0229基于51的智能盆栽自动灌溉提醒控制系统

【前言】

hello 大家好，今天给大家讲一讲基于51的智能盆栽自动灌溉提醒控制系统，本次项目实现的功能是负责进行灌溉或提醒，系统主要功能包括：盆栽浇灌功能、土壤湿度检测功能、通风散热功能、数据存储功能，可实现多节点无线数据传送功能。

本次采用的LCD1602液晶用于显示功能界面，可显示湿度的上下限阈值，。

【硬件电路设计】

下面是该设计的整体原理图和PCB设计概览，原理图模块化分布，每部分都备注有对应的功能名称，便于阅读；PCB设计采用的3D封装的器件，主要是方便配合结构设计。

原理图：

PCB:

下面详细介绍一些设计注意点哈，抛砖引玉~

1、关于MCU 本设计采用的MCU为STC公司的STC89C52RC，该芯片使用经典的MCS-51内核，钛叔相信绝大多数的朋友都熟悉该芯片的基本使用，毕竟这算是入门的第一款单片机了。最小系统如下图所示，很简单，这里不赘述具体原理。另说一句，在我们调试MCU小系统的时候，如果工作异常，无论什么类型芯片，首先第一步就是检查芯片的供电电源是否正常，再之后检测晶振和复位，绝大多数的问题都是出在这三个地方，钛叔记得以前学生时代有一次调试51单片机就始终下不进去程序，电源正常，复位也正常，最后发现就是晶振的谐振电容错焊成了1000pf，导致晶振起振失败，诸如类似的问题都可能导致芯片启动失败，所以大家按照我上述的三个点出发去调试，就一定能够解决问题。

（下载接口钛叔这里采用的XH2.54，大家可以在钛叔的店铺采购下载器，通过XH2.54连接线可以直接相连，避免插错的情况）

2、关于电源 如下图所示，钛叔在设计电源接口的时候根据实际使用情况多方面考虑，设计了三种接口方式——排针、WJ128接线端子以及miniUSB，排针可以用在杜邦线供电的情况，接线端子可以用在电源裸线供电的情况（这两种情况供电根据板载丝印正确插入，切记别插反），miniUSB供电的方式比较推荐，可以避免插反烧坏板子情况，钛叔这里之所以采用miniUSB而不是microUSB，主要原因是由于microUSB体积比较小，在开放性板子上面容易多次拔插情况下给搞坏导致接触不良（所谓开放性板子就是无结构件固定的裸板），所以这里钛叔没有采用microUSB。

电源开关部分钛叔采用的是8.5x8.5的自锁开关，这里需要注意就是自锁开关的方向，有部分同学焊接反了导致按下时候为电源关断，弹上来是电源闭合。

钛叔在该设计板上习惯性放了三个MRK点，如果大家有需要量产的需求，且板子比较大不会涉及拼版的情况，就记得放，如果后面是需要拼版的话，可以在最终的大板上放MRK点。

3、关于显示 该设计的显示部分钛叔采用的LCD1602，设计图如下图所示，这里需要注意如果用单片机的P0接口，记得加上拉电阻，这是该芯片决定的，不明白的朋友可以去看STC89C52RC数据手册哈；另外，LCD1602的R/W引脚，大多数的情况下直接接地保持写操作就行，如果是一些项目需要读操作的话，就需要把该引脚接入单片机（比如基于51单片机的示波器或者贪吃蛇这种项目）；VL引脚是调试对比度的，如果事先不知道这个分压参数，用的是电位器的话，很可能第一次使用时候分压不合适导致显示屏亮的但没有东西，就误以为是自己程序的问题，这个问题钛叔以前也犯过，捣鼓了半天才发现是对比度没有调好，其实程序早已经再运行，如果大家是在某宝上买的液晶屏，大多数都是满足下边的分压参数，大家可以参考参考哈。

4、关于按键和报警 该项目设计了四个功能按键，分别是切换、设置、加以及减，按键的型号钛叔采用的是贴片的6*6轻触按键，这里需要提醒大家的是，如果大家采用的回流焊机子，一定要注意购买耐高温的元器件，一般如果用编带的按键基本能过高温，如果是袋装的散件很可能就过不了，按钮部分很容易被烤坏，这里提醒大家一下；

报警电路部分钛叔设计了声光报警，原理很简单，大家可以参考下图，一个蜂鸣器加LED就可以实现，这里需要注意两个地方，第一是蜂鸣器建议大家选用有源的，操作简单很多，另外就是电压需要选择对应的，钛叔这里采用的是5V的HNB09A05；第二就是这里的三极管建议大家采用PNP管子，原因是该单片机上电默认为高电平，如果这里采用的NPN管子，上电瞬间就会声光报警（即便程序里边该IO口初始化为低），所以这里我们采用PNP管子来避开这种情况。

5、关于传感器 该项目具有温度传感器和土壤湿度传感器两种，其中温度传感器采用的是DS18B20，信号输出部分记得加上拉电阻，另外注意不要焊接反了，一旦反了就会立刻烧坏芯片！土壤湿度传感器通过2PIN的杜邦线连接到本系统板，之后经过ADC芯片TLC0832送入单片机。两部分电路都很简单，电路图可以参考下图：

6、关于通信方式 该项目采用的无线通信模块是NRF24L01，钛叔用的模块是市面上最常用的那一款，供电3.3V，所以板子上需要有一个稳压器将5V转为3.3V，另外需要注意的是模块封装的线序，之前钛叔第一版设计时候就把1脚搞反了...

7、关于接口 该项目有两路MOS关控制的接口，分别外接风扇和水泵，MOS管的型号采用的是AO4459，该管是P管，VDS=-30V，ID=-5A，可以满足绝大多数的场合，而且价格便宜，推荐大家使用，这里之所以采用P沟道和之前讲的PNP三极管一个原因，防止单片机启动的时候误触发，另外，输出的时候建议加上一个肖特基二极管，如果外界的是感性器件，焊接该二极管能够在MOS管关断的时候起保护作用，防止MOS管被反向电压击穿。