畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)-基于AT89C52單片機(jī)的自動(dòng)澆花系統(tǒng)

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于AT89C52片機(jī)的自動(dòng)澆花系統(tǒng)課題：

自動(dòng)澆花系統(tǒng)０

：自動(dòng)澆花系統(tǒng)：摘要本系統(tǒng)以方便人們花卉的澆水實(shí)現(xiàn)智能澆花讓人們從繁瑣的澆花工作中解放出來(lái)動(dòng)澆花系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生本系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)，配以相應(yīng)的外圍電路完成土壤含水量的檢測(cè)和自動(dòng)澆花的控制過(guò)程。由土壤濕度傳感器采集土壤信息，再經(jīng)過(guò)信息處理模塊處理后由ADC0832轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)單片機(jī)作為控制中心。配以時(shí)鐘芯片、液晶顯示模塊等組成數(shù)據(jù)處理控制模塊，實(shí)現(xiàn)智能澆花，顯示時(shí)鐘功能。通過(guò)一系列的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)單的電路及低價(jià)的成本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆花系統(tǒng)是可行的，進(jìn)一步可以推廣到蔬菜大棚，園林，草地等的自動(dòng)澆灌管理。對(duì)于實(shí)現(xiàn)科技服務(wù)生活具有重要意義。關(guān)鍵詞澆花，AT89C52單機(jī)，ADC0832，DS1302，土壤濕度傳感器，時(shí)鐘１

自動(dòng)澆花系統(tǒng)AbstractThissystemforpeopleconvenienceandintelligentflowersandplants，letpeopleworkfromtrivalwateringtheflowersliberate，automaticwateringtheflowerssystemdesignandapplicationarisesatthehistoricmoment.ThesystemusestheAT89C52singlechip，matchwithcorrespondingbuffercircuitforthesoilmoisturecontentdetectionFromthesoilhumiditysensorstocollectsoilinformationandthenaftertheinformationprocessingmoduleprocessingbyADC0832afterA/Dconversionchipconvertedintodigitalsignals，AT89C52singlechipcomputerasthecontrolcenter.MatchwithDS1302clock，LCDmoduledataprocessingcontrolmodulerealizeintelligentwaterflowers，displayclockfunction.Throughaseriesofdesignandimplementation，simplecircuitandlowcosttoimplementtheautomaticwateringtheflowerssystemisfeasiblefurthercanbeextendedtovegetableshed，garden，theautomaticwateringsystem.FortechnologyservicelifeisImportantsignificance.Keywords:waterflowersAT89C52ADC0832DS1302soilmoisturesensor，clock２

自動(dòng)澆花系統(tǒng)目錄1前言.........................................................１1.1論文設(shè)計(jì)的意義.........................................................................................................1.2濕度測(cè)量方法及濕度測(cè)量方案.................................................................................１1.3論文的主要內(nèi)容.........................................................................................................2自動(dòng)花系統(tǒng)的基理論.......................................４2.1土壤濕度傳感器.........................................................................................................2.2土壤濕度信號(hào)轉(zhuǎn)換.2.3土壤濕度信號(hào)調(diào)理.3系統(tǒng)件設(shè)計(jì).................................................６3.1系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo).６3.2系統(tǒng)框圖......................................................................................................................６3.3芯片選擇......................................................................................................................６3.4系統(tǒng)傳感電路設(shè)計(jì).3.4.1土濕度傳感器的設(shè)計(jì)..................................................................................８3.4.2土濕度信號(hào)調(diào)理電路................................................................................９3.4.3換處理模塊.１3.5系統(tǒng)顯示電路設(shè)計(jì)..................................................................................................１3.5.1顯模塊的選擇１３3.5.2顯電路１４3.6系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)..................................................................................................１3.6.1按電路１５3.6.2電閥控制電路１６3.7電路原理圖６4系統(tǒng)件設(shè)計(jì)...............................................１８4.1總設(shè)計(jì)框圖８4.2傳感轉(zhuǎn)換流程圖８4.3控制模塊流程圖９5系統(tǒng)試...................................................２１5.1系硬件測(cè)試.........................................................................................................１5.2系的軟件測(cè)試１5.3系統(tǒng)整體調(diào)試..........................................................................................................２１5.4系統(tǒng)測(cè)量與誤差分析２6總結(jié)......................................................２３附錄.........................................................２４附錄原理圖...............................................２４附錄PCB................................................２５附錄程序................................................２６參考文.....................................................４１致謝.........................................................４３３

自動(dòng)澆花系統(tǒng)1前言1.1文設(shè)計(jì)的意義在電子技術(shù)日新月異的今天活中到處都可以看到嵌入式單片機(jī)的應(yīng)用實(shí)例電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是服務(wù)于人類為出發(fā)的在現(xiàn)代人們離不開電子產(chǎn)品應(yīng)用電子產(chǎn)品，讓生活生產(chǎn)更加便捷，為人們節(jié)省時(shí)間，精力，讓人們的生活?yuàn)蕵?lè)更加美好。嵌入式單片機(jī)已經(jīng)成為機(jī)電產(chǎn)品的核心部件，控制機(jī)電產(chǎn)品的工作于操作。依據(jù)嵌入式單片機(jī)體積小，功耗小，成本低，可靠性高，軟件代碼少，自動(dòng)化程度高和響應(yīng)速度快等特點(diǎn)適用于要求實(shí)時(shí)性和多任務(wù)的應(yīng)用領(lǐng)域本設(shè)計(jì)中的自動(dòng)澆花系統(tǒng)就是以以上為出發(fā)點(diǎn)而設(shè)計(jì)的[1]

。隨著人們生活水平的提高人們追求高品位的生活為了美化環(huán)境凈化空氣，人們都喜歡在家中種植一些花草，植物都離不開誰(shuí)，需要常常澆灌，這無(wú)疑是件繁瑣的工作，尤其是當(dāng)你出差，工作，或者忙碌而忘卻的時(shí)候，植物的供水就好中斷，影響植物的正常生長(zhǎng)，甚至枯萎而死2]。根據(jù)以上為出發(fā)，自動(dòng)澆花系統(tǒng)自然將會(huì)是我們的生活小幫手，因此，學(xué)以致用，把電子科技服務(wù)于生活。本設(shè)計(jì)利用土壤濕度傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)土壤濕度測(cè)量與顯示能對(duì)花草的生長(zhǎng)情況進(jìn)行觀察統(tǒng)計(jì)，準(zhǔn)確掌握花草最佳生長(zhǎng)模式下的濕度要求以及控制[3]。再配合時(shí)鐘行走功能即可實(shí)現(xiàn)給花草定時(shí)澆灌這樣就可以減輕對(duì)花草的護(hù)理工作讓人們從照顧花草的繁瑣中解脫出來(lái)本產(chǎn)品適合城市居民使用尤其對(duì)長(zhǎng)假外出更是一個(gè)好幫手[

