嵌入式草坪浇水系统的设计

引 言

随着生活水平的日益提高，人们对生活环境的要求也越来越高，绿色草坪在人们日常生活中开始扮演着越来越重要的角色，例如：在夜幕降临时，草坪是人们乘凉、拉家常的好去处， 因此，人们对草坪的管理也越发重视。目前市面上的草坪自动浇水系统鱼目混珠，有的价格低廉，但产品不尽人意，有的产品质量不错，但性价比不高，本系统设计方案可有效填补市场空白，设计一款价格适中，质量不错，性价比最优的草坪自动浇水系统。

1 设计方案

植物的生长对其周围环境的温度和湿度有一定的要求， 这个要求是一个范围，一旦外部环境低于或高于这个范围时， 植物的生长就会受到影响。通过对草坪周围空气的湿温度进行检测来判定是否浇水。当周围空气过于干燥时可以进行喷水对环境进行降温加湿，同时在浇水之前，播放录制好的语音提示，让行人避让，十分钟后进行浇水并播放悦耳的歌曲。通过检测空气的湿温度，对草坪适量的浇水，自动浇水部分是通过ARM9 程序设定浇水的上下限值与 DHT11 采集到的空气湿温度值相比较，当低于下限值时，ARM9 连续播放语音提示，十分钟后发出最后一个语音提示 ：“开始浇水”，然后 ARM9 立即发出打开指令给电磁阀，阀门打开，开始浇水并播放音乐，高于上限值时再由 ARM9 停止播放音乐，同时发出停止指令给电磁阀，阀门关闭，停止浇水。具体系统设计框图如图１所示。

2 系统功能模块组成

结合草坪浇水系统的需求分析，本嵌入式浇水系统的核心由ARM9 和湿温度传感器以及电磁阀组成。其中控制、显示、定时、语音提示及歌曲部分由ARM9 负责，空气湿温度的采集由DHT11 温湿度传感器负责，电磁阀负责阀门的开闭。

硬件作为系统运行的基础，为软件平台的运行提供基本 的物质条件和通信接口，本系统的主要硬件平台包括嵌入式 处理器、输入输出设备、显示装置、音箱设备、电源、温湿度 传感器、电磁阀等。

3 系统硬件设计

硬件作为系统运行的基础，为软件平台的运行提供基本 的物质条件和通信接口，本系统主要的硬件平台包括嵌入式 处理器、输入输出设备、显示装置、音箱设备、电源、温湿度 传感器、电磁阀等。

3.1 嵌入式处理器

本系统的处理器选择 S3C2440 作为主控芯片，该芯片 功能强大采用 0.13Um CMOS 标准单元和存储器编译器开发。 其 CPU 内核是一个 32 位 ARM920T RISC 处理器设计的高级 RISC 机，采用哈弗缓存架构与独立的 16 KB 指令和 16 KB 数 据高速缓存，支持 TFT 的 LCD 控制器，NAND 闪存控制器。 由于其功能的强大，使得该芯片即便在三星公司停产一年以后， 还不得不重新恢复生产，因为市场需求十分巨大。

3.2 显示装置

该模块主要通过嵌入式自带的LCD 显示时间、电磁阀开闭状态、温湿度上下限值以及采集的温湿度值。为了保障LCD 的正常显示，一定要确保电源不断电。

3.3 湿温度传感器

本系统的湿温度传感器选择性能稳定、性价比高的 DHT11 作为数据采集的工具，DHT11 湿温度传感器将监测的空气湿温度数据通过ARM9 的I/O 接口传送到LCD上显示出来。

3.4 电磁阀

本系统的电磁阀采用的是市面上常见的不锈钢电磁阀， 电磁阀在整个自动浇水系统中负责阀门的开闭。在安装时，一定要注意喷口必须距离地面一定距离，同时要定期检查喷口是否有异物以防止喷口阻塞。

4 系统软件设计

本设计的浇水模式有两种方式 ：自动浇水与手动浇水。系统软件所实现的功能是，通过切换模式来选择自动还是手动。一般情况是选择自动浇水模式，当自动功能失去效能时才切换到手动模式。自动草坪浇水模式是由DHT11 湿温度传感器将感应到的空气湿温度信号传送给ARM9，并显示于LCD 屏幕上，同时ARM9 将采集的数据与设定的湿温度值进行比较，若低于所给定的值则播放语音提示，十分钟后浇水并播放音乐。当湿度高于所给定的值时停止浇水和停放音乐。手动浇水是由ARM9 向时钟芯片读取实时时间，若与设定的浇水时间相同，则播放语音提示，十分钟后浇水与播放音乐， 当达到设定的浇水时间则停止浇水和停放音乐。

5 结 语

随着现代技术的发展和人们生活质量的提高，技术与生活的结合度将越来越高，对此，本文提出通过嵌入式的控制、显示、语音技术，配合传感器技术达到集空气湿温度的采集与定时为一体的自动浇水系统。同时通过软件系统对其中功能的实现进行设计，保障了系统的正常运行。