自動(dòng)澆花系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、XXXXXX 大學(xué)大學(xué) 本科生畢業(yè)論文本科生畢業(yè)論文題題 目目 自動(dòng)澆花系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系系 別別 電子信息科學(xué)與技術(shù) 班班 級(jí)級(jí) xxx 姓姓 名名 xxx 學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào) 1246332xx 答辯時(shí)間答辯時(shí)間 2016 年 5 月 xxxxxxxx 大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院目目 錄錄1 自動(dòng)澆花器的研究現(xiàn)狀.22 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究方法和手段.23 系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)介.23.1 單片機(jī)的最小化系統(tǒng).23.1.1 AT89C51 單片機(jī)的基本組成 .33.1.2 AT89C51 單片機(jī)的存儲(chǔ)器 .33.1.3 振蕩電路和時(shí)鐘.43.2 LCD1602 簡(jiǎn)介.53.2.1 LCD1602

2、 的基本參數(shù)及引腳功能 .53.3 ADC0832 的簡(jiǎn)介 .73.3.1 ADC 靜態(tài)特性 .83.3.2 ADC 動(dòng)態(tài)特性 .83.3.3 ADC 性能測(cè)試 .93.3.4 常用 ADC 芯片概述.93.3.5 ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換原理及主要技術(shù)指標(biāo) .103.3.6 主要特性.103.3.7 內(nèi)部結(jié)構(gòu).103.3.8 外部特性（引腳功能）.103.3.9 ADC0832 的工作過(guò)程 .113.3.10 ADC0832 與單片機(jī)的接口電路 .113.4 土壤濕度檢測(cè)模塊.123.4.1 比較器 LM393 .133.4.1.1 LM393 主要特點(diǎn)： .133.4.1.2 LM393

3、引腳圖及內(nèi)部框圖 .133.5 報(bào)警及電機(jī)驅(qū)動(dòng).154 軟件設(shè)計(jì) .154.1 主程序流程圖.154.2 顯示模塊 .184.3 AD 轉(zhuǎn)換模塊 .194.4 濕度檢測(cè)模塊 .205. 結(jié)論.21謝 辭.24附錄 1 原理圖 .25附錄 2 參考程序 .261自動(dòng)澆花系統(tǒng)的設(shè)計(jì)xxx 指導(dǎo)老師：xxx摘要：本設(shè)計(jì)是基于 AT89C51 單片機(jī)和 ADC0832 的自動(dòng)澆花系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)的電路內(nèi)部包含濕度采集和 AD 轉(zhuǎn)換等主要功能。自動(dòng)澆水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的澆水部分是通過(guò)單片機(jī)程序設(shè)計(jì)澆水的上下限值與感應(yīng)電路送入單片機(jī)的土壤濕度值相比較，當(dāng)?shù)陀谙孪拗禃r(shí)，單片機(jī)輸出一個(gè)信號(hào)控制澆水，高于上限值時(shí)再由單片機(jī)

4、輸出一個(gè)信號(hào)控制停止?jié)菜＿@樣可以幫助人們及時(shí)地給心愛(ài)的盆花澆水。關(guān)鍵詞：AT89C51；濕度的采集與顯示； LEDDesign of potted flowerss automatic watering systemxxxxxxxxx Tutor：xxxxxxAbstract:This design is the automatic watering system AT89C51 based on MCU and ADC0832. The design of the circuit contains the main functions of humidity acquisition and

5、 AD conversion. Watering part of automatic watering system design is through the upper and lower limits of microcontroller programming watering value and induction circuit into MCU soil moisture compared to the values, when the lower limit value, the output of the single chip a signal to control the

6、 watering, above the upper limit again by the MCU output a signal control stop watering. This water can help people in a timely manner to the beloved flower.KeyKey words:words: AT89C51 ; Humidity acquisition and display ; LED21 自動(dòng)澆花器的研究現(xiàn)狀現(xiàn)如今人們的生活質(zhì)量不斷提高。人們都喜歡在家里養(yǎng)養(yǎng)盆花，這樣可以陶冶人們的情操，豐富人們的生活。同時(shí)盆花可以通過(guò)光合作用吸收