。此外，運(yùn)用此裝置，進(jìn)一步也可以為蔬菜大棚，園林，草地進(jìn)行自動(dòng)澆灌管理[。1.2度測(cè)量方法及度測(cè)量方案在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國(guó)防、科研、航天等部門，經(jīng)常需要對(duì)環(huán)境濕度進(jìn)行測(cè)量及控制[。對(duì)環(huán)境溫、濕度的控制以及對(duì)工業(yè)材料水份值的監(jiān)測(cè)與分析都已成為比較普遍的技術(shù)條件之一，但在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中，濕度是最難準(zhǔn)確測(cè)量的一個(gè)參數(shù)這是因?yàn)闇y(cè)量濕度要比測(cè)量溫度復(fù)雜得多溫度是個(gè)獨(dú)立的被測(cè)量，而濕度卻受其他因(大氣壓強(qiáng)、溫度)的影響。此外，濕度的校準(zhǔn)也是一個(gè)難題[。國(guó)外生產(chǎn)的濕度標(biāo)定設(shè)備價(jià)格十分昂貴。１

自動(dòng)澆花系統(tǒng)1.2.1濕度定在計(jì)量法中規(guī)定，濕度定義為"物象狀態(tài)的量"。日常生活中所指的濕度為相對(duì)濕度用表示?？傃灾礆怏w中通常為空氣中)所含水蒸氣量(水蒸氣壓)與其空氣相同情況下飽和水蒸氣量飽和水蒸氣壓)的百分比。濕度很久以前就與生活存在著密切的關(guān)系，但用數(shù)量來(lái)進(jìn)行表示較為困難。對(duì)濕度的表示方法有絕對(duì)濕度相對(duì)濕度露點(diǎn)濕氣與干氣的比值重量或體積)等等[。1.2.2濕度測(cè)方濕度測(cè)量從原理上劃分有二三十種之多但濕度測(cè)量始終是世界計(jì)量領(lǐng)域中著名的難題之一一個(gè)看似簡(jiǎn)單的量值深究起來(lái)涉及相當(dāng)復(fù)雜的物理-化學(xué)理論分析和計(jì)算初涉者可能會(huì)忽略在濕度測(cè)量中必需注意的許多因素因而影響傳感器的合理使用。常見的濕度測(cè)量方法[9]：動(dòng)態(tài)(壓法、雙溫法、分流)，靜態(tài)(飽和鹽法、硫酸法)，露點(diǎn)法，干濕球法和電子式傳感器法。①雙壓法、雙溫法是基于熱力學(xué)PV、平衡原理，平衡時(shí)間較長(zhǎng)，分流法是基于絕對(duì)濕氣和絕對(duì)干空氣的精確混合由于采用了現(xiàn)代測(cè)控手段這些設(shè)備可以做得相當(dāng)精密，卻因設(shè)備復(fù)雜，昂貴，運(yùn)作費(fèi)時(shí)費(fèi)工，主要作為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量之用，其測(cè)量精度可達(dá)±以上。②靜態(tài)法中的飽和鹽法，是濕度測(cè)量中最常見的方法，簡(jiǎn)單易行。但飽和鹽法對(duì)液氣兩相的平衡要求很嚴(yán)對(duì)環(huán)境溫度的穩(wěn)定要求較高用起來(lái)要求等很長(zhǎng)時(shí)間去平衡低濕點(diǎn)要求更長(zhǎng)特別在室內(nèi)濕度和瓶?jī)?nèi)濕度差值較大時(shí)每次開啟都需要平衡6~8小時(shí)。③露點(diǎn)法是測(cè)量濕空氣達(dá)到飽和時(shí)的溫度，是熱力學(xué)的直接結(jié)果，準(zhǔn)確度高，測(cè)量范圍寬。計(jì)量用的精密露點(diǎn)儀準(zhǔn)確度可達(dá)±0.2℃甚至更高。但用現(xiàn)代光-電原理的冷鏡式露點(diǎn)儀價(jià)格昂貴，常和標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器配套使用。④干濕球法，這是18世紀(jì)就發(fā)明的測(cè)濕方法。歷史悠久，使用最普遍。干濕球法是一種間接方法用干濕球方程換算出濕度值方程是有條件的：即在濕球附近的風(fēng)速必需達(dá)到2.5m/s以上。普通用的干濕球溫度計(jì)將此條件簡(jiǎn)化了，所以其準(zhǔn)確度只有5~7%RH，濕球也不屬于靜態(tài)法，不要簡(jiǎn)單地認(rèn)為只要提高兩支溫度計(jì)的測(cè)量精度就等于提高了濕度計(jì)的測(cè)量精度。⑤電子式濕度傳感器法，電子式濕度傳感器產(chǎn)品及濕度測(cè)量屬于90年代興起的行業(yè)，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。濕敏傳感器正從簡(jiǎn)單的濕敏元件向集成化智能化多參數(shù)檢測(cè)的方向迅速發(fā)展為開發(fā)新一代濕度測(cè)控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件，也將濕度測(cè)量技術(shù)提高到新的水平。２

自動(dòng)澆花系統(tǒng)1.2.3濕度測(cè)方的擇現(xiàn)代濕度測(cè)量方案最主要的有兩種干濕球測(cè)濕法電子式濕度傳感器測(cè)濕法。下面對(duì)這兩種方案進(jìn)行比較，以便客戶選擇適合自己的濕度測(cè)量方法[10]。干濕球測(cè)濕法的維護(hù)相當(dāng)簡(jiǎn)單在實(shí)際使用中只需定期給濕球加水及更換濕球紗布即可與電子式濕度傳感器相比干濕球測(cè)濕法不會(huì)產(chǎn)生老化精度下降等問(wèn)題。所以干濕球測(cè)濕方法更適合于在高溫及惡劣環(huán)境的場(chǎng)合使用。干濕球測(cè)濕法采用間接測(cè)量方法通過(guò)測(cè)量干球濕球的溫度經(jīng)過(guò)計(jì)算得到濕度值，因此對(duì)使用溫度沒(méi)有嚴(yán)格限制，在高溫環(huán)境下測(cè)濕不會(huì)對(duì)傳感器造成損壞。干濕球濕度計(jì)的特點(diǎn)：早在世紀(jì)人類就發(fā)明了干濕球濕度計(jì)，干濕球濕度計(jì)的準(zhǔn)確度還取決于干球濕球兩支溫度計(jì)本身的精度濕度計(jì)必須處于通風(fēng)狀態(tài)：只有紗布水套、水質(zhì)、風(fēng)速都滿足一定要求時(shí)，才能達(dá)到規(guī)定的準(zhǔn)確度。干濕球濕度計(jì)的準(zhǔn)確度只有5％~7％RH。電子式濕度傳感器的特點(diǎn)[11]式濕度傳感器是近幾十年是20年才迅速發(fā)展起來(lái)的度傳感器生產(chǎn)廠在產(chǎn)品出廠前都要采用標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器來(lái)逐支標(biāo)定，電子式濕度傳感器的準(zhǔn)確度可以達(dá)到％~3％。在實(shí)際使用中由于塵土油污及有害氣體的影響用時(shí)間一長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生老化，精度下降，濕度傳感器年漂移量一般都在±左右，甚至更高。一般情況下，生產(chǎn)廠商會(huì)標(biāo)明1次標(biāo)定的有效使用時(shí)間為年或2年，到期需重新標(biāo)定。電子式濕度傳感器的精度水平要結(jié)合其長(zhǎng)期穩(wěn)定性去判斷一般說(shuō)來(lái)電子式濕度傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和使用壽命不如干濕球濕度傳感器。濕度傳感器是采用半導(dǎo)體技術(shù)因此對(duì)使用的環(huán)境溫度有要求超過(guò)其規(guī)定的使用溫度將對(duì)傳感器造成損壞以電子式濕度傳感器測(cè)濕方法更適合于在潔凈及常溫的場(chǎng)合使用。1.3文的主要內(nèi)容本次設(shè)計(jì)的工作包括：①設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn)；②芯片和傳感器的選擇；③設(shè)計(jì)電路以及制作電路板；④程序的設(shè)計(jì)；⑤模塊和程序的調(diào)試；⑥總程序的調(diào)試；⑦系統(tǒng)的測(cè)試與校正。３

