基于某單片機智能澆花系統(tǒng)設計

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)目 錄精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)AT89C51 基于單片機智能澆花系統(tǒng)設計 摘要摘要: :本設計是通過 AT89C51 單片機采用匯編語言進行編程，在 LED 液晶屏上實現(xiàn)小時，分，秒的顯示;并利用單片機來實現(xiàn)計時，定時功能，同時通過7 個按鍵開關和 3 個指示燈來實現(xiàn)參數(shù)設置和調節(jié)功能、澆花間隔時間的設定、澆水持續(xù)時間的設定、單片機對電磁閥的自動控制。根據(jù)用戶設定的時間順利的完成澆花任務。 關鍵詞：關鍵詞：單片機，控制，顯示，電磁閥精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)1.1.緒論緒論1.11.1 系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)工作原理自動澆花

2、系統(tǒng)的設計，其主要執(zhí)行裝置是一個電磁閥門，其一端連接水管，另外一端連接外置的水管作為澆水口，澆水的水量主要由單片機控制。設備主要是通過控制澆水的時間間隔和澆水的持續(xù)時間來控制澆水量的。1.21.2 系統(tǒng)系統(tǒng)模塊模塊系統(tǒng)主要是由單片機、電源、按鍵、顯示、指示燈、復位電路、電機模塊等組成。圖 1-1 復位電路模塊51 單片機模塊電源模塊按鍵模塊指示燈模塊顯示模塊電機模塊精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)1.31.3 系統(tǒng)操作界面及其操作過程系統(tǒng)操作界面及其操作過程圖 1.2 系統(tǒng)操作界面1.3.11.3.1 系統(tǒng)操作過程系統(tǒng)操作過程 注：用上圖中的數(shù)字編號代替相關按鍵 A:放置設備，接上水

3、管（注意：保證不漏水） ，插上插頭。 B:按下按鍵 4，接通電源，指示燈 1 亮起（只要電源保持接通則指示燈時刻保持亮起） 。 C:按下按鍵 5，顯像管顯像數(shù)字全部置為初始值（即上次設置的時間） 。同時指示燈 2 亮起，可以對設備工作的時間間隔進行設定。 D:利用按鍵 8、9、10 對設備工作的時間間隔進行設定和調節(jié)。 E:設定完時間間隔后，利用按鍵 7（可以反復按按鍵 7 來切換指示燈 2 和指示燈 3）將指示燈 2 切換到指示燈 3，即可以對設備工作的持續(xù)時間進行設定了。 F:同上對設備工作持續(xù)時間進行設定。 G:設備工作時間設定完成后，按下按鍵 7 則設備開始工作。精選優(yōu)質文檔-傾情為你

4、奉上專心-專注-專業(yè)2.2.部件的選擇部件的選擇2.12.1 芯片的選擇芯片的選擇 AT89C51 單片機是 Atmel 公司推出的一款產(chǎn)品，一般小芯片的價格都比較低，同樣 AT89C51 作為一款小芯片產(chǎn)品其價格相對而言較為便宜，并且其與 MCS-51 系列兼容行很好，所以本系統(tǒng)決定采用 AT89C51 作為芯片。2.22.2 繼電器的選擇繼電器的選擇 設備在設計過程中需要一個繼電器來控制電磁閥的工作。由于需要工作電壓在 5V 左右，而且能保證成本相對而言比較低。所以選擇了型號為 JZC-36F 的繼電器，其工作電壓在 4V45V 之間，而且在市場上的價格為 4 元左右。2.32.3 閥門的

5、選擇閥門的選擇 由于本設備采用單片機控制，并且電磁閥是由開關信號控制的，與單片機控制電路連接十分的方便，所以決定采用電磁閥作為閥門。2.3.12.3.1 電磁閥的選擇電磁閥的選擇 由于直動式電磁閥結構較為簡單，動作可靠，而且設備需要在斷電條件下鐵芯始終保持在關閉狀態(tài)，所以選用常閉型的直動式電磁閥。具體為 YCSM31 系列的二位二通直動式電磁閥（常閉型） 。精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)3.3.硬件設計硬件設計3.13.1 設備的結構設備的結構整個自動澆花設備的結構可以分為 5 大部分：中央處理單元(CPU)，LED 顯示部分,電磁閥部分，按鍵部分，指示燈部分等。3.1.13.1.