7、二氧化碳，凈化室內(nèi)空氣，在有花木的地方空氣中陰離子聚集較多，所以空氣也特別清新，而且許多花木還可以吸收空氣中的有害氣體，因此，養(yǎng)盆花如今被許多人喜愛(ài)。給盆花澆水是否能做到適時(shí)及適量，是養(yǎng)花成敗與否的關(guān)鍵。但是，在生活中人們總是會(huì)有沒(méi)時(shí)間照顧的時(shí)候，比如工作學(xué)習(xí)太忙，旅游或者出差等?；ú萆L(zhǎng)的問(wèn)題大多數(shù)以上是由花兒澆灌不及時(shí)引起的；好不容易種植很長(zhǎng)時(shí)間的花草，因?yàn)闈菜患皶r(shí)或者長(zhǎng)勢(shì)不好，用來(lái)美化室內(nèi)環(huán)境的花草幾乎成了“擺設(shè)”。因此，我想設(shè)計(jì)一種可以給盆花土壤濕度進(jìn)行檢測(cè)，并且自動(dòng)澆水的盆花自動(dòng)澆水系統(tǒng)。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究方法和手段本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)一種單片機(jī)控制的自動(dòng)澆水系統(tǒng)，它可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)盆花

8、澆水的自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)可對(duì)土壤的濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)盆花進(jìn)行適時(shí)適量的澆水。其核心是單片機(jī)、濕度采集、顯示電路以及澆水驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成的檢測(cè)以及控制部分。主要研究土壤濕度與澆水量之間的關(guān)系、澆灌控制技術(shù)及設(shè)備系統(tǒng)的硬件、軟件編程各個(gè)部分。該設(shè)計(jì)的檢測(cè)部分單片機(jī)選用AT89C51 單片機(jī)，軟件部分選用 C51 語(yǔ)言編程。土壤濕度采集于顯示電路可將檢測(cè)到的土壤濕度模擬量放大轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并且通過(guò)單片機(jī)內(nèi)程序控制精確的將濕度分顯示在 LCD 顯示屏上，通過(guò)單片機(jī)內(nèi)的程序判斷是否要給盆花澆水，如果需要澆水，則單片機(jī)系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出澆水信號(hào)，帶動(dòng)水泵開(kāi)始澆水，若不需要澆水，則進(jìn)行下一次循環(huán)檢測(cè)。3 系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)

9、介3.1 單片機(jī)的最小化系統(tǒng)AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS-51 指令集合輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)3芯片中，ALMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，AT89C51 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)格低廉的方案。3.1.1 AT89C51 單片機(jī)的基本組成AT89C51 由一個(gè) 8 位的微處理器，128KB 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

10、器 RAM,21 個(gè)特殊功能寄存器 SFR，3KB 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 Flash ROM,64KB 可尋址片內(nèi)外一編址的ROM，64KB 可尋址片外的 RAM,4 個(gè) 8 位并行 I/O 接口（P0-P3），一個(gè)全雙工通用異步串行接口 UART，兩個(gè) 16 位的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器，具有位操作功能的布爾處理機(jī)及位尋址功能的五個(gè)中斷源、兩個(gè)優(yōu)先級(jí)的中斷控制系統(tǒng)以及片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路。其基本組成框圖如圖 3-1-1 所示。圖 3-1-1 AT89C51 單片機(jī)的基本組成3.1.2 AT89C51 單片機(jī)的存儲(chǔ)器 在單片機(jī)中，存儲(chǔ)器分為程序存儲(chǔ)器 ROM 和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM，并且兩個(gè)存儲(chǔ)器是獨(dú)立編址

11、的。 AT89C51 單片機(jī)芯片內(nèi)配置有 8KB(0000H-1FFFH)的 Flash 程序存儲(chǔ)器和 256 字（00H-FFH）的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM，根據(jù)需要可外擴(kuò)到最大 64KB 的程序存儲(chǔ)器和 64KB 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，因此 AT89C51 的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)可分為 4 個(gè)部分：片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外程序存儲(chǔ)器。4下圖給出了 AT89C51 單片機(jī)的存儲(chǔ)器分布空間。左側(cè)框中為單片機(jī)自身提供的 8KBFlash 程序存儲(chǔ)器和 256 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM。右側(cè)為可擴(kuò)展的64KB 的程序存儲(chǔ)器 ROM 和 64KB 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM。圖 3-1-2 存儲(chǔ)器空間分

