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隶菊大里灰矍嘤被毕业设计报告（论文）盆栽植物智能浇水控制系统设计姓名陆辰龙学号所属学院电子与计算机工程学院专业自动化指导教师SO起讫日期2022.12-2023.5设计地点东南大学成贤学院电工中心502东南大学成贤学院毕业设计报告（论文）诚信承诺本人承诺：1 .本人在毕业论文（设计）撰写过程中遵守学校有关规定，恪守学术规范，毕业论文（设计）是在指导教师的指导下独立完成；2 .论文所使用的相关资料、数据、观点等均真实可靠，文中所有引用他人成果的部分均己在文中标注并列出参考文献；3 .论文无抄袭、剽窃或不正当引用他人学术观点、思想和学术成果，伪造、篡改数据的情况；4 .如论文涉及任何知识产权纠纷，本人将承担一切责任。学生签名：日期:盆栽植物智能浇水控制系统设计摘要如今的人们越来越在生活品质中向往更高的要求，而养一盆盆栽似乎已经成为了日常生活中不可缺少的一部分。除了提供一个优雅的环境和室内装饰，盆栽植物还能够有效的净化室内空气，让人们呼吸更加清新的空气。近年来，越来越多的人选择使用自动浇水系统来照顾自己的盆栽植物，这其中就包括使用STU32F103C8T6单片机、YL-69土壤湿度传感器、LCDl602显示模块、蜂鸣器和按键等组成的自动浇灌系统。通过YL-69土壤湿度传感器采集土壤湿度信息，单片机进行处理，并通过继电器控制水泵电源的通断，从而实现自动浇水。使用LCD1602显示模块和蜂鸣器，您可以及时了解植物的生长状况并掌握所需的水分。为确保系统的安全性和可靠性，需要注意系统设计的合理性和设备操作的安全性。同时，也要针对不同的植物特性，合理设置浇水量和浇水时间，以免对植物造成伤害。关键词：YL-69土壤湿度传感器；SRI32F103C8T6单片机；LCDI602显示模块；蜂鸣器；植物生长状况DesignofintelligentwateringcontrolsystemforpottedplantsbasedonmicrocontrollerAbstractNowadays,peopleareincreasinglyyearningforhigherstandardsofqualityoflife,andraisingapottedplantseemstohavebecomeanindispensablepartofdailylife.Inadditiontoprovidinganelegantenvironmentandinteriordecoration,pottedplantscanalsoabsorbcarbondioxidethroughphotosynthesis,purifyindoorair,andletpeoplebreathefresherair.Inrecentyears,moreandmorepeoplehavechosentouseautomaticwateringsystemstotakecareoftheirpottedplants,includingautomaticwateringsystemscomposedofSTM32F103C8T6microcontroller,YL-69soilhumiditysensor,LCD1602displaymodule,buzzer,andbuttons.CollectsoilmoistureinformationthroughtheYL-69soilmoisturesensor,processitwithamicrocontroller,andcontrolthepowersupplyofthewaterpumpthrougharelaytoachieveautomaticwatering.ByusingtheLCD1602displaymoduleandbuzzer,youcantimelyunderstandthegrowthstatusofplantsandgrasptherequiredwatercontent.Toensurethesafetyandreliabilityofthesystem