課程設(shè)計(jì)--基于單片機(jī)的智能澆灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))</b></p><p>　　題 目 基于單片機(jī)的自動(dòng)澆花系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　院 系 </p><p>　　專 業(yè) 電子信息工程 </p><p>　　學(xué)生姓名 XXXX  </p

2、><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 XXXXX </p><p>　　職 稱 X教授 </p><p>　　二ＯXX 年 五 月 十 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><

3、p><b>　　1 引言3</b></p><p><b>　　2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)3</b></p><p>　　2.1 方案論證3</p><p>　　2.1.1總體方案設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1.2 芯片的選擇4</p><p>　　2.1.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4、4</p><p>　　2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)置5</p><p>　　2.2.1 AT89S51主要性能參數(shù)5</p><p>　　2.2.2 時(shí)鐘電路6</p><p>　　2.2.3 AT89C51的復(fù)位電路7</p><p>　　2.2.4 YL-69土壤濕度傳感器8</p><p&

5、gt;　　2.2.5 ADC0832功能特點(diǎn)及引腳9</p><p>　　2.2.6 ADC0832 的控制原理10</p><p>　　2.2.7繼電器11</p><p>　　2.2.8 蜂鳴器及按鍵11</p><p>　　2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)12</p><p>　　2.3.1 系統(tǒng)流程圖12<

6、;/p><p>　　2.3.2 LCD1602顯示程序13</p><p>　　2.3.3按鍵程序14</p><p>　　2.3.4 ADC0832芯片接口程序15</p><p>　　3 仿真設(shè)計(jì)與硬件調(diào)試15</p><p>　　3.1 仿真設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.2 硬件

7、測(cè)試與調(diào)試16</p><p><b>　　4 結(jié)論16</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p><b>　　致謝19</b></p><p><b>　　附錄19</b></p><p>

8、;　　基于單片機(jī)的自動(dòng)澆花系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：本次盆栽植物自動(dòng)澆灌系統(tǒng)，系統(tǒng)是用AT89C51單片機(jī)作為控制中心，使用YL-69作為土壤濕度傳感模塊，LCD1602作為顯示數(shù)據(jù)的模塊，蜂鳴器作為通知模塊，按鍵是用來(lái)設(shè)定報(bào)警的數(shù)值。通過(guò)YL-69濕度傳感器進(jìn)行土壤濕度的采集，單片機(jī)AT89C51進(jìn)行信息處理，輸出控制信號(hào)，控制信號(hào)通過(guò)控制繼電器控制水泵電源是否通斷，從而完成自動(dòng)澆水，澆水的同時(shí)蜂鳴器

9、會(huì)發(fā)出聲音提示。</p><p>　　關(guān)鍵詞：YL-69；濕度；AT89C51單片機(jī);水泵；LCD1602</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　隨著生活水平的提高，人們已經(jīng)不再滿足于僅僅追求普通溫飽的生活方式，而是希望自己的居住生活的環(huán)境變的更加好，有清潔的空氣，所以很多人在休閑時(shí)間自家的陽(yáng)臺(tái)上種植植物。植物是離不

10、開(kāi)水的，花盆存儲(chǔ)水分容量是有限的，需要定期澆水，很多都市白領(lǐng)因工作可能會(huì)忘記給植物澆水，這樣會(huì)導(dǎo)致植物由于缺乏水分枯萎而死。</p><p>　　因?yàn)椴煌幕ê椭参镄枰牟煌攸c(diǎn)，所以合理地澆水會(huì)使植物生長(zhǎng)良好，也能達(dá)到節(jié)約用水的目的，因此，高效的灌溉系統(tǒng)是能夠根據(jù)人們的意愿進(jìn)行適量、適時(shí)的方向發(fā)展。所以，本設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)方面，一是測(cè)量，獲取土壤水分信息，并根據(jù)土壤水分、濕度和植物需水特性的多少來(lái)確定澆水的水

11、量。這將擺脫過(guò)去，只有澆水的經(jīng)驗(yàn)，給植物澆水要在科學(xué)基礎(chǔ)上的決策。二是控制，根據(jù)對(duì)土壤研究及植物需水特性進(jìn)行合理的澆水決策，即將傳統(tǒng)的只是憑經(jīng)驗(yàn)由人工手控制灑水器的方式，變化為自動(dòng)進(jìn)行適量的、適時(shí)的、按需的灌溉控制。系統(tǒng)根據(jù)由測(cè)量土壤濕度和植物合理的生活環(huán)境，通過(guò)抽水裝置控制給水量的多少，從而使得水資源能夠得到高效的使用，同時(shí)也節(jié)省了人力，達(dá)到智能灌溉的目的。</p><p><b>　　2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)&

