CN206651172U - 一种水培植物生长智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型主要涉及一种植物培养设备，更具体地，涉及一种水培植物生长智能控制系统。水培植物生长智能控制系统的温湿度传感器、光照度传感器、时钟模块、液位传感器的输出端连接着单片机的输入端；太阳能光伏电源、交流电源的输出端连接着自动选择开关的输入端；自动选择开关的输出端连接着单片机的输入端；单片机的输出端连接着植物生长LED灯、继电器、驱动模块、显示模块的输入端；驱动模块的输出端连接着电磁阀的输入端。本实用新型一种水培植物生长智能控制系统，其结构简单，通过检测植物的温度、湿度、光照度等，控制植物生长LED灯进行补光，控制通气泵提供氧气，控制电磁阀进行施肥灌溉。

Description

一种水培植物生长智能控制系统

技术领域

本实用新型主要涉及一种植物培养设备，更具体地说，涉及一种水培植物生长智能控制系统。

背景技术

面对越来越严重的空气、土壤污染，如何更快、更安全的获得绿色无污染的蔬菜满足于人们的日常生活需要，已经成为越来越迫切的问题，各国都在研究植物工厂，方向之一就是全自动植物工厂。其中有为满足市场需求的大型全封闭植物工厂，为植物生产提供适宜的、稳定的生长环境，缩短植物生长周期；也有小型的家用阳台式植物工厂，主要为市民体验种植乐趣，丰富市民生活，同时让市民吃上自己种植的真正无公害洁净蔬菜。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种水培植物生长智能控制系统，其结构简单，通过检测植物的温度、湿度、光照度等，控制植物生长LED灯进行补光，控制通气泵提供氧气，控制电磁阀进行施肥灌溉。

为解决上述技术问题，本实用新型一种水培植物生长智能控制系统包括温湿度传感器、光照度传感器、时钟模块、液位传感器、太阳能光伏电源、交流电源、自动选择开关、单片机、植物生长LED灯、继电器、通气泵、驱动模块、电磁阀、显示模块，其结构简单，通过检测植物的温度、湿度、光照度等，控制植物生长LED灯进行补光，控制通气泵提供氧气，控制电磁阀进行施肥灌溉。

其中，所述温湿度传感器的输出端连接着单片机的输入端；所述光照度传感器的输出端连接着单片机的输入端；所述时钟模块的输出端连接着单片机的输入端；所述液位传感器的输出端连接着单片机的输入端；所述太阳能光伏电源的输出端连接着自动选择开关的输入端；所述交流电源的输出端连接着自动选择开关的输入端；所述自动选择开关的输出端连接着单片机的输入端；所述单片机的输出端连接着植物生长LED灯的输入端；所述单片机的输出端连接着继电器的输入端；所述继电器的输出端连接着通气泵的输入端；所述单片机的输出端连接着驱动模块的输入端；所述驱动模块的输出端连接着电磁阀的输入端；所述单片机的输出端连接着显示模块的输入端

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种水培植物生长智能控制系统所述单片机采用AT89C51单片机。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种水培植物生长智能控制系统所述温湿度传感器采用SHT11芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种水培植物生长智能控制系统所述光照度传感器采用BH1750芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种水培植物生长智能控制系统所述时钟模块采用DS1302时钟芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种水培植物生长智能控制系统所述液位传感器采用LM1042芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种水培植物生长智能控制系统所述显示模块采用LCD1602。

控制效果：本实用新型一种水培植物生长智能控制系统，其结构简单，通过检测植物的温度、湿度、光照度等，控制植物生长LED灯进行补光，控制通气泵提供氧气，控制电磁阀进行施肥灌溉。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种水培植物生长智能控制系统的硬件结构图。

图2为本实用新型一种水培植物生长智能控制系统的单片机的电路图。

图3为本实用新型一种水培植物生长智能控制系统的温湿度传感器的电路图。

图4为本实用新型一种水培植物生长智能控制系统的光照度传感器的电路图。

图5为本实用新型一种水培植物生长智能控制系统的时钟模块的电路图。

图6为本实用新型一种水培植物生长智能控制系统的交流电源的电路图。

图7为本实用新型一种水培植物生长智能控制系统的驱动模块、电磁阀的电路图。

图8为本实用新型一种水培植物生长智能控制系统的显示模块的电路图。

图9为本实用新型一种水培植物生长智能控制系统的继电器、通气泵的电路图。

图10为本实用新型一种水培植物生长智能控制系统的液位传感器的电路图。

图11为本实用新型一种水培植物生长智能控制系统的植物生长LED灯的电路图。

图12为本实用新型一种水培植物生长智能控制系统的自动选择开关的电路图。

图13为本实用新型一种水培植物生长智能控制系统的太阳能光伏电源的电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，本实施方式所述一种水培植物生长智能控制系统包括温湿度传感器、光照度传感器、时钟模块、液位传感器、太阳能光伏电源、交流电源、自动选择开关、单片机、植物生长LED灯、继电器、通气泵、驱动模块、电磁阀、显示模块，其结构简单，通过检测植物的温度、湿度、光照度等，控制植物生长LED灯进行补光，控制通气泵提供氧气，控制电磁阀进行施肥灌溉。

