1 引言

现如今的智能时代，科学技术决定生活质量。WIFI技术不但解决了蓝牙技术传输距离的局限，也将信息传播的方式由点对点拓展到点对面，大大提升了信息传播的距离与广度。而在平时的生活中，养几盆绿植是许多人工作之余的爱好，将植物培养好的关键就在于浇水量是否能做到适时且适量。但在日常生活中，由于工作任务繁重，无法回避的出差、旅行等原因，花草植物大多因为浇水无法做到适时适量，而不能得到很好的生长。因此，本文结合单片机与WIFI技术，开发基于STC89C52RC的远程智能控水系统，让浇花变得简单，智能，高效，保证绿植的健康生长。

现今市场上的自动浇花器主要分为两种。一种是利用虹吸原理的半自动简易浇花器，技术含量低，制作容易，成本低；第二种是定时定量的浇花器，一般用于大型的大棚灌溉，浇水定量且呈周期性，这样的浇水模式比较固化，不能根据植物状态灵活调整，且成本较高，不适用于家庭自动浇花。在研究领域，大多数研究论文都基于各单片机，实现对土壤湿度值的分析来智能浇水，如张兆朋设计的家庭智能浇花器，通过控制电磁阀开闭控制水流，有红外遥控功能，自动浇花的水管可以伸缩，调整浇花距离[1]。部分研究论文采取GSM短信模块实现远程浇花系统[2]，利用Android平台客户端GSM短信模块，结合单片机和GSM短信通信模块实现远程控制，突破空间限制获取实时信息。

本文采用STC89C52RC及WIFI模块，设计并实现了基于单片机的远程智能控水系统，系统包含远程控制、智能控水、交互等功能模块，以此实现智能手机跨网段远程控制智能浇花器。

2 远程智能控水系统设计方案

本文设计的系统分为四个模块：包括智能控水模块，交互模块，WIFI模块和上位机。系统各模块间的相互关系如图1所示，由智能控水模块传输土壤湿度信号至MCU模块，再通过交互模块调整预设值及实时显示信息，同时将数据传输至WIFI模块通过智能终端与上位机进行远程访问。

图1 远程智能控水系统模块示意图

系统以STC89C52RC单片机为MCU，ESP8266-12E WIFI芯片[3]搭建WIFI模块，YL-69土壤湿度传感器提供土壤湿度信号，LCD1602液晶显示屏和按键构成交互模块，继电器控制水泵开关。实现以单片机MCU为主的下位机根据土壤湿度智能控水，以安卓手机为上位机[4]实现远程控制，从而实现系统远程控水功能。系统原理如图2所示。

经测试，系统能够实时获取土壤湿度值并与预设土壤湿度值进行比较，能够灵活探测土壤湿度变化，其精确度能够满足日常自动浇花的需求。

图2 基于单片机的远程智能控水系统原理图

2005年，正值湖南省首次公开招录法官和检察官，毕业于湖南省司法学校的李凌参加湖南省双峰县人民检察院的招聘考试，并最终如愿以偿。

设计WIFI模块[5]的电路时，除了连接电源、地两个管脚，最重要的是将ESP芯片RXD管脚接到单片机的TXD管脚，ESP芯片的TXD管脚接到单片机的RXD管脚，串口相接，让ESP芯片和单片机能通过串口通信交换数据。同时，在两条串口中间添加1N4148二极管，这是一种小型的高速开关二极管，用它来对两条串口线进行单向导通隔离，确保接收和发送数据流方向正确。

(2)智能控水模块

六是，向受伤害一方解释造成过失的原因，属于间接致歉策略。例如：“我的自行车轮胎坏了，所以晚到了一会儿。”

图3 智能控水模块流程图

(3)交互模块

交互模块包括按键和LCD1602液晶显示屏。按键用来调整预设湿度值，包括三个按键：设置键，加键和减键。按下设置键后进入设置预设土壤湿度值模式，按加键预设土壤湿度值加1，按减键预设土壤湿度值减1，通过加键和减键可将预设土壤湿度值调至合适，再按设置键保存。

(4)上位机APP开发

LCD1602液晶显示屏是做单片机系统设计的常用硬件。为了简化布线以及增强驱动能力，本方案设计将单片机P0口与8位双向数据线相接，RS口接单片机P2.7，R/W口接单片机P2.6，E口接单片机P2.5。

解决干旱半干旱地区土壤保水保肥问题是农业生产中的关键技术，目前世界各国均积极尝试各种有效技术，但由于各国各地的土壤条件不同，难以形成有效的、比较统一的干旱地区土壤保水保肥技术，机械化土壤改良保墒技术适合于北方干旱半干旱地区，这项技术一是能有效解决干旱地区的储水保肥，降低了雨水冲刷造成的水分养分流失；二是不翻动大部分土层，减少了其他耕作机械对土壤耕层的破坏、水分的挥发和有机质的分解；三是兼具深松的特点，深坑打破了犁底层，增加了土壤耕层深度，改善土壤结构，减少土壤板结，增强农作物的抗倒伏性。悬挂式土壤改良机将有效提升土壤改良的效果和效率，从而为农业增产、农民增收提供有效的保障。

本文设计的远程智能控水系统旨在实现远程监控功能，需传递的传感器数据流小，对服务器要求不高，在对市场上公开租用的服务器考察后租用迪发物联(www.difiot.com 114.215.206.246 9999)作为本设计跳转数据流的服务器。

智能控水模块硬件部分由YL-69土壤湿度传感器[6]，ADC0832模数转换器，继电器和水泵组成。YL-69土壤湿度传感器测出土壤湿度模拟数据，经由ADC0832模数转换器转为数字信号，经过三线制接口发送给单片机，再送到LCD1602液晶显示屏显示。智能控水模块程序流程图如图3所示。