12、lt;/b></p><p><b>　　2.1 方案論證</b></p><p>　　2.1.1總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　在國(guó)內(nèi)外都是用自動(dòng)灌溉裝置，其中大部分都是使用虹吸原理進(jìn)行灌溉的，即是使用滲透的方法灌溉，這種灌溉的方法是連續(xù)地、不間斷的。采用這種澆花系統(tǒng)僅僅只能保證花卉不應(yīng)缺水而干枯死，但是對(duì)于植物來(lái)講并不是其生長(zhǎng)的良好

13、環(huán)境，并且浪費(fèi)水資源。</p><p>　　本設(shè)計(jì)提供了一種智能澆灌的系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)可以在沒(méi)有人的環(huán)境下在對(duì)植物進(jìn)行澆灌，在澆水的過(guò)程中,根據(jù)植物需要水分的不同，對(duì)植物進(jìn)行澆水控制。這個(gè)系統(tǒng)是根據(jù)單片機(jī)原理，運(yùn)用土壤濕度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，然后通過(guò)按鍵調(diào)整上下限，在通過(guò)單片機(jī)對(duì)收集數(shù)據(jù)的分析及處理，進(jìn)而判斷外界土壤濕度值，假如土壤濕度低于設(shè)置的下限，單片機(jī)控制水泵澆水同時(shí)蜂鳴器發(fā)出通知，當(dāng)土壤濕度達(dá)到上限就停止

14、澆水，從而達(dá)到自動(dòng)澆花的目的。本實(shí)驗(yàn)重要完成以下的幾個(gè)功能：1.用YL-69檢測(cè)土壤濕度；2.使用LCD1602顯示測(cè)量的數(shù)據(jù)3.通過(guò)分析植物生存的最佳環(huán)境設(shè)置澆灌的上下限；4.使用單片機(jī)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，在控制水泵是否需要進(jìn)行澆灌。這個(gè)系統(tǒng)是由硬件部分及軟件部分組成的，硬件劃分為單片機(jī)主控、顯示、土壤濕度的檢測(cè)、按鍵輸入、水泵澆灌、蜂鳴器發(fā)出通知六大模塊。主控模塊位AT89C51單片機(jī)是負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)的分析及處理；YL-69作

15、為濕度檢測(cè)模塊；濕度的上下限是通過(guò)按鍵模塊輸入；顯示模塊是顯示土壤濕度檢測(cè)器檢測(cè)出來(lái)的濕度數(shù)值及其上限數(shù)值；水泵和蜂鳴器是用來(lái)執(zhí)行系統(tǒng)命令的。軟件結(jié)構(gòu)與硬件配置相適應(yīng)，同樣是使用模塊化，它</p><p>　　2.1.2 芯片的選擇</p><p>　　芯片的選擇：AT89C51是由Atmel生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8位單片機(jī)，同時(shí)AT89C51有著便宜的價(jià)格，而且它和 MCS-51系

16、列有這很好的兼容性。因此在這個(gè)系統(tǒng)中采用AT89C51作為控制芯片。</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換：ADC0832是具有雙通道和8位分辨率的A/D轉(zhuǎn)換芯片。由于其性價(jià)比高、體積較小、兼容性很強(qiáng)的特點(diǎn)，因此深受廣企業(yè)歡迎及單片機(jī)愛(ài)好者喜愛(ài)，目前的普及率已經(jīng)很高。</p><p>　　繼電器選擇：設(shè)備在設(shè)計(jì)過(guò)程中是需要一個(gè)繼電器來(lái)控制電磁閥的工作。由于工作電壓在只需要5V左右，并且成本相對(duì)而

17、言比較低。所以在這個(gè)系統(tǒng)中選擇了型號(hào)為松樂(lè)SRS-05VDC-SL型號(hào)的繼電器。其工作電壓在 5V，其觸電容值為3A/250VAC/30VDC,而且在市場(chǎng)上的價(jià)格為1.5元左右。</p><p>　　顯示器的選擇：在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程需要一個(gè)顯示土壤濕度值的顯示器。LCD1602是一種專門可以顯示英文字母、阿拉伯?dāng)?shù)字及符號(hào)的點(diǎn)陣型液晶，其能夠同時(shí)顯示16*02即32個(gè)字符。市場(chǎng)價(jià)格大概為8元左右。</p>

18、<p>　　2.1.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　本系統(tǒng)有電源接口電路、顯示電路、土壤檢測(cè)電路、繼電器控制潛水泵電路、蜂鳴器電路、按鍵設(shè)置六大部分組成。系統(tǒng)原理圖如圖1所示。</p><p><b>　　圖1 系統(tǒng)原理圖</b></p><p>　　2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)置</p><p>　　2.2.1