自動(dòng)澆花系統(tǒng)2自動(dòng)澆花統(tǒng)基本理2.1壤濕度傳感器在灌溉系統(tǒng)中，土壤濕度傳感器的使用是該系統(tǒng)能否達(dá)到適量灌溉的關(guān)鍵，所以土壤濕度傳感器的選擇就成為灌溉系統(tǒng)的首要問(wèn)題。目前市場(chǎng)上主要測(cè)量土壤濕度的方法有中子衰減張力計(jì)測(cè)濕介點(diǎn)法速測(cè)法[。①

中子衰減法雖然快速準(zhǔn)確但此種方法如果屏蔽不好易造成射線泄漏，以致污染環(huán)境，危害健康，故不能被采納。②

張力計(jì)式土壤水分傳感器是一種廣泛成功地用于某些土壤水分測(cè)量的傳感器。這種儀表有個(gè)多孔瓷頭，它通過(guò)水的管子與真空表連接。優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)及原理簡(jiǎn)單，可以在線實(shí)時(shí)測(cè)量，而且可以確定水在土壤內(nèi)的流動(dòng)方向和滲透度，缺點(diǎn)也很突出，就是：它的測(cè)量范圍很大程度上受土質(zhì)的影響。誤差較大，存在滯后和回環(huán)，影響測(cè)量速度。③

利用土壤的介電特性來(lái)測(cè)量土壤含水量是一種行之有效的、快速的、簡(jiǎn)單的可靠方法對(duì)一定幾何結(jié)構(gòu)的電容式水分傳感器其電容量與兩極間被測(cè)物料的介電常數(shù)有正比關(guān)系水的介電常數(shù)比一般物料的介電常數(shù)要大得多電容式水分傳感器的特點(diǎn)是精確度高量程寬可測(cè)的物料品種多而且響應(yīng)速度鄴較快，可應(yīng)用于在線監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。2.2壤濕度信號(hào)轉(zhuǎn)本系統(tǒng)采用ADC0832行轉(zhuǎn)換，下面是單片機(jī)對(duì)ADC0832的控制原理：正常情況下ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線別是DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將DODI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng)未工作時(shí)其輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用CLK和DO/DI的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)先將使能端置于低電平并保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入輸入時(shí)鐘脈沖DO/DI則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。在1個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號(hào)。在第、個(gè)脈沖下沉之前DI端應(yīng)輸入2位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。４

自動(dòng)澆花系統(tǒng)當(dāng)此2位數(shù)據(jù)為“1””時(shí)對(duì)CH0進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換位數(shù)據(jù)為“1、“1時(shí)，只對(duì)CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)位數(shù)據(jù)為“0、“0”時(shí)，將作為正輸入端IN+作為負(fù)輸入端IN-進(jìn)行輸入2位數(shù)據(jù)為“0””將作為負(fù)輸入端IN-作為正輸入端進(jìn)行輸入。到第3個(gè)脈沖的下沉之后DI端的輸入電平就失去入作用，此后端則開始利用數(shù)據(jù)輸出DO行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個(gè)脈沖下沉開始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位DATA7，隨后每一個(gè)脈沖下沉DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù)DATA0，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個(gè)字節(jié)的下沉輸出DATA0。隨后輸出8數(shù)據(jù)到第個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成也標(biāo)志著一次轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以了。作為單通道模擬信號(hào)輸入時(shí)ADC0832的入電壓是0~5V且8位分辨率時(shí)的電壓精度為如果作為由IN+與輸入的輸入時(shí)，可是將電壓值設(shè)定在某一個(gè)較大范圍之內(nèi)，從而提高轉(zhuǎn)換的寬度。但值得注意的是，在進(jìn)行I與IN-輸入時(shí)，如果IN-的電壓大于的電壓則轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果始終為。2.3壤濕度信號(hào)調(diào)土壤濕度傳感器的輸出電壓在0~2V左右需要將此電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理模塊，進(jìn)行電壓信號(hào)放大。以便獲得更高的轉(zhuǎn)換精度。信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)處理電路把模擬信號(hào)變換為用于數(shù)據(jù)采集控制過(guò)程執(zhí)行計(jì)算顯示讀出或其他目的的數(shù)字信號(hào)。模擬傳感器可測(cè)量很多物理量，如溫度、壓力、光強(qiáng)等.但由于傳感器信號(hào)不能直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)這是因?yàn)閭鞲衅鬏敵鍪窍喈?dāng)小的電壓、電流或電阻變化，因此，在變換為數(shù)字信號(hào)之前必須進(jìn)行調(diào)理。調(diào)理就是放大沖或定標(biāo)模擬信號(hào)等其適合于模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的輸入后，ADC對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化，并把數(shù)字信號(hào)送到MCU或其他數(shù)字器件，以便用于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理。信號(hào)調(diào)理簡(jiǎn)單的說(shuō)就是將待測(cè)信號(hào)通過(guò)放大波等操作轉(zhuǎn)換成采集設(shè)備能夠識(shí)別的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。是指利用內(nèi)部的電路(如濾波器、轉(zhuǎn)換、放大器等)來(lái)改變輸入的訊號(hào)類型并輸出之。５

自動(dòng)澆花系統(tǒng)3系統(tǒng)硬設(shè)計(jì)3.1統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)測(cè)量濕度范圍：0～％