12、布（1）程序存儲(chǔ)器 AT89C51 的程序存儲(chǔ)器由 ROM 構(gòu)成，切斷電源后程序是不會(huì)丟失的，它的作用是存儲(chǔ)好編寫(xiě)好的程序中所用的常數(shù)，最大容量有64KB。（2） 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 它的作用是用來(lái)存放數(shù)據(jù)，運(yùn)算中間結(jié)果，和帶調(diào)試的程序等等。單片機(jī)自帶的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 結(jié)構(gòu)如圖 2-4 所示，此字節(jié)單元（ 00H-FFH）的低 128 字節(jié)（00H-7FH）單元為用戶使用區(qū)，高 128 字節(jié)（80H-FFH）單元為特殊功能寄存器 SFR 區(qū)。 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的 00H-7FH 單元又劃分為 3 塊：00H-1FH 塊是工作寄存器所用；20-2FH 塊是位尋址功能的單元區(qū)； 30H-3FH 是普通

13、RAM 區(qū)。工作寄存器又分為 4 組，在當(dāng)前的運(yùn)行程序中只有一組是被激活的，誰(shuí)被激活有程序狀態(tài)寄存器 PEW 的 RS1，RS0 兩位決定。3.1.3 振蕩電路和時(shí)鐘 在 AT89C51 芯片內(nèi)部，有一個(gè)振蕩電路和時(shí)鐘發(fā)生器，引腳XTAL1和 XTAL2 之間接入晶體振蕩器和電容后構(gòu)成內(nèi)部時(shí)鐘方式。也可以使用外部振蕩器，由外部振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)直接加載到振蕩器的輸入端，作為CPU5的時(shí)鐘源，稱為外部時(shí)鐘方式。采用外部時(shí)鐘方式時(shí)，外部振蕩器的輸出信號(hào)接至 XTAL1，XTAL2 懸空。兩種方式的電路連接 圖 1.6 所示。大多數(shù)的單片機(jī)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，本次設(shè)計(jì)亦然。在 AT89C51 單片機(jī)內(nèi)部

14、，引腳 XTAL2 和引腳 XTAL1 連接著一個(gè)高增益反相放大器，XTAL1 引腳是反相放大器的輸入端， XTAL2 引腳是反相放大器的輸出端。 芯片內(nèi)部的時(shí)鐘發(fā)生器是一個(gè)二分頻觸發(fā)器，振蕩器的輸出fosc 為其輸入，輸出為兩相時(shí)鐘信號(hào) (狀態(tài)時(shí)鐘信號(hào))，頻率為振蕩器輸出信號(hào)頻率fosc 的二分之一。3.2 LCD1602 簡(jiǎn)介3.2.1 LCD1602 的基本參數(shù)及引腳功能LCD1602 液晶顯示器具有功耗低、體積小，超薄輕巧等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以顯示字母、數(shù)字符號(hào)以及中文字符，顯示的內(nèi)容十分豐富。它還分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光

15、在應(yīng)用中并無(wú)差別，兩者尺寸差別如圖 3-2-1 所示。圖 3-2-1 LCD1602 結(jié)構(gòu)圖LCD1602 主要技術(shù)參數(shù)： 容量:162 個(gè)字符芯片工作電壓:4.55.5V工作電流:2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mm引腳功能說(shuō)明：6引腳接口說(shuō)明表 3-2-1 編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫(xiě)選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極第 1 腳：VSS 為地電源

16、。第 2 腳：VDD 接 5V 正電源。第 3 腳：VL 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。第 4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第 5 腳：R/W 為讀寫(xiě)信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS 和 R/W 共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。第 6 腳：E 端為使能端當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第

17、714 腳：D0D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。第 15 腳：背光源正極。第 16 腳：背光源負(fù)極。LCD1602 的一般初始化（復(fù)位）過(guò)程：延時(shí) 15mS寫(xiě)指令 38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）7延時(shí) 5mS寫(xiě)指令 38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）延時(shí) 5mS寫(xiě)指令 38H（不檢測(cè)忙信號(hào)）以后每次寫(xiě)指令、讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)操作均需要檢測(cè)忙信號(hào)寫(xiě)指令 38H：顯示模式設(shè)置寫(xiě)指令 08H：顯示關(guān)閉寫(xiě)指令 01H：顯示清屏寫(xiě)指令 06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置寫(xiě)指令 0CH：顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置3.2.2 顯示模塊采用 1602 液晶顯示接口電路圖 3-2-2 1602 液晶顯示接口3.3 ADC0832 的簡(jiǎn)介ADC0832 其實(shí)就是美