19、AT89S51主要性能參數(shù)</p><p>　　與MCS—51系列徹底兼容；</p><p>　　4K字節(jié)可重復(fù)擦寫(xiě)Flash閃速存儲(chǔ)器；</p><p>　　1000次擦寫(xiě)周期；</p><p>　　4.0—5.5V的工作電壓范圍；</p><p>　　全靜態(tài)工作模式：0HZ—24HZ；</p><

20、;p><b>　　三級(jí)程序加密鎖；</b></p><p>　　32個(gè)可以編程的I/O接口；</p><p>　　低功率空閑和掉電模式；</p><p><b>　　有6個(gè)中斷源；</b></p><p>　　內(nèi)部RAM字節(jié)為128*8；</p><p>　　2個(gè)16位

21、定時(shí)計(jì)數(shù)器；</p><p>　　全雙工串行UART通道；</p><p>　　看門狗（WDT）及雙數(shù)據(jù)指針；</p><p>　　掉電標(biāo)識(shí)和快速編程特性；</p><p>　　圖2 AT89C51引腳圖</p><p>　　2.2.2 時(shí)鐘電路</p><p>　　在單片機(jī)AT89C51里面包

22、括了一個(gè)高增益方向的發(fā)達(dá)器，其中XTAL1和XTAL2引腳為放大器的輸入端與輸出端，為了構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激式的振蕩電路，需要在XTAL1與XTAL2引腳上接上晶體振蕩器或是陶瓷振蕩器，該振蕩器電路的輸出可直接送入內(nèi)部時(shí)序電路。單片機(jī)AT89C51產(chǎn)生時(shí)鐘的方式有兩種，即為內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘。</p><p>　　圖3 單片機(jī)AT89C51的時(shí)鐘電路</p><p>　　內(nèi)部時(shí)鐘方式：內(nèi)部

23、時(shí)鐘模式即是由單片機(jī)里面的高增益方相放大器以及外部跨接的晶體、微調(diào)電容結(jié)構(gòu)時(shí)鐘電路產(chǎn)生的方式，如圖3所示為裝置的工作原理。</p><p>　　在內(nèi)部時(shí)鐘方式里，C1、C2通常使用30pF或40pF；C1、C2能夠輕微的調(diào)整頻率，陶瓷諧振器或者晶振的頻率的選擇應(yīng)在1.2MHZ~12MHZ之間。為了能夠保護(hù)振蕩器的可靠性、穩(wěn)定性、減少寄生電容產(chǎn)生，在安裝的時(shí)候應(yīng)該將電容及振蕩器安裝在離單片機(jī)引腳XTAL1和XTAL

24、2更近的地方。單片機(jī)系統(tǒng)中大多數(shù)使用外部電路連接簡(jiǎn)單的內(nèi)部時(shí)鐘方式。在現(xiàn)實(shí)中常常使用FSOC來(lái)表示內(nèi)部時(shí)鐘方式產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率（晶振固有頻率）。如果fsoc為12*106HZ，那么應(yīng)該選擇12MHZ的晶振。</p><p>　　外部時(shí)鐘方式：外部時(shí)鐘方式的產(chǎn)生是在發(fā)生單片機(jī)之外的電路中，其直接連接到單片機(jī)的XTAL1引腳端口，不與XTAL2引腳端口相連，電路圖如圖3所示：</p><p&g

25、t;　　2.2.3 AT89C51的復(fù)位電路</p><p>　　AT89C51單片機(jī)的復(fù)位端RST端口，在單片機(jī)上有電通過(guò)的時(shí)候，時(shí)鐘電路就會(huì)進(jìn)行運(yùn)作，如果在運(yùn)作過(guò)程中有大于2個(gè)周期的高電平存在并通過(guò)RST端口，那么單片機(jī)將會(huì)進(jìn)行復(fù)位操作。還有一種方式能夠使單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位操作的，那就定時(shí)器計(jì)數(shù)溢出。復(fù)位后的單片機(jī)，PC=0000H，CPU從程序存儲(chǔ)器的0000H開(kāi)始取值執(zhí)行單片機(jī)的外部復(fù)位電路有上電自動(dòng)復(fù)位和按

26、鍵手動(dòng)復(fù)位兩種。</p><p>　　上電復(fù)位電路。如圖4所示，這是一個(gè)最簡(jiǎn)單的上電復(fù)位電路，其是由電阻和電容串聯(lián)形成的。在通電的那一瞬間，由于電容的固有特性使得其兩端的電壓不能夠瞬間發(fā)生改變，所以單片機(jī)的RST引腳電壓端VR的電壓為VCC，在電容重點(diǎn)的時(shí)候，RST引腳的電壓會(huì)下降，到圖5所示的t1時(shí)刻，RST端電壓降到3.6V，跟著由時(shí)間的增加電容會(huì)充完點(diǎn)，RST端口的電壓將會(huì)接近0V。如圖5所示為RST引腳的