{vol%(m3/m3)}供電電壓：5～12VDC精度：非飽和范圍內(nèi)為3％顯示方式:LED示。3.2統(tǒng)框圖土壤

顯示模塊LCD1602濕度

A/D轉(zhuǎn)模塊傳感器

AT89C52

鍵

盤單片機(jī)時(shí)鐘模塊DS1302

執(zhí)行機(jī)構(gòu)圖系統(tǒng)框圖3.3片選擇主控芯選擇：方案一：使用系列的單片機(jī)，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換。與AT系列的相比，性價(jià)比更高。方案二：使用最普遍，熟悉其原理，相關(guān)的資料豐富，相對(duì)比較便宜，容易購(gòu)買，使用的過(guò)程中有疑問(wèn)容易在網(wǎng)上找到相關(guān)資料或者查閱書刊，但是定時(shí)器、中斷、ROM等較少，抗干擾能力不強(qiáng)，無(wú)內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換，等其他功能[。綜合考慮選用方案二，使用單片機(jī)作為主控芯片。芯片如圖６

自動(dòng)澆花系統(tǒng)圖AT89C52A/D轉(zhuǎn)換片選擇ADC0832為分辨率A/D換芯片，其最高分辨可256，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)獨(dú)立的芯片使能輸入使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通DI數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。芯片如圖使用ADC0832完全可以滿足系統(tǒng)要求，與ADC0809相比，可以減少引腳連線，簡(jiǎn)化控制。圖ADC0832時(shí)鐘芯：７

自動(dòng)澆花系統(tǒng)是涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷電路提供--時(shí)--期-月的信息，每月的天，數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整。時(shí)鐘操作可通過(guò)AM/PM指示決定采用24或12小時(shí)格式。DS1302與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線、復(fù)位）2、（數(shù)據(jù)線SCLK串行時(shí)鐘時(shí)鐘RAM的讀/數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31個(gè)字節(jié)的字符組方式通信DS1302工作時(shí)功耗很低保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于1mW。3.4統(tǒng)傳感電路設(shè)系統(tǒng)傳感電路的設(shè)計(jì)包括三個(gè)方面壤濕度傳感器的選擇與參數(shù)分析；二土壤濕度信號(hào)的調(diào)理電路的設(shè)計(jì)由于傳感器的輸出信號(hào)一般較小不足以獲得高的A/D轉(zhuǎn)換精度，此部分由運(yùn)算放大電路構(gòu)成，是系統(tǒng)的重要部分；三、A/D轉(zhuǎn)換的處理。土濕傳器設(shè)土壤濕度傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬(wàn)別根據(jù)具體的測(cè)量目的測(cè)量對(duì)象以及測(cè)量環(huán)境合理地選用土壤濕度傳感器在進(jìn)行某個(gè)量的測(cè)量時(shí)首先要解決的問(wèn)題[當(dāng)傳感器確定之后與之相配套的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也就可以確定了土壤濕度測(cè)量結(jié)果的成敗在很大程度上取決于土壤濕度傳感器的設(shè)計(jì)和選用是否合理。本設(shè)計(jì)之初，原本打算選用壤水分傳感器，其可測(cè)量土壤相對(duì)含水率，與土壤本身的機(jī)理無(wú)關(guān)，是目前國(guó)際上最流行的土壤水分測(cè)量方法。土壤水分傳感器是一高精度高靈敏度的測(cè)量土壤水分的傳感器可深埋土中，長(zhǎng)期測(cè)量且性能穩(wěn)定。但由于價(jià)格偏貴，動(dòng)輒接近一千，這是不符合我們的設(shè)計(jì)理念的而市場(chǎng)上土壤濕度的型號(hào)和資料也較少價(jià)格也不盡如人意難以找到一款合適的土壤濕度傳感器所以根據(jù)土壤濕度的測(cè)量原理就地取材從土壤在不同濕度的情況下的電阻不同的特性設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的濕度傳感。配以相應(yīng)的外圍電路，變形成了一個(gè)簡(jiǎn)易土壤濕度傳感器了。從某個(gè)側(cè)面看出對(duì)土壤濕度的測(cè)量在技術(shù)及成本上還有待突破不像空氣濕度測(cè)量成熟在仿真中我們采用一個(gè)低壓電源和一個(gè)可調(diào)電阻進(jìn)行模擬不同的電阻值對(duì)應(yīng)輸出不同的電壓信號(hào)這點(diǎn)等同于電阻測(cè)土壤濕度在不同濕度情８

自動(dòng)澆花系統(tǒng)況下的不同電阻，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于濕度信息的電壓濕度信號(hào)。如圖是系統(tǒng)在protues中的仿真模擬。圖土壤濕度傳感器模擬土濕信調(diào)電信號(hào)處理電路，把土壤濕度模擬信號(hào)變換為用于數(shù)據(jù)采集、控制過(guò)程、執(zhí)行計(jì)算顯示讀出或其他目的的數(shù)字信號(hào)們所使用的土壤濕度傳感器是模擬傳感器可測(cè)量土壤濕度信息但由于濕度傳感器信號(hào)不能直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)這是因?yàn)閭鞲衅鬏敵鍪窍喈?dāng)小的電壓電流或電阻變化因此在變換為數(shù)字信號(hào)之前必須進(jìn)行調(diào)理。調(diào)理就是放大，緩沖或定標(biāo)模擬信號(hào)等，使其適合于模轉(zhuǎn)換器(ADC)的輸入后ADC對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化把數(shù)字信號(hào)送到或其他數(shù)字器件，以便用于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理。信號(hào)調(diào)理將您的數(shù)據(jù)采集設(shè)備轉(zhuǎn)換成一套完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是通過(guò)幫助您直接連接到廣泛的傳感器和信號(hào)類型(從熱電偶到高電壓信號(hào))來(lái)實(shí)現(xiàn)的。關(guān)鍵的信號(hào)調(diào)理技術(shù)可以將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體性能和精度提高10。在本設(shè)計(jì)中考慮到晶體管的放大電路的繁瑣以及不穩(wěn)定故而采用基本運(yùn)放電路的形式進(jìn)行信號(hào)放大因?yàn)闆](méi)有外在干擾所以最基本的運(yùn)算電路就可滿足系統(tǒng)的要求。我們將采用比例運(yùn)算放大電路。比例運(yùn)算電路的輸出電壓與輸入電壓之間存在比例關(guān)系電路可實(shí)現(xiàn)比例運(yùn)算比例電路是最基本的運(yùn)算電路是其他各種運(yùn)算電路的基礎(chǔ)本章隨后將要介紹的求和電路積分和微分電路對(duì)數(shù)和指數(shù)電路等等都是在比例電路的基礎(chǔ)上加以擴(kuò)展或演變以后得到的根據(jù)輸入信號(hào)接法的不同比例電路有三種基本形式：反相輸入、同相輸入以及差分輸入比例電路。使用單個(gè)集成運(yùn)放構(gòu)成運(yùn)算電路時(shí)存在兩個(gè)缺點(diǎn)是電阻的選取和調(diào)整不方便，二是對(duì)于每個(gè)信號(hào)源的輸入電阻均較小。因此，必要時(shí)可采用兩級(jí)電路。我們使用圖3-5所示電路實(shí)現(xiàn)差分比例運(yùn)算放大。第一級(jí)為同相比例運(yùn)算電路；第二級(jí)為差分比例運(yùn)算電路。９

