湿度测量自动浇花器设计项目结题报告书

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1、附件6：云南农业大学学生科技创新创业行动基金项目结题报告书项目名称：自动控制浇花器项目负责人：方伟所在学院：基础与信息工程学院年级专业：07级电子信息工程专业学号：20071717联系电话：15911651032起止年限：2008年12月至2009年12月填报时间：2009年12月13日共青团云南农业大学委员会制云南农业大学科技处9一、合同规定的研究内容及技术经济指标①研究内容该项目的主要研究的内容是设计并制作一个小巧、精致的全自动浇花器，可用来帮助一些爱好养花的老师、同学在忙于工作、学习的同时，可以保证自己心爱的花在充足、适宜的

2、水份下健康成长。该项目的研究范围广泛，研究意义重大，应用性较强，它具体涉及到对土壤成分的检测、信号的提取与处理、自动控制等领域的研究。这种设计思路也可以应用在当今一些较大的智能化农业灌溉系统中，比如：草坪浇灌、农田灌溉等。其具体设计思路是通过测量土壤湿度来自动控制浇花，以潮湿土壤的电阻值小于干燥土壤电阻值为原理采用探针来获取土壤干湿反馈信号，通过电压比较器1/4LM339将土壤干湿反馈信号转换成电子线路中的数字信号，由于考虑到水渗透的土壤中去需要一定的时间，且一般浇水的速度要大于土壤渗水的速度，为防止浇水过多，我们用555定时器来

3、设计、产生一个控制信号，再由74LS132与非门电路来实现对土壤反馈信号与控制信号的合并，从而产生我们所需要的浇花信号。而在驱动器控制电路中，应用三极管的开关特性来实现浇水信号与浇水所用水泵的开关状态之间的联系，用继电器来控制通断。以此来实现自动浇花功能。②主要技术经济指标此自动浇花器是利用土壤的干湿度来控制浇花的，当土壤干燥时，自动控制浇水；当土壤达到一定的湿度时，停止浇水。其灵敏度较高，工作稳定；此设计是以基本的电子线路为基础，经济实惠，功耗较小。此外，该装置体积小，可方便的移动工作。9二、项目取得的研究结果，实施的主要研究开

4、发内容及达到的技术经济指标研究结果：该项目自2009年9月6号正式开始设计、制作。到现在为止，基本上完成了项目中主要模块的设计、制作工作，并能初步地实现自动控制浇花功能。实施的主要研究开发内容：项目采用模块化设计方式进行，以下为已实现的模块：①电源电路设计模块此模块是为整个电路提供所需的+5伏直流工作电压，此模块的设计，我们采用变压器，电桥，电容和LM7805集成稳压芯片来实现稳定输出+5伏直流电压。其电路如图1（图1）②土壤干湿信号提取模块此模块主要是以潮湿土壤的电阻值小于干燥土壤电阻值为原理选用比较常用的四LM3399电压比较

5、器，以LM339的典型应用电路为依据，来设计、制作出如图2所示电路，从而达到把土壤干湿情况转化所需的电压信号，即土壤干湿信号（图2）①可调占空比控制信号设计模块此模块是为了解决因一般的浇水速度大于土壤渗水速度而导致浇水过多问题，而专门设计出来的。该模块我们用555定时器来产生可调占空比脉冲，在电路中，调节电位器R7来实现输出端输出脉冲的占空比调节，以此来产生我们想要的控制信号。其电路如图39（图3）①信号比较模块该模块主要是用来实现土壤干湿信号与可调占空比控制信号的比较，从而产生一个我们所需要的比较理想的浇花信号，此模块，我们进行

6、过了大量的实验后，最终选用市场上有的，适合此电路的74LS132四2输入与非门（有施密特触发器），来设计、制作信号比较模块。其电路如图4（图4）9①继电器控制模块此模块应用了三极管的开关特性、放大特性来驱动、控制继电器工作，从而实现浇水信号与浇水所用水泵的开关状态之间的联系。电路如图5（图5）达到的技术经济指标：运用土壤湿度为测量值，其灵敏度较高，浇水时间恰当，基本上能实现能浇水量的适度控制。此外，该装置功耗低，体积小，可移动工作，经济实惠，方便操作。9三、学生参与、经费使用情况在项目实施过程中，在指导老师的精心指导下，充分运用所

7、学的理论知识来解决，分析实验中所遇到的问题，在良好的团队协作工作下，通过对实际电路设计和焊接制作，我们掌握了其设计原则、方法和步骤，并获得电子设计技能的基本训练，在此次项目中，主要工作由学生方伟、李永昌、顾刚共同参与完成。在经费使用上，严格按照学校的规定，具体经费使用情况如下：实验材料费用来购买实验所需的水泵、继电器、各种传感器、基本实验小工具、电桥、555集成芯片、1/4LM339比较器、变压器、74LS132与非门、SG1542集成芯片、三极管、二极管、发光二极管稳压管、电阻、可变电阻器、LED、电容等材料，合计：800元科研

8、业务费包括借计算、测试、分析用仪器、购买元件人员的车旅费等。合计：130元其他包括购买、制作pcb板，包装费等。合计：70元9四、项目实施中存在的主要问题及经验教训总结在此次项目实施中，我们遇到了很多的问题，其中存在的主要问题有以下两点：第一,探针