27、電壓變化。要使得單片機(jī)進(jìn)行成功的復(fù)位操作，t1的時(shí)間不應(yīng)該小于2和機(jī)械周期的時(shí)間之和，在單片機(jī)中，機(jī)器周期是由晶振頻率決定的，圖4中，電阻R不能夠很小，最典型值位 8.2kΩ；圖4中的C3可以通過(guò)電阻R和其頻率f算出。</p><p>　　圖4 RC上電復(fù)位電路 圖5 RST引腳電壓-時(shí)間關(guān)系 圖6 組合復(fù)位電路</p><p>　　上電復(fù)位和按鍵復(fù)位組合

28、電路</p><p>　　在圖6組合復(fù)位電路，電阻R2的數(shù)值大多是較小的，僅僅為幾十歐姆，在按下復(fù)位按鈕之后，電容C3快速通過(guò)電阻R2進(jìn)行放電，放電完成后VR=（R1*Vcc）/（R1+R2），由于R2遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于R1，電壓VR與VCC基本相同，使得RST引腳的電壓為高電平，將復(fù)位鍵松開(kāi)后，過(guò)程與上電復(fù)位相同。</p><p>　　實(shí)際應(yīng)用中的復(fù)位電路。實(shí)際應(yīng)用中常采用兩種復(fù)位電路，即同步復(fù)位

29、電路和采用微處理器復(fù)位、監(jiān)控專用集成電路。</p><p>　　施密特觸發(fā)器復(fù)位電路。在單片機(jī)的系統(tǒng)中，位了能夠使復(fù)位鍵穩(wěn)定的工作，需要將RC電力連接施密特電路以后，再和單片機(jī)復(fù)位鍵相連接，這樣是為了能夠使系統(tǒng)的干擾性大大提高。如果在系統(tǒng)中需要多個(gè)復(fù)位芯片時(shí)，而這些復(fù)位芯片的要求和單片機(jī)的復(fù)位系統(tǒng)相同時(shí)，可以將芯片的復(fù)位端連接到單片機(jī)的復(fù)位端。施密特觸發(fā)器復(fù)位電路如圖 5所示，圖774HCl4為施密特反相器。

30、 </p><p>　　微處理器復(fù)位、監(jiān)控專用集成電路。為了保證單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)更可靠地工作，實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)的復(fù)位電路也常采用微處理器復(fù)位、監(jiān)控集成電路，如MAX706等。這種專用集成電路除了提供可靠的、足夠?qū)挼母叩碗娖降膹?fù)位信號(hào)外，同時(shí)具備電源監(jiān)控、看門狗定時(shí)器功能，有的芯片內(nèi)部還集成了一定數(shù)量的串行 EEPROM或RAM，功能強(qiáng)大，接

31、線簡(jiǎn)單。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中經(jīng)常使用。單片機(jī)復(fù)位后，ALE和為輸入狀態(tài)；片內(nèi) RAM 不受復(fù)位影響；P0 ～ P3口輸出高電平，且這些雙向口皆處于輸入狀態(tài)，堆棧指針SP被置成07H，PC被置成0000H，接著，單片機(jī)將從程序存儲(chǔ)器的0000H開(kāi)始重新執(zhí)行程序。因此，單片機(jī)運(yùn)行出錯(cuò)或進(jìn)入死循環(huán)時(shí)，可通過(guò)復(fù)位使其重新運(yùn)行。 </p><p>　　圖7 74HC

32、l4為施密特反相器</p><p>　　2.2.4 YL-69土壤濕度傳感器</p><p>　　YL-69是一個(gè)簡(jiǎn)單的土壤濕度傳感器，其原理為濕敏電容，當(dāng)環(huán)境的濕度發(fā)生改變時(shí)，會(huì)使得濕敏電容存在的環(huán)境中的介質(zhì)發(fā)生改變，導(dǎo)致濕敏電容中的電容數(shù)值產(chǎn)生變化，電容的數(shù)值正比于濕度值。由于濕敏電容有這很高的靈敏度、響應(yīng)速度快、滯后量小的特點(diǎn)，所以濕敏電容很容易小型化和集成化。在系統(tǒng)中，土壤濕度數(shù)據(jù)

33、的采集是有YL-69完成的。其在系統(tǒng)中電路原理圖如圖8，JP2位YL-69探頭。</p><p>　　圖8 YL-69與AD轉(zhuǎn)化電路</p><p>　　2.2.5 ADC0832功能特點(diǎn)及引腳</p><p>　　ADC0832是串行接口8位A/D轉(zhuǎn)換器，它是由一家名為NS（National Semiconductor）的公司生產(chǎn)的。ADC0832與單片機(jī)通過(guò)三根