f101111自動(dòng)澆花系f101111圖高輸入電阻的差分比例運(yùn)放電路第一級(jí)有u利用疊加原理，第二級(jí)電路的輸出u

Rf2R

uo

Rf2R

若RR，則1f23fu

Rf2R

從電路的組成可以看出，無(wú)論對(duì)，還是對(duì)u，均可以認(rèn)為輸入電阻12為無(wú)窮大。在第一級(jí)中對(duì)同相比例運(yùn)算電路有①相比例運(yùn)算放大電路是一個(gè)深度的電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路。因?yàn)?u=，所以不存在虛地現(xiàn)象，在選用集成運(yùn)i放時(shí)要考慮到其輸入端可能具有較高的共模輸入電壓。②電壓放大倍數(shù)uf

f

，即輸出電壓與輸入電壓的幅值成正比，且相位相同也就是說(shuō)電路實(shí)現(xiàn)了同相比例運(yùn)算。A也只取決于電阻R和之比，uff而與集成運(yùn)放的內(nèi)部參數(shù)無(wú)關(guān)，所以比例運(yùn)算的精度和穩(wěn)定性主要取決于電阻和R的精確度和穩(wěn)定度。一般情況下，值恒大于。當(dāng)R=0或=時(shí)，ff1，這種電路稱為電壓跟隨器。f１０

自動(dòng)澆花系統(tǒng)③由于引入深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋此電路的輸入電阻很高電阻很低。圖同相比例運(yùn)算電路在第二級(jí)中：輸入電u分別加在集成運(yùn)放的反相輸入端和同相輸入ii端，從輸出端通過(guò)反饋電陰R接回到反相輸入端。為了保證運(yùn)放兩個(gè)輸入端對(duì)f地的電阻平衡同時(shí)為了避免降低共模抑制比差分比例運(yùn)算電路的電壓放大倍數(shù)為Auf

f

可知，電路的輸出電壓與兩個(gè)輸入電壓之差成正比，實(shí)現(xiàn)了差分比例運(yùn)算。其比值舊A

uf

同樣決定于電阻R之比，而與集成運(yùn)放內(nèi)部參數(shù)f1無(wú)關(guān)由以上分析還可以知道差分比例運(yùn)算電路中集成運(yùn)放的反相輸入端和同相輸入端可能加有較高的共模輸入電壓，電路中不存在"虛地"現(xiàn)象。差分比例運(yùn)算電路除了可以進(jìn)行減法運(yùn)算以外，還經(jīng)常被用作測(cè)量放大器。差分比例運(yùn)算電路的缺點(diǎn)是對(duì)元件的對(duì)稱性要求比較高如果元件失配不僅在計(jì)算中帶來(lái)附加誤差而且將產(chǎn)生共模電壓輸出電路的另一個(gè)缺點(diǎn)是輸入電阻不夠高。圖差分比例運(yùn)算電路我們將采用LM358設(shè)此電路。LM358內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用也適用于雙電源工作模式在推薦的工作條件下電源電流與電源電壓無(wú)關(guān)它的使用１１

自動(dòng)澆花系統(tǒng)范圍包括傳感放大器流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。LM358該型號(hào)，市場(chǎng)上比較常見，在各大網(wǎng)站上，搜索比較頻繁，價(jià)格一直相對(duì)平穩(wěn)有些分析人士還把該型號(hào)歸類為電源電路因?yàn)樗褂梅秶容^寬。LM358最近一段時(shí)間市場(chǎng)銷量比較穩(wěn)定，主流品牌是TI、、國(guó)產(chǎn)品牌國(guó)外品牌的價(jià)格一直相對(duì)偏高最新報(bào)價(jià)有小幅度下滑元/區(qū)間波動(dòng)。國(guó)產(chǎn)品牌價(jià)格就非常低，相比月初，價(jià)格同樣也有了小幅度下滑，網(wǎng)絡(luò)報(bào)價(jià)一般在在元之間波動(dòng)。特性(①內(nèi)部頻率補(bǔ)償②直流電壓增益高(約100dB)③單位增益頻帶寬(約④電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫?330V)；⑤雙電源(一15V)圖轉(zhuǎn)處模我們選用前面介紹過(guò)的位分辨率轉(zhuǎn)換芯片，經(jīng)過(guò)處理之后的信號(hào)進(jìn)入CH0道，在A/D塊中模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成離散數(shù)字信號(hào)，供單片機(jī)使用。其中串行數(shù)據(jù)控制使A/D塊工作的關(guān)鍵。故在此介紹讀取程序。ADC_CS=0;ADC_DI=1;//啟動(dòng)位轉(zhuǎn)換ADC_CLK=1;ADC_CLK=0;ADC_DI=1;//配置位1ADC_CLK=1;ADC_CLK=0;１２

自動(dòng)澆花系統(tǒng)ADC_DI=0;//配置位2ADC_CLK=1;ADC_CLK=0;//閑位ADC_CLK=1;ADC_DI=1;for(i=0;i<8;i++){ADC_CLK=0;delaynus(5);if(ADC_DO==1)temp|=0x01;delaynus(5);ADC_CLK=1;}ADC_CS=1;temp;其程序思想沿用一般的串行數(shù)據(jù)傳輸規(guī)則。通過(guò)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的控制，分別進(jìn)行地址傳輸，之后數(shù)據(jù)傳輸。圖A/D轉(zhuǎn)換處理3.5統(tǒng)顯示電路設(shè)顯模的擇在顯示模塊選擇時(shí)有兩種一種是用液晶顯示屏一種則是選用數(shù)碼管液晶顯示屏具有輕薄短小低耗電量無(wú)輻射危險(xiǎn)平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)，可視面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)等特，可以顯示漢字等各種符號(hào)。但一般需要利用控制芯片創(chuàng)建字符庫(kù)，編程工作量大。而數(shù)碼管具有低能耗低損耗低壓壽命長(zhǎng)耐老化對(duì)外界環(huán)境要求低，易于維護(hù)的特點(diǎn)，同時(shí)精度比較高，稱量快，精確可靠，編程容易，操作簡(jiǎn)單。１３

自動(dòng)澆花系統(tǒng)缺點(diǎn)是不能實(shí)現(xiàn)漢字顯示，多數(shù)據(jù)多行顯示。本設(shè)計(jì)中采用第一種方案，液晶顯示屏能夠直觀的顯示出各種模式下的內(nèi)容，包括顯示實(shí)時(shí)土壤濕度，澆花啟動(dòng)土壤濕度，當(dāng)前時(shí)間，澆花啟動(dòng)時(shí)間，澆花時(shí)長(zhǎng)。硬件電路的設(shè)計(jì)也相對(duì)簡(jiǎn)單[。顯電要技術(shù)參數(shù)：顯示容量: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:2.95×4.35(W×H)mm寄存器選擇控制表：表控制表RS0011

