1.3项目意义和发展前景 1

1.4项目的设计过程 2

第二章 系统方案的确定以及选择 3

2.1系统方案的确定 3

2.2项目中使用的硬件 3

2.2.1土壤湿度传感器 3

2.2.2光敏电阻 4

2.2.3继电器驱动 4

2.2.4A/D转换模块 5

2.2.5液晶显示屏 6

2.2.6单片机 7

第三章 电路设计以及功能介绍 8

3.1单片机最小电路 8

3.2液晶屏和单片机的连接电路 8

3.3电源电路 9

3.4按键处理电路 9

3.5LED灯补光电路 9

3.6继电器驱动电路 10

3.7A/D采集电路 10

第四章 项目软件设计 11

4.1给水控制软件设计 11

4.2湿度控制软件设计 12

4.3光敏控制软件设计 12

第五章 系统实物的布局和控制流程详解 14

5.1监测系统的实物布局 14

5.2项目的控制流程 16

5.3项目设计中遇到的问题及解决办法 17

第六章 结束语 18

致 谢 19

参考文献 20

附 录 21

第一章 引 言

1.1项目背景

如今的时代，社会发展迅速，伴随着各种自动化设备的一一出现，自动化设备功能性的越来越齐全，作用越来越大，应用范围越来越宽，例如在工业上的自动化生产技术，农业上的自动收割技术，农业上自动监控控制浇灌等等均可由电脑进行控制。自动化技术无论从工艺还是从形式上都越加的精美丰富。自动化设备的普及使得我们的生活越来越便利，效率也越来越高。

伴随着自动化设备的有效出现，人们开始探寻查找这些可以应用的方方面面，并且就由此衍生了各种各样的自动化产业。伴随着自动化控制的普及与应用，将自动化监测与自动化控制互相结合在一起是研究的重点

盆栽被广泛应用于家庭、公园等场合。现在有对温室种植植物智能监控，不需要人工照料，直接监控温室内的环境，通过环境参数（温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度）的监控来提高生产率。而家庭中的盆栽往往土壤水分的多少都借助于经验判断，土壤水分及温湿度控制精度不高，人工调节偶然性太大，导致植株要么缺水要么渍水，或者缺水光照或者光照太强等问题。所以实现智能盆栽监测以及自动化控制是实现工厂化养殖的重中之重，这做好这些不仅仅能够提升盆栽种植物的质量，带动经济效益的提升还能一定程度上保护土地。

1.2国内的研究现状

盆栽植物的监测与控制在目前国内研究的大部分方向处于取样调查阶段，就算这些有用但是也是非常单调的。很多的监测与控制都是非常单一的存在，有的仅仅只是单独的温度控制，有的仅仅只是单独的湿度控制等等。目前国内的盆栽植物仅仅是处于人工取样然后再分析的人工监测状态，这样工作不仅消耗的时间长，效果不是很明显，而且不能随着跟实时的环境改变而改变。这样必须需要专业的人员进行操作。在这样的状态下会致使我们需要采取的应对措施跟不上实际发生时的环境变化，不能够做到及时的调节与控制。针对于这种状况设计了一种简单的家庭盆栽智能监测系统。

基于以上内容的分析整合，大多数的盆栽种植都需要结合所种植植物的生长环境因素以及生长所需条件，来进行开发适合各种优异植物的家庭盆栽智能监测系统。比如2015年吉林师范大学王立忠等人通过自主研发，在家庭盆栽智能监测系统上获得了较大的成果，盆栽植物土壤水分监测、自动浇灌系统设计就包含了很多自控内容，从水分监测后的自动浇灌无不展示了自控功能的强大，通过使用该系统，吉林师范大学不仅节约了管理盆栽种植的人力和物力，同时也最大化的保障了盆栽种植植物的成功率【^[1]】。另外西北农林科技大学李文华等人研究的干旱胁迫对苗木蒸腾耗水和生长的影响大大促进了自动控制代替人工种植的方便与前卫，正是表述了盆栽种植存在许多人不可控制的因素，所以需要有盆栽种植自动化系统，所以在这种状态下需要家庭盆栽智能监测系统【^[2]】。相同的情况西北植物学报也有报导相关的干旱和高温对植物光合作用的影响，无不反映了对于植物生长有些人不可控制的因素，也是这个问题对于盆栽植物种植我们需要将其自动化智能化从而减轻人工负担，既经济又实惠【^[3]】。

1.3项目意义和发展前景

本次的设计是设计的这种较为简单的，并且材料花费比较少的家庭智能盆栽种植监测控制系统主要用于家庭盆栽种植上的监测控制，让家庭盆栽种植更加快速，高效，提高它的种植环境和售出经济收益。许多的人都知道，种植优异的植物盆栽或者说是名贵的稀缺的植物需要耗费较高的人力和物资，较为麻烦，但是市场的需求也很高，所以优异的植物盆栽不能满足需求的时候便会舍弃植物种植，取而代之的是塑料植物塑料花。为什么优异名贵的植物花草贵，主要原因在于它的稀缺以及培育的方法较为繁琐，人工种植较为麻烦，毕竟自然界生存的植物有自己的存活规律，有很多是人类控制不了的。很多人在进行植物种植的时候就只是在花盆里放入泥土，浇点水，然后就认为植物只要定期浇水就行了，但是这仅仅只是针对在特定的季节好养活的植物而言，但是一些大众喜欢的优异的植物需要考虑很多因素：比如土壤的酸碱度、土壤的营养成分、生长环境的温湿度、水量多少。很多人只图方便就草草的移植，其实这样盆栽植物活不长多久，有的时候可能就直接坏死，这是不科学没有计划的种植。这样种植出来的植物成活率低而且必然不如大自然中自由生长的，其实这和植物的生长环境有着很大的关系。

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