18、國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 CMOS 工藝 8 通道，8 位逐次逼近式 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè) 8 通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通 8 路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的 8 位通用 A/D 芯片。圖 3-3 ADC0832 引腳圖83.3.1 ADC 靜態(tài)特性 ADC 的靜態(tài)特性是指其與時(shí)間特性無(wú)關(guān)的特性，主要包括以下幾類：1) 分辨率ADC 的分辨率定位為二進(jìn)制末位變化 1 所需的最小輸入電壓與參考電壓的比值，即 ADC 能夠分辨的最小的模擬量的變化。2) 量化誤差量化電平定義為滿量程電壓（或滿度信號(hào)值）UFSR 與 2 的 N

19、次冪的比值，其中 N 位被數(shù)字化的數(shù)字信號(hào)的二進(jìn)制位數(shù)。量化電平一般用 Q 表示。3) 全輸入范圍和動(dòng)態(tài)范圍全輸入范圍是指允許輸入模擬信號(hào)的最大值與最小值之差；動(dòng)態(tài)范圍是指全輸入范圍與 ADC 最小可分辨的量值之比。4) 偏置誤差和增益誤差A(yù)DC 的偏置誤差定義為使最低位被置成“1”狀態(tài)時(shí) ADC 的輸入電壓與理論上使最低位被置成“1”狀態(tài)時(shí)的輸入電壓之差。當(dāng)偏置誤差高速為零之后，輸出為全 1 時(shí)對(duì)應(yīng)的實(shí)際輸入電壓與理想輸入電壓之差。3.3.2 ADC 動(dòng)態(tài)特性高速 ADC 的動(dòng)態(tài)特性是指輸入為交變簡(jiǎn)諧信號(hào)時(shí)的性能技術(shù)指標(biāo)，它是與ADC 的操作速度有關(guān)的特性。其主要技術(shù)指標(biāo)如下：1) 轉(zhuǎn)換時(shí)間

20、、采集時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間是指從信號(hào)開(kāi)始轉(zhuǎn)換到可獲得完整的信號(hào)輸出所用的時(shí)間，它是高速 ADC 的一項(xiàng)重要指標(biāo)。采集時(shí)間是指采樣保持電路在采樣模式下能夠保證其在隨之到來(lái)的保持模式輸出在采樣保持轉(zhuǎn)換時(shí)，相對(duì)該時(shí)刻存在的輸入電平之間的誤差將會(huì)限制在一定的誤差范圍內(nèi)所需的時(shí)間。2) 頻率響應(yīng)它是沖擊響應(yīng)的傅立葉變換，其最佳表達(dá)方式是幅頻與相頻曲線，從系統(tǒng)辨識(shí)的角度看這是在頻域?qū)?ADC 動(dòng)態(tài)線性特性的非參數(shù)模型描述。3) 動(dòng)態(tài)積分非線性誤差和動(dòng)態(tài)微分非線性誤差9動(dòng)態(tài)積分非線性誤差（INL）定義為在動(dòng)態(tài)情況下（一般輸入信號(hào)為正弦信號(hào)），ADC 實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線之間的最大偏差。每個(gè)數(shù)碼的偏差都是由那個(gè)數(shù)碼的中心

21、值來(lái)度量的。動(dòng)態(tài)微分非線性誤差（DNL）定義為在動(dòng)態(tài)情況下（一般輸入信號(hào)為正弦信號(hào)），ADC 實(shí)際轉(zhuǎn)換特性的碼寬（1LSB）與理想代碼寬度之間的最大偏差，單位為 LSB。為了保證 ADC 不失碼，通常規(guī)定在 25oC 時(shí)最大 DNL 為 1/2LSB。4) 信噪比、信噪失真比和有效位數(shù)信噪比（SNR）是信號(hào)電平的有效值與各種噪聲（包括量化噪聲、熱噪聲、白噪聲等）有效值之比的分貝數(shù)。其中信號(hào)是指基波分量的有效值，噪聲指奈奎斯特頻率以下的全部非基波分量的有效值（除諧波分量和直流分量外）。5) 小信號(hào)帶寬和全功率帶寬ADC 的模擬帶寬是指輸入掃描頻率基波在 ADC 輸出端用 FFT 分析得到的基波頻