R/W0101

操作說(shuō)明寫入指令寄存器（清除屏等）讀busyflag（DB7），以及讀位址計(jì)數(shù)器DB0~DB6）寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等）從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)我們通過(guò)對(duì)存器的控制進(jìn)行讀寫操作。其程序?yàn)椋?unsignedchar{RS=0;RW=0;１４

自動(dòng)澆花系統(tǒng)}圖為顯示電路。圖液晶顯示電路其中液晶顯示模塊是LCD1602，數(shù)據(jù)接口與P1口連接；RS，，，端分別于連；VEE，接地；VDD接+5V電源。3.6統(tǒng)控制電路設(shè)按電本設(shè)計(jì)通過(guò)3按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制及設(shè)置分別為模式鍵設(shè)置鍵加值鍵其中模式鍵可使液晶顯示模塊進(jìn)入不同顯示模式以顯示不同的內(nèi)容設(shè)置鍵可以對(duì)需要設(shè)置的值進(jìn)入設(shè)置，如澆花濕度，設(shè)置時(shí)間，時(shí)長(zhǎng)。進(jìn)入設(shè)置模式之后，通過(guò)加值鍵改變?cè)O(shè)置值。如圖3-5。１５

自動(dòng)澆花系統(tǒng)圖按鍵電路澆花控制由單片機(jī)控制繼電器來(lái)啟動(dòng)關(guān)閉水電磁閥[17]。當(dāng)系統(tǒng)滿足濕度，時(shí)間要求是系統(tǒng)通過(guò)繼電器啟動(dòng)水電磁閥澆花開始而當(dāng)時(shí)間超過(guò)所設(shè)定的澆花時(shí)長(zhǎng)后，系統(tǒng)關(guān)閉電磁閥。電閥制路本設(shè)計(jì)中電磁閥的控制相對(duì)簡(jiǎn)單過(guò)繼電器控制大電壓對(duì)電磁閥的開斷進(jìn)行控制其中繼電器和電磁閥的規(guī)格型號(hào)應(yīng)對(duì)應(yīng)系統(tǒng)就行選取[。圖電磁閥仿真3.7路原理圖該系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)的比較簡(jiǎn)單，單片機(jī)采用

或其兼容系列。采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率，減小測(cè)量誤差。單片機(jī)連接液晶顯示屏LCD1602，ADC0832，按鍵電路，配以相應(yīng)的外圍電路，通過(guò)定時(shí)定量控制電磁閥變可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆花功能。其中最小系統(tǒng)有復(fù)位電路，晶振電路。其圖分別如下：１６

自動(dòng)澆花系統(tǒng)圖晶振電路圖復(fù)位電路以上所有電路模塊構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)。主電路圖如下：圖自動(dòng)澆花系統(tǒng)主電路圖１７

自動(dòng)澆花系統(tǒng)4系統(tǒng)軟設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)框圖主程序首先進(jìn)行對(duì)LCD，時(shí)鐘芯片的初始化，之后定時(shí)采集土壤濕度值，按鍵管理顯示，系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置，當(dāng)滿足澆花條件時(shí)，執(zhí)行澆花動(dòng)作。其中對(duì)澆花條件的設(shè)置考慮花卉的植物特性需要進(jìn)行濕度下限設(shè)置澆花時(shí)間長(zhǎng)度，以及澆花時(shí)間的程序設(shè)定。如圖4-1。Y圖4.2感轉(zhuǎn)換流程圖１８

自動(dòng)澆花系統(tǒng)土壤濕度傳感器是自動(dòng)澆花系統(tǒng)的核心能否準(zhǔn)確的測(cè)量土壤濕度是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的保證。傳感器的數(shù)值經(jīng)過(guò)信號(hào)處理模塊再A/D轉(zhuǎn)換后，單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行讀取，用于澆花的自動(dòng)控制，并在LCD中顯示。開始轉(zhuǎn)換CS=00CLK輸入時(shí)鐘脈DI=1;DI=0;選通i=0;傳遞數(shù)據(jù)i++;Yi<8關(guān)閉轉(zhuǎn)換數(shù)temp圖4.3制模塊流程圖此流程主要實(shí)現(xiàn)鍵盤管理模式鍵控制單片機(jī)進(jìn)行顯示不同的系統(tǒng)內(nèi)容不同模式下需要設(shè)置的參數(shù)。其中有，當(dāng)前濕度顯示，當(dāng)前濕度設(shè)置下限，當(dāng)前時(shí)間顯示及設(shè)置當(dāng)前設(shè)置澆花執(zhí)行時(shí)間以及澆花的時(shí)間長(zhǎng)度并對(duì)澆花進(jìn)行條件判斷，電磁閥的通斷等。１９

當(dāng)前模式按鍵mode掃被按下？Y下一模式

自動(dòng)澆花系統(tǒng)按鍵掃描模退出讀取濕度

被按下？Y參數(shù)設(shè)置按鍵add描

讀取系統(tǒng)參數(shù)啟動(dòng)澆花？Y開啟電磁閥等待澆花完畢關(guān)閉電磁閥返回

被按下？Y設(shè)置參+1；返回圖２０

自動(dòng)澆花系統(tǒng)5系統(tǒng)試5.1系統(tǒng)件測(cè)試電路板焊接完畢后使用萬(wàn)用表測(cè)量電路是否有短路短路元器件時(shí)候有+、級(jí)焊接反向。若檢查無(wú)誤后，將單片機(jī)安裝上，接通電源，此時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①指示燈是否點(diǎn)亮；②單片機(jī)是否有電；③晶振是否工作；④土壤濕度傳感器是否工作。測(cè)試方法：①使用萬(wàn)用表查看電源是否有電，查看整流電路是否將二極管焊接反向；②使用萬(wàn)用表測(cè)量單片機(jī)的電源和地的引腳，看是否有電壓；③使用示波器看晶振是否有波形；④使用示波器看是否有波形。在調(diào)試的過(guò)程中由于存在虛焊現(xiàn)象導(dǎo)致電路板不能正常的工作重新將元器件焊接后電路板完全正常由于沒(méi)有對(duì)全部管腳進(jìn)行逐一測(cè)試導(dǎo)致沒(méi)有及時(shí)的查出問(wèn)題所在。5.2系統(tǒng)軟件測(cè)試軟件調(diào)試過(guò)程采用模塊化方案：①測(cè)試LCD顯示是否正常；②測(cè)試土壤濕度是否正常讀??；③測(cè)試時(shí)鐘芯片讀寫及工作是否正常。5.3統(tǒng)整體調(diào)試首先測(cè)試土壤濕度的實(shí)時(shí)讀取是否正常土壤濕度傳感器分別插入不同濕度的土壤中檢測(cè)濕度讀取是否正確此外還需粗略測(cè)試土壤濕度傳感器的靈敏度，以及反應(yīng)時(shí)間。然后在土壤濕度到達(dá)下限時(shí)能否執(zhí)行澆水動(dòng)作開始澆花之后能否在設(shè)２１