(2)远程监控功能

3 系统开发与调试

按上述开发过程，最终实现硬件电路，根据预期测试方法，设计测试案例，预期结果如表1所示。该表所示为远程智能控水系统的详细测试用例，对于系统的各个关键功能进行测试。

(1)WIFI模块

表1 测试案例与预测结果

序号测试功能操作预期结果1获取实时土壤湿度值将YL-69土壤湿度传感仪插入土壤,并给土壤浇水插入前和插入后、浇水前和浇水后实时土壤湿度值均有变化2智能控水调整预设湿度值,观察单片机能否正常判断不管预设湿度值大小,当实时土壤湿度值小于预设土壤湿度值时,继电器吸合开始浇水3ESP连接WIFI,获取IP,并正常发送数据连接串口调试助手观察返回值4服务器能否连接成功在测试中,点击测试按键下方显示连接服务器成功5登陆账号输入账号密码后点登陆按键进入数据显示界面6传感器数据显示正常改变土壤湿度预设值和实时土壤湿度值,观察数据显示窗口数据是否变化数据显示窗口在2至5秒更新一次7App按键功能正常用按键切换手动/自动模式可以通过app开关水泵8下位机按键功能用按键进入设置模式加减预设值并保存结果可以通过按键加减土壤湿度预测值

(1)智能控水功能测试

(1) 城市轨道交通结构下穿既有高架桥时，采取桩基托换方案。如深圳地铁一号线一期工程老街—大剧院区间下穿广深高速铁路桥等。

在数据显示界面中，un指登录服务器用的用户名，ver指当前软件的版本号，id是当前单片机的身份ID，登陆后获取单片机通过esp8266芯片[7]发送的传感器数据，ms是指当前的土壤湿度值，ml指系统预设的土壤湿度值。为了实现远程控制功能，本方案设置了两个按钮，第一个按钮调整手动模式和自动模式。在自动模式(AUTO)下，下位机自动浇水。在手动模式(MANUAL)下，第二个按钮控制水泵开关，按下去START就是继电器吸合，水泵开启，再点一下STOP，继电器关闭，水泵关闭。即家中无人时，可以通过手机app观察到当前植物的土壤湿度值，虽然高于预设的土壤湿度值，但是我们依然可以通过手动模式和自动模式的转变来远程控制智能控水系统[8]。

经测试，ESP芯片在连接WIFI和服务器时，存在丢包现象，但不影响后续数据的接收与发送。APP可以顺利连接服务器，登陆账号，数据显示窗口能够更新实时土壤湿度值和修改后的预设土壤湿度值。按键功能正常，可以进入手动控制模式并远程开关水泵。实测更新时间在2-5秒一次。测试远程控制功能，点击进入手动模式，下位机部分LCD显示屏右下角出现“H”字样。点击开关按钮成STOP模式，继电器关闭。再点击开关按钮成START模式，继电器吸合。再点击进入自动模式，下位机恢复智能控水。

信任问题的动态博弈得出的结论是：好的法治环境下，作为股东的委托人对作为经理的代理人的信任会实现，同样，作为经理的代理人会选择诚实守信。在坏的法治环境下，上市公司经理人的欺骗会盛行，而且在坏的法治环境下，由于起诉产生的司法成本高，不起诉会成为上市公司股东的理性选择。

(3)交互功能

多孔控制定向水力压裂技术，是以压裂孔为中心，在其周围一定范围内布置孔径相同的若干控制孔(通常为4个)，如图1所示，依靠控制孔形成的自由面，使得控制孔周围的煤体得到初步的卸压增透，形成卸压圈，在压裂的过程中，随着高压水的不断向前渗透，当进入控制孔的卸压圈时，裂隙迅速扩展，并且逐渐偏向于控制孔一侧，以此实现对煤体的定向压裂。

按键功能正常，可以顺利进入调整模式并加减预设土壤湿度值，再次按下设置按钮保存修改结果，没有进入调整模式时，加减键并不能对湿度预设值进行加减。

4 结束语

本文针对家庭植物自动浇灌和远程监控设计实现了基于单片机的远程智能控水系统，以WIFI技术为基础，增加一个简单的单片机电路，以较低的成本，通过对实时土壤湿度值和预设土壤湿度值的比较实现智能控水，采用ESP8266芯片实现远程监控和数据传输功能。本系统相对于现有智能控水系统具有独特的跨网段远程控制优势，有一定的市场前景，同时本系统还有许多值得改进的地方。提高系统稳定性，为用户提供更加可靠的智能控水体验是下一步的研究目标。

参考文献

[1] 张兆朋. 基于AT89S52的家庭智能浇花器的设计[J]. 电子设计工程，2011(5):39-41,44.

[2] 陈立刚，冯伟伟，周智颖，等. 基于Android客户端GSM短信模块的远程浇花系统[J]. 电子设计工程，2016(1):165-168.

[3] 曹振民，陈年生，马强，等. 基于ESP8266的无线控制电路设计[J]. 工业控制计算机，2017(1):68-69.

[4] 王艳萍，迟宗涛. 基于手机APP的远程家电控制系统设计[J]. 单片机与嵌入式系统应用，2017(1):73-75.

[5] 梁顺可，官俊伟，杨自立，等. 基于单片机的WIFI远程智能小车[J]. 科技展望，2016, 26(34):102-103.

[6] 谷有臣，孔英，陈若辉. 传感器技术的发展和趋势综述[J]. 物理实验，2002,22(12):40-42.

[7] 范兴隆. ESP8266在智能家居监控系统中的应用[J]. 单片机与嵌入式系统应用，2016(9):52-56.

[8] Han D. Numerical Study on Air Temperature Reduction by Water Spray [J]. International Journal of Transport Phenomena, 2016,14(3):205.