22、譜下降到 3dB 處的帶寬（不考慮諧波失真和噪聲影響）。根據(jù)輸入信號(hào)幅值不同，模擬帶寬又可以分為小信號(hào)帶寬（SSBW，一般指 1/10 滿量程）和全功率帶寬（FPBW，指滿量程）。3.3.3 ADC 性能測(cè)試ADC 測(cè)試方法主要有兩種：模擬方法和數(shù)字方法。前者是將 A/D 采集的數(shù)字信號(hào)經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換位模擬信號(hào)再用傳統(tǒng)的測(cè)試方法對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，優(yōu)點(diǎn)是易于理解，缺點(diǎn)是許多 A/D 采集卡本身不帶 D/A，即或有，D/A 的性能也將影響 A/D指標(biāo)的測(cè)試。 3.3.4 常用 ADC 芯片概述A/D 轉(zhuǎn)換器是用來(lái)通過(guò)一定的電路將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。模擬量可以是電壓、電流等電信號(hào)，也可以是壓力、溫度、

23、濕度、位移、聲音等非電信號(hào)。但在 A/D 轉(zhuǎn)換之前，輸入到 A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)一定要經(jīng)各種傳感器把各種物理量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。3.3.5 ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換原理及主要技術(shù)指標(biāo)ADC0832 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種 8 位分辨率、雙通道 A/D轉(zhuǎn)換芯片。其內(nèi)部有一個(gè) 8 通道多路開(kāi)關(guān)，它能夠根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的10信號(hào)，只選通 8 路模擬輸入信號(hào)中的任何一個(gè)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。這是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的 8 位通用 A/D 芯片。3.3.6 主要特性1）8 路輸入通道， 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，即分辨率為 8 位。 2）具有轉(zhuǎn)換起停控制端。 3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100s(時(shí)鐘為 6

24、40kHz 時(shí))，130s（時(shí)鐘為 500kHz 時(shí)） 4）單個(gè)5V 電源供電 5）模擬輸入電壓范圍 05V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 6）工作溫度范圍為 -4085 攝氏度 7）低功耗，約 15mW。 3.3.7 內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0832 是 CMOS 單片型逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，它由 8 路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8 位開(kāi)關(guān)樹(shù)型 A/D 轉(zhuǎn)換器、逐次逼近。3.3.8 外部特性（引腳功能）ADC0832 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝。下面說(shuō)明各引腳功能。 IN0IN7：8 路模擬量輸入端。 2-12-8：8 位數(shù)字量輸出端。 ADDA、ADDB、ADDC：3 位地

25、址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路 ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少100ns 寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使 0809 復(fù)位，下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換）。 EOC： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開(kāi)輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ。 REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。 Vcc：電源，單一 5V。 11GND

26、：地。 3.3.9 ADC0832 的工作過(guò)程首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A/D 轉(zhuǎn)換完成，EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng) OE 輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 A/D 轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問(wèn)題是如何確認(rèn) A/D 轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才

27、能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式。 （1）定時(shí)傳送方式 對(duì)于一種 A/D 轉(zhuǎn)換其來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如 ADC0832 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 128s，相當(dāng)于 6MHz 的 MCS-51 單片機(jī)共 64個(gè)機(jī)器周期?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序， A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 （2）查詢方式 A/D 轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如ADC0832 的 EOC 端。因此可以用查詢方式，測(cè)試 EOC 的狀態(tài)，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 （3）中斷方式 把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)（ EOC）作為中斷請(qǐng)求

28、信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過(guò)指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號(hào)有效時(shí)， OE 信號(hào)即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受。3.3.10 ADC0832 與單片機(jī)的接口電路ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換器與 AT89C51 單片機(jī)的接口電路如圖 3-3-10 所示12圖 3-3-10 ADC0832 與 AT89C51 單片機(jī)接口電路3.4 土壤濕度檢測(cè)模塊濕度檢測(cè)原理圖如圖 3.4.1 所示圖 3.4.1 濕度檢測(cè)原理圖原理闡述：土壤濕度傳感器采用 FC-28，土壤濕度傳感器由不銹鋼探針和防水探頭構(gòu)成，可長(zhǎng)期埋設(shè)于土壤和堤壩內(nèi)使用，