,itisnecessarytopayattentiontotherationalityofsystemdesignandthesafetyofequipmentoperation.Atthesametime,itisalsonecessarytosetthewateringamountandwateringtimereasonablybasedondifferentplantcharacteristicstoavoidcausingharmtotheplants.Keywords：YL-69SoilMoistureSensor,STM32F103C8T6Microcontroller,LCD1602DisplayModule,Buzzer,PlantGrowthStatus摘要IAbstractII目录III第一章绪论11.1 盆栽植物智能浇水控制系统课题背景分析11.2 课题的研究意义11.3 课题研究方法和内容21.3.1 研究方法21.3.2 研究内容2第二章总体设计方案32.1 系统的设计要求32.2 系统实现方案选择32.2.1 主控系统的选择32.2.2 A/D转换器件选择32.2.3 继电器选择32.2.4 显示器的选择32.3 YL-69检测土壤湿度工作原理42.4 水泵工作原理42.5 总体设计框图4第三章硬件介绍及电路设计53.1 STM32F103C8T6单片机53.2 晶振电路设计63.3 复位电路设计63.4 YL-69土壤湿度传感电路设计73.5 继电器电路设计73.6 蜂鸣器报警电路设计83.7 按键电路设计8第四章系统软件功能设计94.1 编程工具软件开发环境94.2 系统软件总流程94.3 1.CD1602显示程序设计104.4 按键程序设计114.5 ADC0832芯片接口程序设计12第五章设计调试135.1 设计硬件调试135.2 仿真调试13第六章结论17致谢18参考文献(References)19附录20第一章绪论1.1 盆栽植物智能浇水控制系统课题背景分析随着现代生活水平的提高，人们对生活环境的要求也越来越高。除了基本的温饱保障外，人们更加注重健康、舒适和环保等方面的问题。在居住环境中，室内空气质量和绿化环境是两个重要的方面。因此，越来越多的人开始在自家阳台或室内种植植物来改善居住环境。不过，这些植物的生长需要充足的水分，人们常常会因为忙碌的工作忽视对植物的灌溉，造成植物的枯萎、腐烂甚至死亡。因此，为了解决这个问题，智能浇水系统应运而生。智能浇水系统是一种集测量、分析、控制于一体的高科技产品。它可以通过传感器对植物的土壤水分、湿度和其他管理需求进行实时测量和监测。基于这些数据，系统可以自动控制水量、频率和喷水方式，以满足不同植物的生长需求和人们的生活需求。这样，人们就不必再担心忘记给植物浇水，也可以节约用水，达到绿色、环保的效果。智能浇水系统的优势不仅仅在于省时省力，它还能够更好地保护植物。传统的手动浇水方式往往会使植物受到过度浇水或干旱的影响，从而导致根系腐烂或生长不良。而智能浇水系统则可以通过实时监测和精准控制，让植物得到最适宜的水分供应，从而促进植物健康生长。同时，系统也可以根据植物的生长状态和生长需求，自动调整灌溉水量和时间，避免浪费和过度使用，达到节约用水的效果。在实际应用中，智能浇水系统具有广泛的适用性和应用前景。它可以应用于各类绿化工程、城市公园、家庭庭院和大型农业园区等领域，为各类植物提供全方位、个性化的生长保障，使得城市环境更加宜居，也更加符合可持续发展的要求。智能浇水系统除了提高灌溉效率和节约水资源外，它还可以提高植物生长的质量和数量。通过自动化的浇水过程，植物可以获得适量的水分和养分，从而促进其生长和发展。此外，智能浇水系统可以根据植物的需求进行精确浇水，避免因过度浇水造成植物生长的负面影响。智能浇水系统是一种高效、节水、智能化和环保的植物浇水解决方案。通过该系统，用户可以轻松地控制植物的浇水过程，从而实现高效的植物生长和节约用水的目的。1.2 课题的研究意义自动浇水器和微喷系统是当前国内外广泛应用的园艺灌溉设施。微喷系统通过少量的水流通过管道，为花草植物提供缓和的水分，同时避免了传统灌溉方式中过度使用水资源的情况。