6、1 中央處理單元中央處理單元 CPU 選用 AT89C51，用其來對整個系統(tǒng)進行控制： （1）用其來控制整個 LED 顯示器的顯示； （2）根據(jù)按鍵的輸入做出正確的計算并傳輸?shù)?LED 顯示器上從而實現(xiàn)時間的調整設定； （3）接受時間芯片 DS1302 的定時數(shù)據(jù)； （4）實現(xiàn)電磁閥的控制，從而使設備一切工作順利進行；3.1.23.1.2 LEDLED 顯示部分顯示部分 作為設備的顯示器，此設備部分應該根據(jù)單片機的控制正確的做出顯示，從而使整個設備處于正常的工作狀態(tài)。3.1.33.1.3 電磁閥部分電磁閥部分 電磁閥部分是本設備的執(zhí)行設備，是本設備順利執(zhí)行工作的必要部分。3.1.43.1.4

7、按鍵部分按鍵部分它是整個系統(tǒng)中比較簡單的部分，根據(jù)功能要求，本系統(tǒng)共需 7 個按鍵，除了電源按鍵和復位按鍵以外還有 5 個按鍵位于按鍵部分，分別是切換按鍵，上調按鍵，下調按鍵，左右調節(jié)按鍵，工作按鍵。3.1.53.1.5 指示燈部分指示燈部分整個系統(tǒng)中最簡單的部分，主要有三個只是燈，除了一個電源指示燈外還有2 個指示燈，分別用于設定時間間隔和持續(xù)時間。精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)3.23.2 總電路設計圖總電路設計圖圖 4.1 總電路 根據(jù)如圖 4.1 所示的總電路主要由：晶振電路,復位電路，按鍵設置電路， LED 顯示電路，電磁閥電路，以及電源電路等幾個部分。通過這幾個分電路的

8、分工合作，能夠使得系統(tǒng)具有顯示功能，并且具備鍵盤調整功能，同時能夠對電磁閥進行有效的控制。從而使設備順利的進行工作。精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)3.33.3 AT89C51AT89C51 單片機電路單片機電路圖 4.2 單片機電路AT89C5 單片機的 RST 引腳連接復位電路，P2.7 引腳連接電磁閥電路，P1.0P1.7 引腳連接按鍵電路，XTAL1 和 XTAL2 引腳連接晶振電路，P2.0 和P2.1 引腳連接指示燈電路，P2.5P2.7 引腳連接放大電路從而和 P0.0P0.7 引腳一起控制 LED 顯示電路。精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)3.43.4 晶振

9、電路晶振電路圖 4.3 晶振電路AT89C51 單片機芯片內部設有一個反相放大器所構成的振蕩器，XTAL1 和XTAL2 分別為振蕩電路的輸入端和輸出端。在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接定時元件，內部振蕩電路就產(chǎn)生自激振蕩。定時元件常常是用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。系統(tǒng)選擇了 12MHZ 的晶振片，兩個 30Pfd 額電容 C6 和 C7。 精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 a：上電復位電路圖 b： 按鍵復位電路圖 4.4 AT89C51 單片機的復位電路精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)3.53.5 復位電路復位電路本設計采用的復位電路包括兩個方面：上電

10、復位電路（圖 a） ，按鍵復位電路（圖 b） 。a：上電復位電路：它是利用電容充電來實現(xiàn)復位的。在接電瞬間，RST 引腳端的電位與 Vcc 端相同，但是隨著充電電流的減少，RST 端的電位逐漸下降。只要保證 RST 端為高電壓的時間大于兩個機器周期時，系統(tǒng)自動能實現(xiàn)正常復位。b：按鍵復位電路：當要系統(tǒng)自動復位時，只需要按住 S8 按鍵，此時電源 Vcc經(jīng)過電阻 R1,R2 分壓，并且在 RST 端產(chǎn)生一個復位的高電平。同樣，只要保證RST 端保持高電壓的時間大于兩個機器周期時，系統(tǒng)自動能實現(xiàn)正常復位。精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)3.63.6 按鍵電路按鍵電路 4.5 按鍵電路系統(tǒng)