29、對(duì)表層和深層土壤進(jìn)行墑情的定點(diǎn)監(jiān)測(cè)和在線測(cè)量。與數(shù)據(jù)采集器配合使用，可作為水分定點(diǎn)監(jiān)測(cè)或移動(dòng)測(cè)量的工具測(cè)量土壤容積含水量，主要用于土壤墑情檢測(cè)以及農(nóng)業(yè)灌溉和林業(yè)防護(hù)。J1 是兩個(gè)插片，插在土壤里， AC 口用來(lái)采集電壓壓值，當(dāng)13土壤濕度少時(shí)，探針間電阻接近無(wú)窮大， AC 值就相當(dāng)于是 VCC 值，當(dāng)土壤濕度大時(shí)，此時(shí)探針鍵電阻會(huì)減少到幾千甚至幾百歐，此時(shí)AC 的電壓會(huì)變化。LM393 是一個(gè)比較器，通過(guò) R1 設(shè)置一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)濕度大（ AC 值小），OUT 輸出低電平，相反輸出高電平。 OUT 信號(hào)可以直接用來(lái)粗略估算濕度大小。AC 數(shù)值送到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。 L1 用來(lái)看電路是

30、否接通，L2 濕度?。ˋC 值大）滅，濕度大（AC 值?。┝?。土壤的濕度是由 ADC0832進(jìn)行模擬并送入單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)的 I/O 口把檢測(cè)到的土壤濕度值用 LCD顯示出來(lái)。同時(shí)，如果系統(tǒng)在智能澆水設(shè)置情況下，則該值與設(shè)定的澆水上下限值相比較，若低于下限值，則單片機(jī)發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)，水泵開(kāi)始運(yùn)行然后開(kāi)始澆水。若高于上限值時(shí)，單片機(jī)再發(fā)出一個(gè)控制信號(hào)控制，就會(huì)停止?jié)菜?.4.1 比較器 LM3933.4.1.1 LM393 主要特點(diǎn)：（1）工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電源均可工作，單電源：236V，雙電源:118V；（2）消耗電流小，Icc=0.8mA；（3）輸入失調(diào)電壓小，VIO=2m

31、V；（4）共模輸入電壓范圍寬，Vic=0Vcc-1.5V； （5）輸出與 TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容； 3.4.1.2 LM393 引腳圖及內(nèi)部框圖圖 3-4-1 LM393 引腳圖及內(nèi)部框圖14LM393 引腳功能排列表引出端序號(hào)功能符號(hào)引出端序號(hào)功能符號(hào)1 1 輸出端 1 OUT1 5 5 正向輸入端 2 1N+(2) 2 2 反向輸入端 1 1N-(1) 6 6 反向輸入端 2 1N-(2) 3 3 正向輸入端 1 1N+(1) 7 7 輸出端 2 OUT2 4 4 地GND 8 8 電源VCC LM393 主要參數(shù)表 參數(shù)名稱符號(hào)數(shù)值單位電源電壓VCC 18 或 36 V

32、 差模輸入電壓VID 36 V 共模輸入電壓VI -0.3VCC V 功耗Pd 570 mW 工作環(huán)境溫度Topr 0 to +70 貯存溫度Tstg -65 to 150 LM393 是高增益,寬頻帶器件,象大多數(shù)比較器一樣,如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生耦合,則 很容易產(chǎn)生振蕩.這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當(dāng)比較器改變狀態(tài)時(shí),輸出電壓過(guò)渡的間隙.電源加旁路濾波并不能解決這個(gè)問(wèn)題,標(biāo)準(zhǔn) PC 板的15設(shè)計(jì)對(duì)減小輸入輸出寄生電容耦合是有助的.減小輸入電阻至小于 10K 將減小反饋信號(hào),而且增加甚至很小的正反饋量(滯回 1.010mV)能導(dǎo)致快速轉(zhuǎn)換,使得不可能產(chǎn)生由于寄生電容引起的振蕩.除非利用滯后