自动浇水器则通过简单而有效的方式，为忙碌的人们提供了便捷的浇水服务，不仅能够及时地满足植物的水分需求，还能节省时间和精力。随着国内居民生活水平和消费水平的提高，居家园艺市场不断扩大，自动浇水器也成为了一种备受欢迎的产品。在国内市场上，除了玻璃制作的自动浇水器，还有陶瓷等多种材质制成的产品，价格也相对较为实惠。同时，一些新型的自动浇水器也逐渐出现，如智能化的可编程自动浇水器，不仅可以自动浇水，还可以根据植物的需求量定制浇水计划，提高了浇水的效率和准确性。目前，自动浇水器的主要生产厂家集中在广东、上海、浙江等地。未来，随着科技的不断发展，自动浇水器也将继续升级和完善，为人们的居家园艺提供更加便捷和智能化的服务。自动浇水器是现代家庭园艺的一种便利设备，它可以帮助植物及时获得所需的水分，减少人工浇水的工作量。不同类型的自动浇水器有不同的工作原理和构造。电子类自动浇水器是一种通过电子控制完成浇水的设备，由主机、主管、分水接头、副管和喷淋管组成。它有两种不同类型：交流电自动浇水器和电池自动浇水器。控制器采用电磁阀、智能时控电路或微电脑芯片进行控制。其工作性能包括最适水压、待机功率、连续工作时间、每天自动浇水次数、每天循环浇水时间、计时误差和适应环境温度等参数。电子类自动浇水器适用于花园、草坪、盆栽等种植场所。玻璃、陶瓷类自动灌水器是利用物理渗水原理进行自动灌水的一种装置。它的结构原理是在设备内填满水，并产生一定的压强，遇上干旱的土地，水就从上面往下渗透，随着土地的潮湿，水就会减速或停止流动。设备的使用效果与操作过程及土壤松软程度有关。当前，随着传感器技术和单片机技术的不断发展，自动浇水器的智能化水平不断提高，已经成为智能家居的一部分。在家庭园艺中，玻璃、陶瓷类自动浇水器广泛应用于盆栽等种植场所。除了上述两种常见的自动浇水器之外，还有其他类型的自动浇水器，如重力自动浇水器、气压自动浇水器和无线自动浇水器等。这些自动浇水器有着不同的特点和适用场合，选择合适的自动浇水器可以提高园艺的效率和质量。1.3 课题研究方法和内容1.3.1 研究方法第一步，调查分析：接受任务，了解主题的意义，阅读相关的文献，了解相关的内容，梳理出该课题的发展前景，分析当前社会上智能浇水系统中出现的难题和不足之处。第二步，设计研究：参考有关书籍和观看教学类视频，学习单片机使用方法、传感器工作原理、C语言编译形式、电路原理图设计等技术，设计符合该课题的单片机拓展电路，在设计过程中解决不熟悉模块的运用和模块与模块之间的整合等技术性问题。第三步，测试修改：对已经完成的硬件与软件进行联调，找出其中是否存在BUG和逻辑上的错误，确保整个系统正常运行。第四步，自我总结：完善毕业论文，毕业设计过程中学到的获得到的知识与经验进行总结，为答辩作好充足的准备。1.3.2研究内容本文介绍了一种利用单片机和土壤湿度传感器的智能浇水系统，可在无人的情况下自动控制植物的浇水量。该系统通过采集土壤湿度数据，并按照设定的上下限控制水泵的浇水量，从而有效避免了浇水过度和水资源的浪费。本文的关键词包括智能浇灌系统、单片机、土壤湿度传感器、自动控制、水泵、上下限、浇水过度、水资源浪费。第二章总体设计方案2.1 系统的设计要求本系统设计目的是要设计一款智能自动浇水系统，主要包含以下五个部分功能模块，分别是：stm32主控单片机最小系统板、温湿度传感器组成的检测模块、报警模块、显示模块、水泵浇水模块。本系统设计时在盆栽土壤中安置温湿度传感器，并实时检测当前土壤温湿度数值，将检测的数值与最初设置的参照数值进行比较，如若超出或低于最初设置的参照值，则打开报警装置并触发相应的程序动作，以达到最终所需要的目的。2.2 系统实现方案选择2.2.1 主控系统的选择本次设计需要选择一款单片机，经过对比评估，最初考虑了三种单片机：51单片机、STM32单片机和MSP430单片机.但由于MSP430单片机的编程语言相对复杂，被排除在外。在51单片机和STM32单片机之间，STM32具有执行速度更快、安全性更好、抗干扰能力更强等优点，而且价格相对于其他高性能单片机更实惠。由于本次设计不涉及复杂操作，STM32单片机已经足够满足需求。因此，选择STM32单片机作为最终方案是非常明智的选择。