11、采用非編碼鍵盤，按鍵電路主要由 5 個按鍵組成，分別是 S2-工作按鍵；S3-切換按鍵；S4-左右調節(jié)按鍵；S5-“+”調節(jié)按鍵；S6-“-”調節(jié)按鍵，本系統(tǒng)采用獨立式的按鍵形式。按照上圖的電路連接方法，判斷是否有鍵按下的方法是：查詢哪一根接按鍵的 I/O 接口線為低電平，如果是低電平則說明這個接口線連接的按鍵處于按下狀態(tài)。相反，若為高電平則說明按鍵處于非按下狀態(tài)。精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)3.93.9 LEDLED 顯示電路顯示電路圖 4.8 LED 顯示電路 系統(tǒng)采用兩個 LED7 段發(fā)光顯示器 Dpy Amber-CA， Dpy Amber-CA 是共陽極的 LED 顯示

12、器，其兩個 AA 端接高電平。 處于工作狀態(tài)的數(shù)碼管，其顯示情況由單片機的 P0.0P0.7 八個接線口決定，其八個口分別連接著數(shù)碼管的八個段。例如要在數(shù)碼管 DS1 中顯示 1，而數(shù)碼管 DS2 處于非工作狀態(tài)，則需要將 P2.6 接線口置為 1，P2.5 接線口置為 0，并且使 P0.1 和 P0.2 接線口置為 1，而 P0.0,P0.3P0.7 接線口置為 0.7 段字形碼表：（由于系統(tǒng)只需要顯示 09 十個數(shù)字，所以只列出了十個） 顯示字符共陰極字型碼共陽極字型碼 03FHC0H 106HF9H 25BHA4H 34FHB0H 466H99H 56DH92H 67DH82H 707H

13、F8H 87FH80H精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) 96FH90H根據(jù)上面的 7 段字形碼表可以進行編碼，從而控制數(shù)碼管的顯示。3.103.10 電磁閥電路電磁閥電路圖 4.9 電磁閥電路 如上圖所示 Q3 為一個 PNP 三極管，D1 為普通二極管，K1 為 JZC-36F 繼電器，M 電動機符號來表示電磁閥。 在繼電器失電的狀態(tài)下，動合觸電斷開，動斷觸電閉合，當繼電器得電后，動合觸電閉合，動斷觸電斷開，利用繼電器的觸電開關作用可以控制設備或者傳送邏輯電平信號。在本次系統(tǒng)設計中選用了動合觸電開關，使繼電器在失電狀態(tài)下保持斷開的狀態(tài)，然而在得電的狀態(tài)下保持閉合狀態(tài)。即當 Q3 基

14、極得到一個高電平則繼電器開關立即閉合，在處于低電平時繼電器開關保持斷開狀態(tài)。 當繼電器的開關閉合時，電磁閥處于一個通路的狀態(tài)下，則電磁閥開始工作，設備開始澆水。當繼電器的開關斷開時，則電磁閥不工作，設備也不工作。精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)4.4.軟件設計軟件設計4.14.1 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成本系統(tǒng)共需要 8 個存儲單元： 1：當指示燈一亮，數(shù)碼管 1 選中時，經(jīng)過“+” ， “-”調節(jié)按鍵調節(jié)過的顯示數(shù)字存儲與(41)H,其相應的 PO 值存儲與（40）H。 2：當指示燈一亮起，數(shù)碼管 2 選中時，經(jīng)過“+” ， “-”調節(jié)按鍵調節(jié)過的顯示數(shù)字存儲與(61)H,其相應的 PO