34、線連接，其有著性價(jià)比高、耗能低的特點(diǎn)，適合使用在小型的智能設(shè)備中。ADC0832是8位分辨率的，所以其分辨率最高級(jí)能夠達(dá)到256級(jí)，一般的模擬量都不成問(wèn)題。ADC0832的數(shù)據(jù)校對(duì)是通過(guò)雙數(shù)據(jù)輸出來(lái)完成的，這是為了達(dá)到減少誤差的目的，轉(zhuǎn)換的速度快并且有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。ADC0832為了減少數(shù)據(jù)的誤差，其校對(duì)數(shù)據(jù)是使用具雙數(shù)據(jù)的，有較快轉(zhuǎn)換速度并且穩(wěn)定性強(qiáng)。ADC0832能夠獨(dú)立輸入，因此處理器能夠更方便的控制多個(gè)器件。使用DI端進(jìn)行數(shù)據(jù)輸

35、入，可以讓通道功能的選擇變的簡(jiǎn)單。其主要特點(diǎn)如下：</p><p>　　8位分辨率，基準(zhǔn)電壓為5V；</p><p>　　功耗低僅僅為15mW。</p><p><b>　　5V的電源供電；</b></p><p>　　輸入和輸出電平與CMOS及TTL兼容；</p><p>　　輸入模擬信號(hào)的電壓

36、范圍在0到5V之間；</p><p>　　有兩種可以供給選擇的模擬輸入通道；</p><p>　　在時(shí)鐘頻率為250KHZ時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間是32us；</p><p>　　ADC0832有DIP和SOIC兩類，DIP的ADC0832引腳排列如圖9所示。各引腳說(shuō)明如下：</p><p>　　CS——片選端，低電平有效。</p><

37、;p>　　CH0，CH1——兩路模擬信號(hào)的輸入端。</p><p>　　DI——數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。</p><p>　　DO——數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。</p><p>　　CLK——串行時(shí)鐘輸入端。</p><p>　　Vcc/REF——電源的輸入和參考電壓輸入。</p><p><b>

38、;　　GND——電源地。</b></p><p>　　圖9 ADC0832引腳圖</p><p>　　2.2.6 ADC0832 的控制原理</p><p>　　ADC0832在通常的情況下有4個(gè)引腳與單片機(jī)相連，這4個(gè)引腳分別為CLK、DI、CS、DO。由于ADC0832的在通信并不是會(huì)同時(shí)使用DO端口和DI端口，并且DO和DI端口與單片機(jī)的接口是雙向

39、的，所以在設(shè)計(jì)電路中可以用一根線將DO端和DI端連接到一起。在ADC0832沒(méi)有運(yùn)行時(shí)，它的端口CS為高電平，這個(gè)時(shí)候芯片將會(huì)禁止，DO/DI和CLK可以為任意電平。如果需要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，那么CS端口必須為低電平并且需要保持到A/D轉(zhuǎn)換完成為止。在芯片開(kāi)始工作的時(shí)候，處理器將會(huì)向ADC0832的時(shí)鐘輸入端CLK提供時(shí)鐘脈沖，DI端口將會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)的選擇 ，在第1個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào)來(lái)到前，DI端口一定要是高電平，這就表示ADC0832啟動(dòng)

40、。在第2、3個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)以前，DI端口應(yīng)該輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，其功能項(xiàng)如表1所示。</p><p>　　表1 ADC0832的配置位</p><p>　　如表1所看到的，在配置位CH0與CH1的數(shù)字為1、0時(shí)，僅僅可以對(duì)CH0進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。在配置位CH0與CH1數(shù)字為1、1時(shí)，僅僅可以對(duì)CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。在配置位CH0與CH1數(shù)字為0、0時(shí)，正輸入端IN+為CH0和負(fù)輸入

41、端IN-為CH1，將其兩者進(jìn)行輸入。在配置位CH0與CH1數(shù)字為0、1時(shí)，負(fù)輸入端IN-位CH0，正輸入端IN+位CH1，將其兩者進(jìn)行輸入。</p><p>　　在第三個(gè)脈沖來(lái)到以后，DI端口就失去了輸入電平的功能，在這以后DI/DO端就會(huì)開(kāi)始通過(guò)DO數(shù)據(jù)輸出端進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第四個(gè)時(shí)鐘脈沖起，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的最高位D7將由DO端口輸出。直到最低位數(shù)據(jù)從第11個(gè)脈沖發(fā)出時(shí)，這就完成了一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)的輸出。與此同時(shí)相

42、反字節(jié)數(shù)據(jù)也將輸出，這是從第11個(gè)時(shí)鐘脈沖開(kāi)始輸出的。從第11個(gè)到第19個(gè)輸出8個(gè)時(shí)鐘脈沖，到19個(gè)時(shí)鐘脈沖輸出之后，A/D轉(zhuǎn)換即完成了一次。在將CS設(shè)置為高電平，使得芯片不能夠使用，最后對(duì)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)訂的處理就可以了。</p><p><b>　　2.2.7繼電器</b></p><p>　　繼電器作為一種電控制的器件，是當(dāng)輸入量（激勵(lì)量）的變化抵達(dá)器件規(guī)定的要