2.2 .2A/D转换器件选择ADCO832是一种广受欢迎的A/D转换器芯片，它具有8位双通道和超高分辨率。它的三个主要特点是高性价比、小体积和广泛的兼容性，这使得它成为许多企业主和单片式主机设计爱好者的首选芯片。ADC0832可以直接与微处理器或微控制器连接，这使得系统设计更加简单。它在传感器、电源管理、仪器仪表等领域有广泛的应用，因此市场普及率很高。2.2.3继电器选择设备设计过程中需要特别考虑工作电压、成本等因素。为了满足需求，我们选择了具有5V工作电压、3A/25OVAC/3OVDC设计容值、价格相对低廉的松乐SRD-05VDC-SL-C型号继电器。这种继电器可被广泛应用于各种设备控制系统中。22.4显示器的选择我们在整体设计中需要使用一种液晶显示器来显示空气和土壤湿度等数值。为此，我们选择了LCDI602型号的液晶显示器。它是一种点阵型液晶显示器，可以同时显示多个字符，具有较好的显示能力。这种液晶显示器的价格相对较低，约为8元左右。2.3 YL-69检测土壤湿度工作原理YL-69是一种土壤湿度检测器，它的工作原理是通过测量土壤电阻来检测土壤湿度。当土壤湿度增加时，土壤电导率也随之增加，导致电阻值降低；反之，当土壤干燥时，电阻值会升高。因此，通过测量YL-69的电阻值，可以确定土壤的湿度情况。该检测器的输出为模拟信号，一般可通过AD转换器将其转换为数字信号以便于微处理器的读取和处理。2.4 水泵工作原理水泵的工作原理如下：水泵通常由一个小型直流电动机驱动，它可以将电能转换成机械能来推动水的流动。水泵通常由一个外壳、一个转子和一个叶轮组成。当电源通电时，电机开始旋转，使转子旋转。旋转的转子将动力传递给叶轮，使其开始旋转。当叶轮旋转时，水开始被吸入水泵的入口，并沿着水泵的内部管道被推送到出口处。水的流动由叶轮的旋转速度决定，因此可以通过改变电源电压来控制水泵的流量和流速。水泵通常使用直流电源，这意味着电源的电极必须与水泵的电极正确连接，以便电流可以顺畅地流动。如果电源的电极连接不正确，水泵可能会无法正常工作或者损坏。总之，水泵通过将电能转换为机械能，推动水的流动。它们适用于一些小型水流控制的应用。2.5 总体设计框图该自动浇水系统由硬件和软件两部分构成，硬件包括单片机、土壤湿度检测、水泵、蜂鸣器等模块，软件包括数据采集、通知、定时中断等子程序。系统能够通过检测土壤湿度来自动浇水，并可以根据用户设定的湿度上下限来判断是否需要浇水并发出通知。此外，该系统的误差小且稳定性高，操作简便可靠，因此被广泛应用。如图2.1为系统总体设计图。图2.1总体设计图第三章硬件介绍及电路设计3.1 STM32F103C8T6单片机本系统设计的控制处理芯片为STM32F103C8T6作为数据处理芯片，这款32位的处理芯片具有超高的性价比，卓越的性能和超低功耗。STM32主要用于智能汽车，无人机，机器人，无线通讯，物联网，工控，娱乐电子产品等的嵌入式系统。STM32功能强大，性能优异，片上资源丰富，功耗低，是一款典型的嵌入式微控制器，它是ARM内核的一个版本，带有USB控制器。STM32单片机的编程采用了模块化设计，具有接口简单、运行快速等优点。与此同时，它还拥有完整的功能（存储器、定时器、看门狗、AD转换串口、串口收发等等），高达112个的快速I/O端口，能够更好地实现以上的全部功能。如图3.1为STM32单片机的系统电路接线图。PAO i½7IA2 区 i7PA9 Ml。 IHRDM I、IHM'PRq IMIPBuPIUNPHI 3 PHI 3 PRlSupPAePAg l½10 PAII PWP1 VJMSWDIO PAisrCKZSWCLK FaivjfdiPBimoon PfMZTTDO PB4rRSPBS Png PBlO FBII PIM 2 PBB PBH PBI5FAlSXTALAX： I BCSC IMDO (KCJMmPDl(MXJTOfViTX<HiR-RIVP4«OSC32 IN PClSgSCJ2 our2 i、 ,1：VrALT手 7VBATVDD 1VDnL2VDDL3VDDAVCCU SnB2FIQ3Cr6图3.1最小系统电路图在STM32FlOXXX中，三个不同的启动方式可由BoOT 1:0 Pin来选择。