自動(dòng)澆花系統(tǒng)置的澆花時(shí)長(zhǎng)停止?jié)不▌?dòng)作。因考慮花卉的澆水時(shí)間各不相同所以需要進(jìn)一步檢測(cè)系統(tǒng)能否在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行澆花功能，在其他時(shí)間，是否會(huì)有錯(cuò)誤動(dòng)作。5.4統(tǒng)測(cè)量與誤差析表信號(hào)調(diào)理放大電路測(cè)試

單位：V信號(hào)值計(jì)算值

00

0.10.5

0.21

0.31.5

0.42

0.52.5

0.63

0.73.5

0.84

0.94.5

13.5實(shí)測(cè)值

0

0.490.981.98.2.98

4通過(guò)測(cè)試我們得出數(shù)據(jù)的有效放大范圍為0~，即對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的測(cè)濕度范圍。測(cè)量濕度范圍：～％

{vol%(m3/m3)}雖然系統(tǒng)有待完善，但已經(jīng)不影響系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。通過(guò)誤差計(jì)算，我們可以得出誤差精度。表系統(tǒng)誤差計(jì)算信號(hào)值絕對(duì)誤差

00

0.10.01

0.20.30.40.020.01

0.60.02

0.70.03

0.80.04測(cè)濕誤差主要來(lái)源于以下幾個(gè)方面：一、土壤濕度傳感器與土壤的插入深度與探針將直接影響測(cè)量的精確值。二、信號(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì)，以及放大誤差的計(jì)算不完善。三、由于工具簡(jiǎn)陋，實(shí)際測(cè)量濕度也有誤差。影響測(cè)量誤差的因素很多，還包括現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境干擾等。四、系統(tǒng)循環(huán)檢測(cè)時(shí)間上的偏差。五、濕度檢測(cè)的滯后。七、顯示位數(shù)的精度的誤差。八在電路板與元件焊接做工不精細(xì)有些元件焊接不好所以造成某些地方接觸不好，產(chǎn)生誤差。２２

自動(dòng)澆花系統(tǒng)6

總結(jié)本設(shè)計(jì)自動(dòng)澆花系統(tǒng)以單片機(jī)為核心動(dòng)化程度高測(cè)量速度快精度高，實(shí)現(xiàn)了對(duì)土壤濕度的測(cè)量充分考慮了各種花草的澆水時(shí)間有所差異一般在早晚時(shí)間澆水，中午溫度較高，不適合澆花。所以內(nèi)置了時(shí)鐘芯片，用于控制澆花時(shí)間，并有時(shí)鐘日歷顯示。本系統(tǒng)硬件電路相對(duì)簡(jiǎn)單，熟悉單片機(jī)中基本理論，芯片控制，顯示技術(shù)，傳感器的原理及應(yīng)用A/D轉(zhuǎn)換中的數(shù)字化，及弱電控制強(qiáng)電等知識(shí)都有所運(yùn)用此外程序的編寫是電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重中之重是決定功能能否實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)化，智能化程度的高低，以及是否符合人性化的關(guān)鍵。此次設(shè)計(jì)，發(fā)揮了獨(dú)立思考，獨(dú)立解決問(wèn)題，虛心學(xué)習(xí)。不斷的調(diào)試，修改，完善是必要過(guò)程過(guò)程雖然辛苦但幸不辱命完成了自動(dòng)澆花系統(tǒng)的要求實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目的。通過(guò)對(duì)本課題的研究學(xué)習(xí)，也有了以下體會(huì)。一、熟悉了單片機(jī)工作基本規(guī)律和必要的基本概念。二、了解土壤濕度檢測(cè)與其他學(xué)科的關(guān)系與應(yīng)用，擴(kuò)大了知識(shí)面。三、培養(yǎng)了思維能力，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。四、掌握與人共同交流探討的方法技巧，不斷完善，發(fā)展自我。２３

自動(dòng)澆花系統(tǒng)附錄附錄

原理圖２４

自動(dòng)澆花系統(tǒng)附錄BPCB２５

自動(dòng)澆花系統(tǒng)附錄程

序#include<reg51.h>#include<intrins.h>unsignedcodeVOLTAGEIS";unsignedcodeVOLTAGEIS";unsignedcodetab0[]="";unsignedcode";unsignedcodetab01[]=":";unsignedcnt,ADtemp;unsignedcode--"};unsignedcode::"};unsignedcode"};unsignedcodeLASTTIME"};unsignedcodedigit[10]={"0123456789"};unsignedunsigned/*定義接口*sbitADC_CS=P3^4;sbitsbitsbitADC_DO=P3^7;sbitsbitsbitsbitsbitRS=P2^0;sbitRW=P2^1;sbitE=P2^2;sbitsbitsbitsbitSCLK=P2^4;/*****數(shù)功能：延時(shí)若干微秒******/voiddelaynus(unsigned{unsignedi;for(i=0;i<n;i++);}/*函數(shù)功能：向?qū)懸粋€(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)**/voidchardat){unsignedi;２６

自動(dòng)澆花系統(tǒng)SCLK=0;delaynus(2);for(i=0;i<8;i++){delaynus(2);SCLK=1;delaynus(2);SCLK=0;}}/***數(shù)功能：根據(jù)命令字，向?qū)懸粋€(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)***/voidWriteSet1302(unsignedchardat){RST=0;SCLK=0;RST=1;delaynus(2);SCLK=1;RST=0;}/***數(shù)功能：從讀一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)*****/unsigned{delaynus(2);for(i=0;i<8;i++){dat|=0x80;SCLK=1;delaynus(2);SCLK=0;delaynus(2);}dat;}/***數(shù)功能：根據(jù)命令字，從讀取一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)****/unsignedCmd){unsignedRST=0;２７

自動(dòng)澆花系統(tǒng)SCLK=0;RST=1;SCLK=1;RST=0;dat;}/**數(shù)功能：1302進(jìn)行初始化設(shè)置***/voidInit_DS1302(void){WriteSet1302(0x8E,0x00);WriteSet1302(0x80,((0/10)<<4|(0%10)));WriteSet1302(0x82,((0/10)<<4|(0%10)));}/**數(shù)功能：延時(shí)1ms(3j+2)*i=(333+2)×10=1010(微秒)，可以認(rèn)為是1毫***/voiddelay1ms(){unsignedi,j;for(i=0;i<10;i++)for(j=0;j<33;j++);}/*函數(shù)功能：延時(shí)若干毫秒****/voiddelaynms(unsignedn){unsignedi;for(i=0;i<n;i++)delay1ms();}/***數(shù)功能：判斷液晶模塊的忙碌狀態(tài)忙碌;result=0不忙**/bitBusyTest(void){bitresult;E=1;２８