其中，所述温湿度传感器的输出端连接着单片机的输入端，温湿度传感器采用SHT11温湿度传感器，温湿度传感器检测植物生产环境中的温湿度，检测到的温度和湿度信号传送到单片机进行控制，温度传感器的DATA、SCK端分别与单片机的P1.0、P1.1引脚相连接。

所述光照度传感器的输出端连接着单片机的输入端，光照度传感器采用BH1750芯片，光照度传感器用于检测水培植物受到的光照强度，BH1750是一种不区分光源的数字型环境光强度传感器，供电电压为3.3V，采用两线式串行总线接口的集成电路，根据收集的光线强度数据进行环境监测，具有1-65535lx(lx为光照强度单位)的高分辨率，可支持较大范围的光照强度变化，BH1750的SCL、SDA引脚分别与单片机的的P1.6和P1.7相连接

所述时钟模块的输出端连接着单片机的输入端，时钟模块采用DS1302时钟芯片，用于为系统提供标准的时间信号，VCC1为后备电源、VCC2为主电源，DS1302芯片由VCC1或VCC2两者中的较大者供电。X1、X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。SCK为时钟输入端，I/O为串行数据输入输出端(双向)。时钟模块的SCLK端与单片机的P3.5引脚相连接，时钟模块的I/O端与单片机的P3.6引脚相连接，时钟模块的RST端与单片机的P3.7引脚相连接。

所述液位传感器的输出端连接着单片机的输入端，液位传感器采用LM1042芯片，液位传感器用于检测水培植物的水的液面高度，检测到的液面信号通过AD1端将信号传送到P1.2引脚相连接。

所述太阳能光伏电源的输出端连接着自动选择开关的输入端，太阳能光伏电源将太阳能光电板收集到的太阳能转换为电能，转换后的电能通过自动选择开关，根据输出电能情况，自动选择开关选择供电方式。

所述交流电源的输出端连接着自动选择开关的输入端，交流电源通过将220V电压转换为5V电压为单片机供电，采用家用220V电压作为标准电源，但是由于单片机的工作电压为5V，通过交流电源将220V电压进行降压、滤波、稳压等转换成5V电压从VCC引脚输入到单片机。

所述自动选择开关的输出端连接着单片机的输入端，自动选择开关根据接收到的交流电源和太阳能光伏电源的供电情况选择合适的供电方式，为单片机进行供电。

所述单片机的输出端连接着植物生长LED灯的输入端，植物生长LED灯采用LED灯，植物生长LED灯用于当光照强度弱时为植物进行补光，促进植物进行光合作用，保证水培植物的正常生长，植物生长LED灯的DB1、DB2端与P1.4、P1.5引脚相连接。

所述单片机的输出端连接着继电器的输入端，继电器采用LY2NJ小型继电器，由于通气泵的控制电流较大，单片机不能直接控制通气泵进行供氧，通过继电器接收到的单片机的小电流去控制大电流的通气泵，继电器的T_OUT端与单片机的P1.3引脚相连接。

所述继电器的输出端连接着通气泵的输入端，继电器控制通气泵进行通气供氧。

所述单片机的输出端连接着驱动模块的输入端，驱动模块采用L9349芯片，每片L9349能驱动4个电磁阀工作，属于典型的低端驱动；通过Vs端口给芯片提供12V供电电压；当给输入端IN1、IN2、IN3、IN4输入PWM控制信号，就能方便地控制输出端以驱动4路电磁阀工作，OUT1和OUT2端口的最大驱动能力为5A，应该连接常闭电磁阀；OUT3和OUT4端口最大驱动能力为3A，应连接常开电磁阀，不可接反；EN端口为使能端，能通过单片机快速关闭芯片；L9349的数字地和模拟地分开，提高了驱动模块的抗干扰能力。单片机通过P0.4、P0.5、P0.6、P0.7引脚输出控制信号到L9349芯片的IN1、IN2、IN3、IN4，D1、D2、D3、D4口与单片机的P0.0、P0.1、P0.2、P0.3引脚相连接

所述驱动模块的输出端连接着电磁阀的输入端，采用两种电磁阀进行控制，一种为常闭电磁阀，一种为常开电磁阀，电磁阀驱动从OUT1、OUT2输出控制信号控制常闭电磁阀LR_DUMP和RR_DUMP，电磁阀驱动从OUT3、OUT4输出控制信号控制常开电磁阀LR_ISO和RR_ISO。