其中一种是利用单片机 内部的定时中断进行控制；另两种则是采用定时器实现的时间脉冲触发方式。这两种方法都需要输入 一个相应的初始信号才能开始工作。系统复位后，BOOT引脚的值将锁定在SYSCLK第四个上升沿 上。如下表3.1为启动模式。启动模式选择引脚启动模式说明BOOTlBOOTOXO主闪存存储器主闪存存储器被选为启动区域O1系统存储器系统存储器被选为启动区域11内置SRAM内置SRAM被选为启动区域表3.1 STM32F10XXX启动模式3.2 晶振电路设计单片机STM32F103C8T6内置了一个高增益相位锁定放大器，可通过内部时钟和外部时钟两种方式产生时钟信号,在XTALKXTAL2两个管脚上分别插有晶体管或陶瓷管，构成了一个稳定的自激式振荡电路。通过调节C3、C4的数值，可以对其进行适当的调节，选定的振子频率为1.2兆赫12兆赫。为保证系统的可靠性、稳定性，降低系统中的寄生电容，使其尽量接近MCU管脚XTAL1、XTAL2o内部时钟方式产生的时钟信号频率一般用FSoC来表示，如果fsoc是12*106Hz,那么应该选择12MHZ的振荡器。一个外部时钟模式是由一个外部电路生成的，它与MeU的XTALl管脚宜接相连，不与XTAL2管脚相连。如图3.2为时钟脉冲电路设计图。3.3 复位电路设计STM32F103C8T6单片机具有两个RST端口，但当两条电源线通过单片机时，时钟匏位电路可能无法正常工作。此外，如果存在大于两个时钟周期的瞬时高电平信号并且连接了RST端口，单片机将可能无法进行外部复位停止操作。定时器停止计数器的溢出也是一种使单片机无法进行外部免位停止操作的方式。当单片机进入复位状态后，PC将被重置为(M)Ooh,CPU将重新执行程序。外部复位电路可以帮助单片机重新开始运行。复位电路的设计示意图如图3.3所示。需要注意的是，当单片机出现运行程序错误或进入死循环时，可以通过外部复位电路重新启动单片机。但是，应该找到问题的根本原因并解决它，否则单片机可能会再次出现问题。工CI-T-IlhiFlRlr3.4YL-69土壤湿度传感电路设计YL-69是一款小型的土壤湿度监测传感器，它采用了湿敏传感电容的原理，当周围环境的土壤湿度发生较大改变时，湿敏传感电容会产生相应的电容变化。由于传感器具有自动灵敏度高、响应速度快、滞后小等特点，因此非常适合于小型化和自动化集成。在测控系统中，YL-69传感器可以自动采集土壤湿度数据，并通过模拟转数模电路将其转化为数字信号进行处理。JPl为YL-69探头接口，使用方便。这种传感器可以广泛应用于农业生产、环境监测等领域。通过对土壤湿度的自动监测，可以更好地控制作物的生长环境，提高农业生产效益；同时，也可以有效地监测环境湿度，为环境保护和预防自然灾害提供依据。需要注意的是，由于YL-69传感器采用的是模拟信号输出方式，因此在使用过程中需要进行模拟转数模电路的转换，以便于数字信号的处理和分析。此外，传感器的稳定性和精度也需要进行定期的校准和维护，以保证监测数据的准确性和可靠性。如图3.4为YL-69土壤湿度传感器电路设计图。图3.4YL-69土壤湿度传感电路设计图3.5 继电器电路设计继电器是一种能够根据输入量（激励量）的变化，在电力输出的电量中产生预定阶跃变化的电控制装置。继电保护具有与输出回路、输入回路相连的特点，一般用于自动控制电路，可以看作是一个“自动开关”，即用较低的电流对较高的电流进行控制。在该系统中，继电器既可对线路进行保护，又可进行自动切换。电磁继电器是一种常见的电子器件，包括线圈、铁心、电枢和触点等部分。其工作原理是利用线圈通电时产生的磁场将衔铁吸附在触点上，从而实现电路的导通和电机的启动；断电时，弹簧拉力使衔铁返回原位，触点断开，电路断开，电机停止工作。通过控制线圈的通断，可以控制电磁继电器的导通和断开，实现电路的开关和电器设备的启停，具有自动控制和保护等功能。同时，电磁继电器的种类也非常丰富，根据其结构、特性和用途等不同，可分为多种类型，例如小型继电器、中型继电器、大功率继电器等。电磁继电器在现代电子设备和工业控制中应用广泛，具有可靠性高、精度高、操作简单等优点。