43、求時(shí)，在電氣輸出的電量里會(huì)被控制發(fā)生預(yù)定階躍變化的一種電器。繼電器的控制系統(tǒng)（輸入回路）與被控制系統(tǒng)（輸出回路）之間是相互有著聯(lián)系的。繼電器常常被應(yīng)用其控制自動(dòng)化的電路中，其實(shí)際上可以看做是用小電流去控制較大的電流工作的一類“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。因此繼電器在電路中起著保護(hù)電路、自動(dòng)開(kāi)關(guān)的作用。</p><p>　　繼電器種類很多，本系統(tǒng)采用的是電磁繼電器，電磁繼電器大多數(shù)是由線圈、鐵芯、銜鐵及觸點(diǎn)簧片等構(gòu)成的。只要有一定

44、的電流在線圈的兩端流過(guò)，繼電器內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生電磁效應(yīng)產(chǎn)生磁力，在磁力吸引的作用下，銜鐵快克服了彈簧拉力的作用，將會(huì)吸附在常開(kāi)觸點(diǎn)上，使得電機(jī)M開(kāi)始工作。在線圈沒(méi)有通上電的時(shí)候，電磁效應(yīng)也會(huì)同時(shí)消失，銜鐵快會(huì)在彈簧拉力的作用下回到其原有的位置即斷開(kāi)觸點(diǎn)，通過(guò)控制線圈的通電與斷電，從而達(dá)到銜鐵快與兩觸點(diǎn)之間的選擇連接，使得達(dá)到電路斷開(kāi)及導(dǎo)通的目的。</p><p>　　圖10 繼電器控制水泵</p>&l

45、t;p>　　圖10中Q2PNP型三級(jí)管的b基級(jí)低電位時(shí)，三極管導(dǎo)通，繼電器控制K1單刀雙擲開(kāi)關(guān)向右邊偏離，電機(jī)M水泵通電，D2的LED燈亮起，水泵開(kāi)始工作。</p><p>　　2.2.8 蜂鳴器及按鍵</p><p>　　蜂鳴器：蜂鳴器位本系統(tǒng)中涉及的報(bào)警系統(tǒng)部分，其電路圖結(jié)構(gòu)如圖11所示。當(dāng)PNP三極管導(dǎo)通時(shí)，蜂鳴器響起。</p><p><b>

46、;　　圖11 蜂鳴器報(bào)警</b></p><p>　　按鍵：按鍵設(shè)計(jì)如圖12所示。S1位復(fù)位鍵、S2位設(shè)置濕度值的按鍵、S3濕度值調(diào)整加鍵、S4濕度值調(diào)整減鍵。</p><p><b>　　圖12 按鍵電路</b></p><p>　　2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3.1 系統(tǒng)流程圖</

47、p><p>　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括對(duì)土壤濕度檢測(cè)程序、對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的程序、設(shè)置濕度上下限的程序、顯示程序、蜂鳴器程序等。主程序流程如圖3所示。</p><p><b>　　圖13 程序流程圖</b></p><p>　　2.3.2 LCD1602顯示程序</p><p>　　液晶顯示器LCD1602的顯示是通過(guò)液晶的

48、物理特性原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的，使用電壓能夠控制顯示區(qū)域，當(dāng)有電的時(shí)候，液晶就能夠顯示圖像。液晶顯示器很薄，能夠在大規(guī)模電路下直接被驅(qū)動(dòng)運(yùn)行，很容易實(shí)現(xiàn)彩色顯示，當(dāng)前已經(jīng)被廣泛使用在平板電腦、智能相機(jī)、移動(dòng)通信工具等方面，LCD1602液晶顯示器的寫(xiě)指令以及寫(xiě)數(shù)據(jù)程序如下所示：</p><p>　　void write_com(uchar com)/寫(xiě)指令</p><p><b>　　{&

49、lt;/b></p><p><b>　　rs=0;</b></p><p><b>　　rd=0;</b></p><p><b>　　lcden=0;</b></p><p><b>　　P0=com;</b></p><p&

50、gt;<b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　lcden=1;</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　lcden=0;</b></p><p><b>　　}&l

51、t;/b></p><p>　　void write_date(uchar date)/寫(xiě)數(shù)據(jù)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　rs=1;</b></p><p><b>　　rd=0;</b></p><p>

52、<b>　　lcden=0;</b></p><p><b>　　P0=date;</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　lcden=1;</b></p><p><b>　　delay(5)

53、;</b></p><p><b>　　lcden=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　2.3.3按鍵程序</b></p><p>　　按鍵是有機(jī)械特性。但按鍵閉合式，并不能馬上保存良好的接觸，二十來(lái)回彈跳。這個(gè)時(shí)間很