自動(dòng)澆花系統(tǒng)E=0;result;}/*函數(shù)功能：將模式設(shè)置指令或顯示地址寫入液晶模塊*void(unsigneddictate){E=0;E=1;E=0;}/**數(shù)功能：指定字符顯示的實(shí)際地址**/voidWriteAddress(unsignedx){WriteInstruction(x|0x80);}/***數(shù)功能：將數(shù)據(jù)(字符的標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼)寫入液晶模塊****/voidWriteData(unsignedchary){E=0;P1=y;E=1;２９

自動(dòng)澆花系統(tǒng)E=0;}/**數(shù)功能：對(duì)LCD的示模式進(jìn)行初始化設(shè)置***/voidLcdInitiate(void){WriteInstruction(0x38);WriteInstruction(0x38);WriteInstruction(0x0c);WriteInstruction(0x06);WriteInstruction(0x01);}/****1302據(jù)的顯示程序*********/voidDisplaySecond(unsignedx){unsignedi,j;i=x/10;j=x%10;WriteAddress(0x49);WriteData(digit[i]);WriteData(digit[j]);}voidchar{unsignedi,j;i=x/10;j=x%10;WriteAddress(0x46);WriteData(digit[i]);WriteData(digit[j]);}voidDisplayHour(unsignedx){３０

自動(dòng)澆花系統(tǒng)unsignedi,j;i=x/10;j=x%10;WriteAddress(0x43);WriteData(digit[i]);WriteData(digit[j]);}voidx){unsignedi,j;i=x/10;j=x%10;WriteAddress(0x0a);WriteData(digit[i]);WriteData(digit[j]);}voidchar{unsignedi,j;i=x/10;j=x%10;WriteAddress(0x07);WriteData(digit[i]);WriteData(digit[j]);}voidchar{unsignedi,j;i=x/10;j=x%10;WriteAddress(0x04);WriteData(digit[i]);WriteData(digit[j]);}voiddisplay01()//顯示時(shí)間日期{unsignedi;WriteAddress(0x01);for(i=0;i<16;i++){WriteData(dis1[i]);}WriteAddress(0x43);３１

自動(dòng)澆花系統(tǒng)for(i=0;i<16;i++){}

}void{unsigned//分別儲(chǔ)存苗、分、小時(shí)，日，月，年unsigned//儲(chǔ)存從取的數(shù)據(jù)if(k2==0){delaynms(500);k02++;if}ifWriteSet1302(0x8E,0x00);ReadValue=ReadSet1302(0x81);//秒寄存器讀數(shù)據(jù)+將出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化//顯秒ReadValue=ReadSet1302(0x83);minute=((ReadValue&0x70)>>4)*10+(ReadValue&0x0F);if(k02==1)//////////分鐘{WriteAddress(0x46);for(i=0;i<2;i++){}delaynms(100);if(k3==0){if(minute>59)}}ReadValue=ReadSet1302(0x85);hour=((ReadValue&0x70)>>4)*10+(ReadValue&0x0F);if(k02==2)/////////////時(shí){WriteAddress(0x43);for(i=0;i<2;i++){}delaynms(100);

３２

自動(dòng)澆花系統(tǒng)if(k3==0){ifhour=0;}}ReadValue=ReadSet1302(0x87);+(ReadValue&0x0F);if(k02==3)/////////////{WriteAddress(0x0a);for(i=0;i<2;i++){}delaynms(100);

if(k3==0){if(day>31)day=0;}WriteSet1302(0x86,((day/10)<<4|(day%10)));}DisplayDay(day);ReadValue=ReadSet1302(0x89);month=((ReadValue&0x70)>>4)*10+(ReadValue&0x0F);if(k02==4)/////////////{WriteAddress(0x07);for(i=0;i<2;i++){}delaynms(100);

if(k3==0){if}３３

自動(dòng)澆花系統(tǒng)}DisplayMonth(month);ReadValue=ReadSet1302(0x8d);+if(k02==5)/////////////{WriteAddress(0x04);for(i=0;i<2;i++){}delaynms(100);

if(k3==0){if(year>31)}WriteSet1302(0x8c,((year/10)<<4|(year%10)));}DisplayYear(year);}voidcharshuju)//顯示濕度數(shù)據(jù){unsignedqian,bai,shi,ge;shi=shuju%1000%100/10;WriteAddress(0x45);WriteData(digit[qian]);WriteAddress(0x46);WriteData(digit[bai]);WriteAddress(0x47);WriteData(digit[shi]);WriteAddress(0x48);WriteData(digit[ge]);}void澆花時(shí)間{chari;WriteAddress(0x45);WriteData(tab01[0]);if(k2==0)k02++;３４

自動(dòng)澆花系統(tǒng)if}switch(k02){DisplayHour(hour0);delaynms(400);WriteAddress(0x43);for(i=0;i<2;i++){}delaynms(500);if(k3==0)

{hour0++;if(hour0>23)hour0=0;}break;DisplayHour(hour0);delaynms(400);WriteAddress(0x46);for(i=0;i<2;i++){}delaynms(500);if(k3==0)

{minute0++;if(minute0>57)minute0=0;}

break;DisplayHour(hour0);delaynms(200);delaynms(200);break;:break;３５

自動(dòng)澆花系統(tǒng)}}voiddisplay2()////澆花時(shí)長(zhǎng){unsignedi;WriteAddress(0x48);WriteData(tab01[0]);if(k2==0)k02++;if}switch(k02){DisplaySecond(second1);delaynms(400);WriteAddress(0x49);for(i=0;i<2;i++){}delaynms(400);if(k3==0){if}break;

DisplaySecond(second1);delaynms(400);WriteAddress(0x46);for(i=0;i<2;i++){}delaynms(400);if(k3==0)

３６

自動(dòng)澆花系統(tǒng){minute1++;if(minute1>2)minute1=0;}

break;DisplaySecond(second1);delaynms(400);break;:break;}}unsigned讀取i,temp=0;ADC_DI=1;//動(dòng)位ADC_CLK=1;ADC_CLK=0;ADC_DI=1;//置位ADC_CLK=1;ADC_CLK=0;ADC_DI=0;//置位ADC_CLK=1;ADC_CLK=0;//空閑位ADC_CLK=1;ADC_DI=1;for(i=0;i<8;i++){ADC_CLK=0;delaynus(5);if(ADC_DO==1)temp|=0x01;temp<<=1;delaynus(5);ADC_CLK=1;}}３７

void顯示濕度{LCD_printf(ADtemp);delaynms(300);}voiddisplay5()///設(shè)置濕度{unsignedi;if(k2==0)k02++;if}switch(k02)1:delaynms(400);WriteAddress(0x40);for(i=0;i<16;i++){}delaynms(400);if(k3==0){ifshidu=0;}break;delaynms(200);break;:break;}}/*函數(shù)功能：主函數(shù)***/voidLcdInitiate();WriteAddress(0x00);for(i=0;i<16;i++)

自動(dòng)澆花系統(tǒng)Wr