在本系统中，当图3.5所示的Q2PNP型三级管的b基级低电位时，三极管导通，继电器控制Kl单刀双掷开关向右偏离，电机M水泵通电，Dl的LED灯亮起，水泵开始工作。3.6 蜂鸣器报警电路设计蜂鸣器：蜂鸣器是本系统中的一个报警系统，它的电路结构如图3.6o当PNP三极管被接通时,就会发出“嗡嗡”声.3.7按键电路设计按键：按键设计如图3.7所示。SI位复位键、S2位是用来设置湿度值的按键、S3是湿度值调整加键、S4是湿度值调整减键。1|第四章系统软件功能设计4.1编程工具软件开发环境软件开发工具：(1)KeiluVision5编程软件。(2) ST_LINK_V2WINlO(串口)程序烧录软件.(3) WindowlO操作系统的计算见一台。操作系统：WindowlO,是美国微软公司在2015年发布的一款独立WindOWS版本，同时适用于PC端和平板，同时在易用性和安全性方面有了极大的提升，完善并支持了固态硬盘、生物识别、高分辨率屏幕等硬件。KeiluVision5:是美国KeiISOftWare公司旗下的C语言开发软件，也是专业的单片机开发工具。提供编译器、安装包、调试跟踪和包管理器功能，支持LWIP。还有它清爽干净的用户界面、多窗口的工作方式，是单片机的开发和使用更加便捷。ST_LINK_V2：是一套调试下载器，由ST开发商开发，可以对ST公司下的8位STM8系列、32位STM32系列MCU进行调试烧写。4.2 系统软件总流程该系统的软件是根据模块化设计的思想，以C语言为基础开发的。该系统的软件部分主要有：检测土壤水分的程序，处理数据的处理程序，湿度的上下限设定程序，显示器程序，蜂鸣器程序等。主程序流程图如下图4.1所示：4.3 图4.1主程序设计流程图4.4 1.CD1602显示程序设计该液晶显示器LCDI602的显示是利用液晶的物理性质的原理，可以利用电压对显示区域进行控制，并且在带电时可以显示图像。液晶显示器非常薄，可以在大规模电路下直接被驱动运行，易于实现彩色显示，目前已被广泛应用于平板电脑、智能相机、移动通信工具等领域。LCDl602液晶显示器的写指令以及写数据程序如下所示：voidwrite_com(ucharCom)/写指令(FS=O；rd=O;Icden=O;等待释放PO=com;delay(5);Icden=I;delay(5);Icden=O;)voidWrite_date(UChardate)/写数据(rs=l;rd=O;Icden=O;PO=date;delay(5);Icden=I;delay(5);Icden=O;4.5 按键程序设计按键是有机械特性。但按键闭合时，并不能马上保存良好的接触，二十来回弹跳。这一过程非常短暂，以至于我们的手根部并没有感觉到。不过，以一秒钟几十万次的速度，这点时间就显得有些漫长了。在这种上下摇摆的过程中，单片机可以多次读取高、低电平。如果没有正确的操作，则会被系统判定为已经被按压过很多次。其实，我们的手已经不停的压着了，而且不会重复很多次。如果想要准确的判断出按钮有没有被按下去，那么就必须要在这个时间段内进行。这个时间通常为10亳秒到30亳秒，这是因为普通键盘的机械特性。按键的流程如图4.2所示：键还按下？读取健值延时30msunsignedcharv_readkey_f(Void);/延时程序unsignedcharkey;if(PI7=0)(delay(30);/延时30msif(P17=0)(key=1;WhiIe(!P17)/等待释放)elsekey=O4.6 ADC0832芯片接口程序设计为保证信息的传递速度和效率，必须采用C语言编制界面程序。由于ADa)832的转换时间仅为32us,所以A/D转换的频率将会很快，从而可以满足某些特殊情况下AQ转换数据的需要。在程序中，将数据按照子程序的形式组织起来，便于程序的移植。ADCO832读取数据流程图如图4.3所示。图4.3ADCO832芯片接口程序流程图第五章设计调试5.1设计硬件调试按照电路图进行了实际的焊接，并将其写入STM32F103C8T6单片机。打开电源，调整土壤含水率，观察实际使用情况。如果正常，则无需对硬件进行调试，相反，则需对硬件进行调试。