54、短，我們的手根部感覺(jué)不出來(lái)。但是對(duì)于每秒能夠執(zhí)行上百萬(wàn)次指令的單片機(jī)來(lái)說(shuō)，這個(gè)時(shí)間相對(duì)來(lái)說(shuō)還是很長(zhǎng)的。在這段上下抖動(dòng)的時(shí)間里，單片機(jī)會(huì)讀到很多次的高低電平。如果不對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，那么系統(tǒng)會(huì)認(rèn)為按鍵被按了多次。而事實(shí)上，我們是手一直按這并么有重復(fù)多次。若是要想正確的判斷按鍵是否按下，系統(tǒng)就需要避開(kāi)這段時(shí)間。根據(jù)一般按鍵的機(jī)械特征，這段時(shí)間一般在10ms~30ms之間。按鍵流程圖如圖14所示。</p><p>&

55、lt;b>　　圖14 按鍵流程圖</b></p><p>　　unsigned char v_readkey_f(void);/////延時(shí)程序</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char key;</p><p><b>　　if(P17=0)&l

56、t;/b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay(30); /延時(shí)30ms</p><p><b>　　if(P17=0)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　k

57、ey=1;</b></p><p>　　while(!P17)/等待釋放</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　key=0</b></p><p><b>

58、　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　2.3.4 ADC0832芯片接口程序</p><p>　　為了能夠讓信息的流通變得快速有效，系統(tǒng)需要使用C語(yǔ)言進(jìn)行接口程序的編寫(xiě)。模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置ADC0832的轉(zhuǎn)換時(shí)間只有32us，因此A/D轉(zhuǎn)換的頻率會(huì)非?？欤@也保證了A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)在一些特定場(chǎng)合的要求。

59、數(shù)據(jù)在程序中是以子程序的方式形成的，這樣可以方便程序的移植。ADC0832讀取數(shù)據(jù)流程圖如圖15所示。</p><p>　　圖15 ADC0832讀取數(shù)據(jù)流程圖</p><p>　　3 仿真設(shè)計(jì)與硬件調(diào)試</p><p><b>　　3.1 仿真設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本次仿真實(shí)現(xiàn)了通過(guò)對(duì)右邊可變電阻模擬濕度傳

60、感器，使得LCD顯示相應(yīng)的數(shù)值。再通過(guò)對(duì)中間按鍵模塊輸入相應(yīng)的溫濕度上下限，當(dāng)濕度低于一定數(shù)值時(shí)，單片機(jī)控制蜂鳴器進(jìn)行通知處理。提示濕度已經(jīng)低于一定數(shù)值，需要進(jìn)行澆水，單片機(jī)控制電磁閥進(jìn)行澆水。當(dāng)濕度達(dá)到一定值時(shí)，單片機(jī)控制電磁閥關(guān)閉澆水。仿真如圖14所示。</p><p><b>　　圖14 仿真圖</b></p><p><b>　　3.2 硬件調(diào)試&l

61、t;/b></p><p>　　根據(jù)電路原理圖，焊接出實(shí)物，在將程序燒錄到AT89C51單片機(jī)中。接通電源，改變土壤濕度值，觀察實(shí)物是否正常運(yùn)行。若正常運(yùn)行則不需要進(jìn)行硬件的調(diào)試工作，反之需要進(jìn)行硬件的調(diào)試。調(diào)試步驟如下：</p><p>　　檢查電路板電路焊接是否正確及各部件是否松動(dòng)和安裝正確；</p><p>　　用萬(wàn)用表檢查是否有虛焊、引腳短路現(xiàn)象；&l

62、t;/p><p><b>　　測(cè)試元件是否毀壞；</b></p><p><b>　　聯(lián)機(jī)仿真調(diào)試；</b></p><p><b>　　測(cè)試結(jié)果及結(jié)論</b></p><p>　　本系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行檢測(cè)，工作正常，說(shuō)明本系統(tǒng)穩(wěn)定性良好；</p><p&g

63、t;　　系統(tǒng)可以在不同的土壤濕度條件下進(jìn)行正常的工作，與理論相符，說(shuō)明程序正確；</p><p>　　系統(tǒng)可以快速準(zhǔn)確的測(cè)量出土壤的濕度，因此認(rèn)為系統(tǒng)在響應(yīng)時(shí)間上能滿足要求。</p><p><b>　　4 結(jié)論</b></p><p>　　這次植物自動(dòng)澆灌系統(tǒng)，這系統(tǒng)是根據(jù)電子類自動(dòng)澆水裝置工作原理為基準(zhǔn)，采用現(xiàn)代傳感技術(shù)采集土壤水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行采