33、,否則直接插入 IC 并在引腳上加上電阻將引起輸入輸出在很短的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)振蕩,如果輸入信號(hào)是脈沖波形,并且上升和下降時(shí)間相當(dāng)快,則滯回將不需要. 比較器的所有沒(méi)有用的引腳必須接地. LM393 偏置網(wǎng)絡(luò)確立了其靜態(tài)電流與電源電壓范圍 2.030V 無(wú)關(guān). 通常電源不需要加旁路電容。3.5 報(bào)警及電機(jī)驅(qū)動(dòng)圖 3-5 報(bào)警及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路4 軟件設(shè)計(jì)4.1 主程序流程圖在本設(shè)計(jì)中，整個(gè)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，這樣設(shè)計(jì)可以使程序看起來(lái)清晰明了，便于閱讀以及調(diào)試。16土壤濕度檢測(cè)及自動(dòng)澆灌模塊的程序結(jié)構(gòu)是主程序以及按鍵掃描處理、土壤濕度數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、顯示、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等子程序組成，如圖 4-1-1 所示。

34、 主函數(shù)初始化函數(shù)按鍵掃描程序模塊顯示程序模塊濕度數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)處理程序模塊電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序模塊圖 4-1-1 程序結(jié)構(gòu)圖整個(gè)系統(tǒng)操作操作方法為當(dāng)開(kāi)啟系統(tǒng)后進(jìn)入主函數(shù)，初始化化函數(shù)變量及初始化傳感器模塊，進(jìn)入按鍵掃描函數(shù)，通過(guò)按鍵選擇系統(tǒng)的工作模式，在自動(dòng)控制模式下，調(diào)用土壤濕度數(shù)據(jù)采集函數(shù)，采集當(dāng)前土壤濕度值，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理程序?qū)穸戎颠M(jìn)行分析，當(dāng)濕度值小于預(yù)設(shè)值時(shí)，進(jìn)入水泵電機(jī)驅(qū)動(dòng)函數(shù)，開(kāi)啟灌溉功能，直到達(dá)到濕度預(yù)設(shè)值，停止灌溉。其主程序流程圖如圖 4-1-2 所示。17開(kāi)始結(jié)束初始化采集土壤濕度值按鍵設(shè)置執(zhí)行澆花滿足澆花條件是否圖 4-1-2 主程序流程圖表 4-1-2 函數(shù)功能表函數(shù)功能

35、write_com1602 命令函數(shù)clock_h_l報(bào)警函數(shù)write_data1602 寫(xiě)數(shù)據(jù)函數(shù)key_with按鍵處理顯示函數(shù)184.2 顯示模塊首先初始化 1602 顯示，接著顯示測(cè)試出的值，在通過(guò)按鍵調(diào)節(jié)顯示濕度的上下限的值。開(kāi)始結(jié)束初始化顯示設(shè)置濕度上限顯示濕度上限設(shè)置濕度下限顯示濕度下限保存數(shù)據(jù)保存數(shù)據(jù)圖 4-2 顯示模塊194.3 AD 轉(zhuǎn)換模塊開(kāi)始轉(zhuǎn)換 CS=0i+關(guān)閉轉(zhuǎn)換 CS=1CLK 輸入時(shí)鐘脈選擇通 CH0i=0傳遞數(shù)據(jù) valuei=8return 數(shù)據(jù) value 是否圖 4-3-1 AD 轉(zhuǎn)換模塊附上 ADC0832 時(shí)序圖如圖 4-3-220圖 4-3-2

36、ADC0832 時(shí)序圖4.4 濕度檢測(cè)模塊通過(guò)傳感器測(cè)的的濕度數(shù)據(jù)存入單片機(jī)然后設(shè)定的上下限的值做比較，當(dāng)測(cè)的的值低于下限時(shí)，開(kāi)始澆水，如果測(cè)的的值高于下限時(shí)，就再與設(shè)定的上限值做比較，當(dāng)濕度低于上限時(shí)就開(kāi)始澆水，反之則停止?jié)菜?1開(kāi)始停止?jié)菜疂菜疂穸鹊陀谙孪逎穸冗_(dá)到上限返回否是否是圖 4-4 濕度檢測(cè)模塊5. 結(jié)論本次設(shè)計(jì)的盆花自動(dòng)澆水系統(tǒng)以電子類的自動(dòng)澆花器的工作原理為參考，運(yùn)用濕度采集電路及單片機(jī)控制技術(shù)構(gòu)成一個(gè)土壤濕度采集與控制系統(tǒng)。再用數(shù)字電路控制自動(dòng)給水系統(tǒng)及時(shí)的澆水系統(tǒng)供水。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我進(jìn)一步熟悉了一些元器件的功能和屬性。也使我真正接觸到了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，雖然是一個(gè)人們?nèi)粘?/p>