15、值存儲與（61）H。 3：當指示燈二亮起，數(shù)碼管 1 選中時，經(jīng)過“+” ， “-”調節(jié)按鍵調節(jié)過的顯示數(shù)字存儲與(51)H,其相應的 PO 值存儲與（51）H。 4：當指示燈二亮起，數(shù)碼管 2 選中時，經(jīng)過“+” ， “-”調節(jié)按鍵調節(jié)過的顯示數(shù)字存儲與(71)H,其相應的 PO 值存儲與（71）H。引腳功能程序入口地址標號功能程序元器件（接口）元器件代號P1.1P11PROM11S6-調節(jié)按鍵P1.2P12PROM12S5+調節(jié)按鍵P1.3P13PROM13S4左右調節(jié)按鍵P1.4P14PROM14S3切換按鍵P1.5P15PROM15S2工作按鍵P2.0P20DS1指示燈一P2.1P21

16、DS2指示燈二P2.5P25DS02數(shù)碼管 2P2.6P26DS01數(shù)碼管 1P2.7P27B1電磁閥P0.0P01a數(shù)碼管 a 口P0.1P01b數(shù)碼管 b 口P0.2P02c數(shù)碼管 c 口P0.3P03d數(shù)碼管 d 口P0.4P04e數(shù)碼管 e 口P0.5P05f數(shù)碼管 f 口P0.6P06g數(shù)碼管 g 口P0.7P07dp數(shù)碼管 dp 口精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)4.24.2 消抖流程及程序消抖流程及程序為了確保 CPU 對一次按鍵動作只確定一次，系統(tǒng)采用軟件消除抖動的方法。具體為：若 CPU 檢測到有鍵按下時，先執(zhí)行一段延時程序后再檢測此按鍵，若仍為按下狀態(tài)，則 CPU

17、 認為此按鍵確實按下。同樣，在鍵從按下到再次松開時，若CPU 檢測到有鍵松開，并在延時一段時間后仍檢測到鍵在松開狀態(tài)，則認為此鍵確實松開了。初始化讀鍵盤有鍵按下否用延時程序確定鍵是否按下鍵按下是否有效BACKNYYN按鍵處理圖 5.1 消抖流程以掃描按鍵 S6（其連接引腳 P1.1）為例，用軟件解決消抖問題；精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)程序： START: MOV A, #0FFH ；輸入時先置 P1 口全為 1 MOV P1, A MOV A, P1 ；鍵狀態(tài)輸入 JNB ACC.1, P11 ；1 號按鍵按下轉 P11 標號地址 JNB ACC.2, P12 JNB ACC.

18、3, P13JNB ACC.4, P14JNB ACC.5, P15SJMP START ；無鍵按下，返回P11: LCALL DELAY ；延遲，從而消除抖動LCALL DELAY JNB ACC.1, PROM11；再次判斷鍵是否按下，避免抖動引起的錯按LJMP STARTPROM11:LJMP START ；S6 按鍵的確按下，進行 S6 按鍵處理 注：P11 為 S6 功能程序入口地址標號；PROM11 為按鍵 S6 的按鍵功能程序，這邊省略。4.34.3 總流程及程序總流程及程序開關復位按下電源開關按下上電初始化讀鍵盤鍵盤處理精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)圖 5.2 總流

19、程 當電源開關按下，系統(tǒng)上電；當復位開關，系統(tǒng)恢復初始值。系統(tǒng)初始狀態(tài)： 電磁閥不工作；指示燈一亮起；指示燈二滅掉；數(shù)碼管 1 選中，顯示為“0” ；數(shù)碼管 2 不選中，不顯示； 相應的程序為： MAIN: MOV 30H, #00H ；(30H)單元主要是為了處理按鍵 5、按鍵 6 的加減問題 MOV 40H, #OOH ； 本系統(tǒng)中所需的 8 個單元在初始狀態(tài)下全部賦值為 00H MOV 41H, #OOH MOV 50H, #OOH MOV 51H, #OOH MOV 60H, #OOH MOV 61H, #OOH MOV 70H, #OOH MOV 71H, #OOHSETB P2.7