按以下步骤进行调试：1、检查电路板上的电路板，电路板上的电路板，有无适当的焊接，零件有无松脱，有无固定。2、用万用表查看有无虚焊，引脚短路等情况。3、测试元件是否毁坏。4、联机仿真调试。测试结果及结论1、在测试了一段时间后，该系统运行正常，表明该系统具有较好的稳定性；2、该系统能在各种土壤含水量情况下正常工作，符合原理，表明该方法是正确的；该系统能够迅速、精确地检测到土壤中的水分含量，从而使系统的响应速度达到了设计要求。5.2仿真调试以下是我的调试步骤:(I)编写程序并编译：利用keil5建立一个模板的工程项目文件，将写好的代码进行编译，判断程序是否正确，若是出错则查看具体的原因进行修改，如图5.1为程序编译:60St*9JtM*.*nUf10b4-qCMSisS3c<mcmj<-OUMtSM4田ycJ-，WJMx®Jy*Jutn*ci*lJVtmllMKC,4K>MCJICDIttlxQKMdmtIuMCXMpMtHOfMB*&<:CodS8<KO-4atA3S4MI-dAtaX22X-dat*2<eeFrctfLFicrcnafl.".0»3*ct*alt.r-OCrroriaiv9vmn9(.BuildTumElpMdtOOOO17图5.1程序编译(2)程序下载调试：首先利用STLlNK下载器将单片机和keil5通讯，需要再keil5上面进行配置为STLINkDUGGER模式，然后再将STLINK连接器上面的引脚与单片机上面的引脚相对应GND,SWCLK,SWO,3V3分别对应STLlNK上面的GND,SWCLK,SWDIO,3V3,将线路连接好，发现在keil5设置上面会出现如图5.2通讯连接，证明单片机已经与keil5进行了通讯。点击程序下载即可将程序下载到单片机上。SlidCd*S58<43333-2ZIF:ettaxattl.cvCMIx.>f*-0Krror(0>v0VarIUb«()TUMEl*r:OOsOOtlI图5.2通讯连接(3)显示屏检测：首先先检测显示屏判断连接线是否正确，常见的问题显示屏出现单行方框和双行方框，主要原因可能是LCDl602显示屏的端口有一个没有加上拉电阻的原因和接线没有接好。当屏幕连接好，如图5.3为LCD字符显示程序的编写，检查屏幕是否显示出来代码编写的内容，在程序编写过程中我定义让程序固定显示出来soil:和Iimit:字符，-一个代表当前的土壤湿度，另一个代表限定土壤湿度达到多少值启动浇水功能。LCD显示if(refresh)(reCes0;/0123456789abcdef/soli:100IAIX:123LCDeGetoXY(0r0);1.CDePrint("soli:w);1.CDrNUM(adc100X0);1.CD2WrNUM(adc10%10);1.CD"WrNUM(adcl%10);1.CD二GOeOXY(OrI);1.CD-Prxnt(叩ImIXsw);1.CD二NrNUM(911dcMAX/.DglO)；if(set-144LED)LCDeWrDat(-i);elseLCDeWrNVM(smkMax/1010);xf(set-244LED)LCDjrDat();elseLCDeWrNUM(SiakMax/1%10);图5.3LCD字符显示程序(4)按键功能是否实现：首先按键1,按键2,按键3分别代表着控制土壤湿度的限定值的三位分别为个位十位百位三个数的值，在调试过程中需要测试三个按键是否能够改变土壤湿度的限定值，将自己写的程序进行烧录，在将单片机进行打开，当按键按下的时候判断字符是否改变，如图5.4按键调试，通过实验证明出当按键按下的时候LCD的字符发生变化，注意在编写按键程序的时候一定要注意消抖的方法，如果不进行消抖的处理按键可能按键LCD屏幕上字符没有进行改变。图5.4按键调试(5)水泵调试：判断水泵是否正常运行，一般水泵通过一个继电器进行控制，通过给继电器通电，让水泵开始运行，在运行过程之前我们应该了解继电器的工作原理，如直接加水泵和不直接加水泵的区别，首先加上继电器可以让控制电路更加复杂，可以实现更多的功能，继电器还可以起到隔离的作用，将控制电路与高压电路隔离开来，增加安全性。