所述单片机的输出端连接着显示模块的输入端，显示模块可以温度值、湿度值、时间信号、液位高度，显示模块采用LCD1602液晶显示屏，显示模块的D0、D1、D2、D、D4、D5、D6、D7端与信号处理模块的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4、P2.5、P2.6、P2.7引脚相连接，用来显示数据；显示模块的RS端与单片机的P3.0引脚相连接，用来控制数据命令；显示模块的R/W端与单片机的P3.1引脚相连接，用来控制读写操作；显示模块的使能端E与单片机的P3.2引脚相连接；信号处理模块的P3.0、P3.1、P3.2引脚用于控制显示模块中的数码管的选通状态。

具体实施方式二：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，所述单片机采用AT89C51单片机。所述AT89C51单片机从它内部的硬件到软件都有一套完整的按位操作系统，片内RAM区间还特别开辟了一个双重功能的地址区间，十六个字节，单元地址20H～2FH，它既可作字节处理，也可作位处理。51单片机的I/O脚的设置和使用非常简单，当该脚作输入脚使用时，只须将该脚设置为高电平(复位时，各I/O口均置高电)。当该脚作输出脚使用时，则为高电平或低电平均可。

具体实施方式三：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，所述温湿度传感器采用SHT11芯片。温湿度传感器SHT11集温度传感器和湿度传感器于一体，因此采用SHT11进行温湿度实时监测的系统具有精度高、成本低、体积小、接口简单等优点；另外SHT11芯片内部集成了14位A/D转换器，且采用数字信号输出，因此抗干扰能力也比同类芯片高。

具体实施方式四：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，所述光照度传感器采用BH1750芯片。BH1750是一种不区分光源的数字型环境光强度传感器，供电电压为3.3V，采用两线式串行总线接口的集成电路，根据收集的光线强度数据进行环境监测，具有1-65535lx(lx为光照强度单位)的高分辨率，可支持较大范围的光照强度变化。

具体实施方式五：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，所述时钟模块采用DS1302时钟芯片。DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与单片机进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。

具体实施方式六：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，所述液位传感器采用LM1042芯片。LM1042芯片使用热阻探针技术来测量非可燃性液体的液面高度，它能提供一正比于液位高度的输出，可进行单次或重复测量，所有控制热阻探针、检测热阻探针的短路和开路所需的监控电路都集成在LM1042芯片内部。此外该芯片还可采用其它传感器信号或线性输入作为输入信号。

具体实施方式七：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，所述显示模块采用LCD1602。LCD1602也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5×7或者5×11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形。LCD1602显示屏是指显示的内容为16×2，即可以显示两行，每行16个字符液晶模块。

本实用新型一种水培植物生长智能控制系统的工作原理为：温湿度传感器检测水培植物生长环境的温湿度值，光照传感器检测水培植物生长环境的光照强度，液位传感器检测水培植物的营养液的液位高度，检测到的温湿度值、光照强度、液位高度在显示模块上显示出来，当检测的光照强度较弱时，单片机控制植物生长LED灯进行补光照射，根据时钟模块提供的时间信号，单片机输出信号到继电器控制通气阀进行通气供氧，促进植物生长，当检测到液位高度较低时，单片机输出到驱动模块驱动电磁阀进行灌溉。水培植物生长智能控制系统的供电方式采用两个电源进行供电，一种采用太阳能光伏电源进行供电，一种采用交流电源供电，自动选择开关根据两种电源的供电电压选择供电方式。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (7)

1.一种水培植物生长智能控制系统，其特征在于，所述水培植物生长智能控制系统包括温湿度传感器、光照度传感器、时钟模块、液位传感器、太阳能光伏电源、交流电源、自动选择开关、单片机、植物生长LED灯、继电器、通气泵、驱动模块、电磁阀、显示模块，所述温湿度传感器的输出端连接着单片机的输入端；所述光照度传感器的输出端连接着单片机的输入端；所述时钟模块的输出端连接着单片机的输入端；所述液位传感器的输出端连接着单片机的输入端；所述太阳能光伏电源的输出端连接着自动选择开关的输入端；所述交流电源的输出端连接着自动选择开关的输入端；所述自动选择开关的输出端连接着单片机的输入端；所述单片机的输出端连接着植物生长LED灯的输入端；所述单片机的输出端连接着继电器的输入端；所述继电器的输出端连接着通气泵的输入端；所述单片机的输出端连接着驱动模块的输入端；所述驱动模块的输出端连接着电磁阀的输入端；所述单片机的输出端连接着显示模块的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种水培植物生长智能控制系统，其特征在于：所述单片机采用AT89C51单片机。

3.根据权利要求1所述的一种水培植物生长智能控制系统，其特征在于：所述温湿度传感器采用SHT11芯片。

4.根据权利要求1所述的一种水培植物生长智能控制系统，其特征在于：所述光照度传感器采用BH1750芯片。

5.根据权利要求1所述的一种水培植物生长智能控制系统，其特征在于：所述时钟模块采用DS1302时钟芯片。

6.根据权利要求1所述的一种水培植物生长智能控制系统，其特征在于：所述液位传感器采用LM1042芯片。

7.根据权利要求1所述的一种水培植物生长智能控制系统，其特征在于：所述显示模块采用LCD1602。