20、 ；電磁閥不工作精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) SETB P2.0 ；指示燈一亮起CLR P2.1 ；指示燈二不亮CLR P2.6 ；數(shù)碼管 1 選中SETB P2.5 ；數(shù)碼管 2 不選中MOV A, #C0H ；數(shù)碼管顯示為“0”MOV P0, A精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)4.44.4 按鍵處理總流程及程序按鍵處理總流程及程序鍵盤2處理鍵盤3處理鍵盤4處理鍵盤5處理鍵盤6處理BACK消抖程序讀鍵盤是否按下的鍵為鍵2停止工作初始化電磁閥是否處于工作狀態(tài)BACKNNYN圖 5.3 按鍵處理總流程以掃描按鍵 S6（其連接引腳 P1.1）為例，用軟件說明總流程。程序：S

21、TART: MOV A, #0FFH MOV P1, A MOV A, P1 JNB ACC.1, P11 JNB ACC.2, P12精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè) JNB ACC.3, P13JNB ACC.4, P14JNB ACC.5, P15SJMP STARTP11: LCALL DELAYLCALL DELAYJNB ACC.1, WORK00 LJMP STARTWORK00: JNB P2.7 LOOP00 ；判斷是否處于電磁閥工作狀態(tài) LJMP PROM11 LOOP00: JNB ACC.5 STOP00 ；判斷是否按下的鍵為按鍵 5（即工作按鍵） ，如果是則

22、跳到 STOP00。 LJMP START ；如果不是按鍵 5 則返回 START，表明在電磁閥工作中，按其他的設置鍵無效。STOP00: SETB P2.7 ；停止電磁閥工作，因為在工作狀態(tài)下按下工作按鍵表示停止工作。LJMP START注：P11 為 S6 功能程序入口地址標號；PROM11 為按鍵 S6 的按鍵功能程序，這邊精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)4.54.5 工作中的處理流程工作中的處理流程圖 5.8 工作中時間間隔的處理流程分別從（41）H， （61）H 中取值判斷是否為零其值減 1機器開始工作BACK精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)5.5.結論結論通過對

23、智能澆花系統(tǒng)的設計，我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，理論和實際的結合鍛煉了我綜合運用所學的專業(yè)基礎知識來解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊以及電腦制圖等專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉。在我的設計中也許還有好多不足的地方，但是正是這些不足才給了我們研究單片機的巨大動力，只有發(fā)現(xiàn)問題，面對問題，才有可能解決問題，不足和遺憾不會給我打擊只會更好的鞭策我前行，今后我會更加關注這些新技術新設備，并爭取盡快的掌握這些先進的技術知識，更好的為自己努力，為自己奮斗。精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)致謝致謝 在本次

24、論文設計過程中，李懷志老師對該論文從選題，構思到最后定稿的各個環(huán)節(jié)給予細心指引與教導,使我得以最終完成畢業(yè)論文設計。在學習中,老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學術思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風范是我終生學習的楷模，老師們的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學精神，將永遠激勵著我。這三年中還得到眾多老師的關心支持和幫助。在此，謹向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！ 最后，我要向百忙之中抽時間對本文進行審閱，評議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝。精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)參考文獻參考文獻1 趙克中.磁力驅動技術與設備,北京:化學工業(yè)出版社,2003.2 林伸茂

25、.8051 單片機徹底研究,北京:中國電力出版社,2007.3 Mackenzie.8051 微控制器,北京:清華大學出版社,2005.4 周志敏,紀愛華.LCD 背光驅動電路與應用實例,北京:人民郵電出版社,2009.5 孫俊喜.LCD 驅動電路、驅動程序與典型應用,北京:人民郵電出版社,2009.6 明賜東.調節(jié)閥的應用,北京:化學工業(yè)出版社,2006.7 毛興武.新一代綠色光源 LED 及其應用技術,北京:人民郵電出版社,2008.8 蔡振江.單片機原理及應用,北京:電子工業(yè)出版社,2008.9 周志敏,紀愛華,周紀海.LED 驅動電路設計實例,北京:電子工業(yè)出版社,2008.10 王慧.計算機控制系統(tǒng),北京:化學工業(yè)出版社,2005.11Valante A, Morais R，L Serodio C，et a1A ZigBee sensor element for distributed monitoring of soil parameters in environmental monitoringC.2007 IEEE Sensors，Atlanta, GAUSA：IEEE，2007：13513812S.K. Luthra, M.J.Kaledhonkar, O.P. Singh, N.K. Tyagi, Desig