如果没有继电器，控制电路会更加简单，但是设备在运行过程中容易毁坏设备，所以一般都要在调试中加上一个继电器来保护水泵的正常运行。如图5.5继电器和水泵运行。（6）土壤检测器调试：土壤检测器一般拟转数模电路将其转化为数字信号进行处理，一般需要通过一些计算公式才能进行转化相应的湿度，可以参考准确的湿度一起进行测量获得其值，在通过湿度传感器进行测量获取的值，通过不断的修正公式来缩小误差，如图5.6通过修正参数获取的当前湿度值。图5.6湿度显示（7）整机调试：首先准备一个水杯里面装满水来模拟真实的土壤环境，将湿度传感器放入水泵显示当前的湿度，如果高于设定值水泵不运行，如果低于当前水泵设定值水泵运行并且通过水管给模拟的土壤输送水来增加土壤湿度。如图5.7真机模拟。通过实验可以看出该设备满足任务需求所有的条件。图5.7真机模拟第六章结论该系统是一种基于传感技术的智能化自动浇水装置，通过现代传感技术对土壤水分数据进行采集，并通过单片机控制系统对各部分进行控制，实现自动浇水。系统由自动浇水模块、土壤水分探测模块等组成。YL-69传感器模块用于检测土壤水分，将数据传输到单片机系统，并通过LCD1602显示出来。通过分析液晶屏上显示的数字，系统能够智能地判断土壤水分是否达到浇水的标准。当土壤水分低于设定下限值时，系统会通过控制继电器来控制浇灌装置进行浇水；当土壤水分超过设定上限值时，系统会再次控制继电器来停止浇水。该系统具有智能化、自动化的特点，可以有效地实现对植物的浇水管理。除了在植物浇水方面的应用，基于传感技术的智能化自动浇水装置还可以在农业、园林、城市绿化等领域得到广泛的应用。例如，在农业领域，该装置可以用于精准浇水，减少浪费，提高农作物的产量和品质；在园林和城市绿化中，该装置可以自动浇水，为植物提供充足的水分，维护良好的生态环境。此外，随着科技的不断发展和应用，传感技术在农业、园林、城市绿化等领域也得到了广泛的应用。传感技术不仅能够实现对土壤水分、气温、湿度等数据的实时监测，还能够通过智能化算法进行分析和处理，提高浇水的准确性和效率。基于传感技术的智能化自动浇水装置正是利用了这些优势，实现了对植物的智能化、自动化管理，为植物的生长和发展提供了有效的保障。在完成本篇论文之际，我要对许多人表示衷心的感谢。他们的支持、鼓励、和帮助，使我得以顺利地完成这项工作。首先，我要感谢我的导师。感谢他在我撰写论文期间的耐心指导和无私帮助。导师的言传身教、指导方法、严谨治学的态度和思考方式，对我今后的学习和研究生涯将有着深远的影响。感谢我的指导老师在我做毕业设计期间严格的要求以及认真的教导。其次，我要感谢我的父母。感谢他们一直以来的支持和鼓励，让我有信心和勇气追求自己的梦想。他们对我的学业始终关注和支持，无论在生活上还是在学习上，他们都是我的坚强后盾。我还要感谢我的同学和朋友们。感谢他们在我学习和生活上的陪伴和帮助。在我遇到问题时，他们总是在第一时间提供支持和帮助。他们的友情和信任，使我在学术上和人际关系上都得到了提升。在此，我对所有帮助过我的人表示由衷的感谢。没有你们的支持和帮助，我将无法完成本论文。谨以此文献给我的导师、父母、朋友，感谢你们对我无私的支持和关爱！参考文献张靖,刘少强.检测技术与系统设计M.北京：中国电力出版社,2002.李增国.传感器与检测技术M.北京:北京航空航天大学出版社,2009.3刘火良,杨森.单片机与嵌入式:STM32库开发实战指南M.北京:机械工业出版社,2013.4刘正翔.基于STM32的OLED显示屏接口设计J.电子技术与软件工程,2017(19):65.5焦石,王琛，胡泽原等.基于STM32的OLED显示屏驱动设计J.电子世界,2018(12):127-128.杨洁,叶晶晶.基于51单片机的多功能电子时钟设计J.电子测试,2021(07):20-21+31.7王力,邓鹏,马雪芬.基于单片机的盆栽智能浇水控制系统设计J.轻工科技.2018,34(04).侯秀丽,李素梅.智能盆栽浇水系统设计J.电子世界,2021(04).9聂明旺,孙旭飞，刘杰.基于STM32的智能盆栽浇水系统设计J.南阳理工学院学报.2016.8(06).10许一洲.基于单片机的智能控制浇花系统的设计J信息通信.2020(05).