37、生活的小系統(tǒng)，但也讓我明白了很多設(shè)計(jì)上應(yīng)該注意的問(wèn)題，比如實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性以及安裝問(wèn)題等。225.1 實(shí)物展示23參考文獻(xiàn)：1 李泉溪.單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)例仿真M.北京：北京航天大學(xué)出版社，2009.8.2 李敏.孟臣.數(shù)字式溫濕度傳感器及其應(yīng)用技術(shù)J.電子元器件應(yīng)用,2004,11.3 孫榮超.孫德超, 數(shù)字溫濕度數(shù)據(jù)記錄儀的設(shè)計(jì)J.現(xiàn)代電子技術(shù)，2005.74 黃鴻,吳石增.傳感器及其應(yīng)用技術(shù)M北京理工大學(xué)出版社，2008.75 劉燦軍.實(shí)用傳感器M.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2004,6.6 孫惠芹.單片機(jī)項(xiàng)目設(shè)計(jì)教程M，北京：電子工業(yè)出版社，2009,67 宗光華，李大寨.多單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用技

38、術(shù)M.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2003.10.8 王芳琴.單片機(jī)控制的節(jié)水灌溉系統(tǒng)的研究J.華中農(nóng)業(yè)大學(xué).9 趙振德.單片機(jī)原理及實(shí)驗(yàn)/實(shí)訓(xùn)M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2009.10 艾永樂(lè)，付子儀.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：中國(guó)電力出版社，2008.24謝謝 辭辭光陰似箭，為期四年的農(nóng)大學(xué)習(xí)生涯即將結(jié)束。同時(shí)，經(jīng)過(guò)兩個(gè)多月的努力，我的畢業(yè)論文也即將完成。本次論文的撰寫(xiě)，對(duì)我而言是一次難得的鍛煉機(jī)會(huì)。本畢業(yè)論文是在我的導(dǎo)師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。在課題的整個(gè)研究工作期間，我曾遇到不少的困難和挫折，是她給予我的幫助和鼓勵(lì)，讓我重新獲得了繼續(xù)前進(jìn)的勇氣和信心。在此謹(jǐn)向老師致以衷心的感謝和

39、深深的敬意! 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)摯的謝意!感謝我的同學(xué)和我的室友，在大學(xué)四年里，他們給我許多的關(guān)心和幫助，伴我度過(guò)許多快樂(lè)時(shí)光。和他們?cè)谝黄鸲冗^(guò)的日子永遠(yuǎn)值得回味。 感謝各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我的教育培養(yǎng)。他們細(xì)心指導(dǎo)我的學(xué)習(xí)與研究，在此，我要向諸位老師深深地鞠上一躬。感謝我的父母親和所有家人，正是你們的無(wú)私愛(ài)心和殷殷期盼使得我終于能夠走到今天，你們永遠(yuǎn)健康快樂(lè)就是我最大的心愿。25附錄 1 原理圖26附錄 2 參考程序/*讀數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)*/ unsigned char ad0832read(

40、bit SGL,bit ODD)unsigned char i=0,value=0,value1=0;SCL=0;DO=1;CS=0;/開(kāi)始SCL=1;/第一個(gè)上升沿SCL=0;DO=SGL;SCL=1; /第二個(gè)上升沿SCL=0;DO=ODD;SCL=1; /第三個(gè)上升沿SCL=0; /第三個(gè)下降沿DO=1;for(i=0;i8;i+)SCL=0;SCL=1; /開(kāi)始從第四個(gè)下降沿接收數(shù)據(jù)value=1;if(DO)value+;for(i=0;i=1;if(DO)27value1+=0 x80;SCL=1;SCL=0;SCL=1;if(value=value1)/與校驗(yàn)數(shù)據(jù)比較，正確就返回?cái)?shù)據(jù)，否則返回 0return value;return 0;/*定時(shí)器 0 初始化程序*/void time_init() EA = 1; /開(kāi)總中斷TMOD = 0X01; /定時(shí)器 0、定時(shí)器 1 工作方式 1ET0 = 1; /開(kāi)定時(shí)器 0 中斷 TR0 = 1; /允許定時(shí)器 0 定時(shí)/*獨(dú)立按鍵程序*/uchar key_can; /按鍵值void key() /獨(dú)立按鍵程序static uchar key_new;key_can = 20; /按鍵值還原P3 |= 0 xf0;28