64、集，再通過(guò)單片機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行控制，使其澆灌模塊是否進(jìn)行運(yùn)作。這個(gè)植物自動(dòng)澆灌系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，一個(gè)是通過(guò)檢測(cè)土壤數(shù)據(jù)并在LCD1602上進(jìn)行顯示，二是通過(guò)系統(tǒng)分析對(duì)澆灌系統(tǒng)進(jìn)行控制。YL-69作為土壤濕度檢測(cè)的傳感器模塊，在把土壤檢測(cè)到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)系統(tǒng)中，并通過(guò)單片機(jī)是I/O輸出到LCD上進(jìn)行顯示。在LCD上顯示的數(shù)值即是土壤濕度值，這也是判斷是否進(jìn)行澆灌的數(shù)值。自動(dòng)澆花部分和檢測(cè)到土壤濕度并顯示部分構(gòu)成了系統(tǒng)的控制部分

65、和數(shù)據(jù)檢測(cè)部分。它設(shè)計(jì)為智能性，自動(dòng)澆花部分是通過(guò)單片機(jī)分析有YL-69土壤濕度檢測(cè)裝置檢測(cè)到的土壤數(shù)據(jù)，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到土壤濕度值低于設(shè)定的下限值時(shí)，那么系統(tǒng)通過(guò)控制繼電器控制澆灌裝置進(jìn)行澆灌，當(dāng)開(kāi)始澆水一段時(shí)間后，系統(tǒng)通過(guò)土壤濕度檢測(cè)裝置檢測(cè)都土壤濕度數(shù)值高于設(shè)定的上限值時(shí)，系統(tǒng)再次控制繼電器控制澆灌系統(tǒng)停止?jié)菜?lt;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><

66、p>　　張兆明.基于AT89C52的家庭智能澆花器的設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程,2011.03</p><p>　　程捷、何晨.基于單片機(jī)的溫濕度檢查系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].儀表技術(shù),2011.06 </p><p>　　趙麗、張春林.基于單片機(jī)的智能澆花系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].長(zhǎng)春大學(xué)學(xué)報(bào),2012.09</p><p>　　袁騰、王帥、梅明、姜天華.基于單片機(jī)原

67、里的可定時(shí)自動(dòng)澆花器[J].高科技產(chǎn)品研發(fā)，2012.07</p><p>　　劉明真、陳鴻.基于單片機(jī)智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].學(xué)術(shù)問(wèn)題研究，2011.01</p><p>　　甘龍輝.基于單片機(jī)自動(dòng)灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]</p><p>　　郭天祥.51單片機(jī)C語(yǔ)言教程[M]</p><p>　　AT89S51 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)http

68、://wenku.baidu.com/view/ccf0900879563c1ec 5da7148.html 2012.11.24</p><p>　　[9] Nilesh R. Patel Rahul B. Lanjewar Microcontroller Based Drip Irrigation System Using </p><p>　　Smart Sensor [J],201

69、3.8.13</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在我學(xué)年論文即將完成之際，標(biāo)志我的大學(xué)生活還有半年就將結(jié)束?；叵肫疬@三年半的大學(xué)生涯，我的心情久久不能平靜，我的求學(xué)生涯在家人、師長(zhǎng)、同學(xué)朋友的大力支持和幫助下，走的艱辛卻也收獲豐盛。盡管我崇尚偉人、名人，可是今天的我需要將我的敬意和贊美獻(xiàn)給一位平凡的人，我的導(dǎo)師XXX副教授。您治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)

70、淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營(yíng)造了一種良好的精神氛圍。授人以魚(yú)不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹(shù)立了宏偉的學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)會(huì)了基本的思考方式。從論文的選題至論文的寫(xiě)作到最后的修改，您都給予我中肯的建議和悉心的指導(dǎo)。</p><p>　　感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹(shù)之背，養(yǎng)育之恩，無(wú)以回報(bào)，你們永遠(yuǎn)健康快樂(lè)是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課

71、題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯謝意！</p><p>　　最后再一次感謝所有在我寫(xiě)論文中曾經(jīng)幫助過(guò)我的良師益友和同學(xué)，以及在設(shè)計(jì)中被我引用或參考的論著的作者。</p><p>　　Monolithic integrated circuits smart to watering flowers system design</p>

72、;<p>　　Abstract: The design of automatic watering potted system. AT89C51 microcontroller for the control system is based on the chip, the use of YL-69 chip as temperature and humidity sensor module, LCD1602 displa

73、y module as the buzzer as the alarm module, the keyboard is used to set the alarm value, by YL-69 temperature and humidity sensor soil moisture collection, SCM AT89C51 information processing, the output control signal. R

74、elay control signal to control the pump power off to complete the action a</p><p>　　Key words：YL-69; AT89C51 microcontroller; humidity; pumps; LCD1602</p><p><b>　　附錄</b></p>&