基于單片機(jī)的智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)論文

基于單片機(jī)的智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明

原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名： 日期： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名： 日期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索， 可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名：日期： 年 月 日注意事項設(shè)計（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對論文支持必要時）論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬字。附件包括：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準(zhǔn)請他人代寫2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3） 畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4） 圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5） 軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔裝訂順序1） 設(shè)計（論文）2） 附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝指導(dǎo)教師評閱書指導(dǎo)教師評價：一、 撰寫（設(shè)計）過程1、 學(xué)生在論文（設(shè)計）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、 學(xué)生掌握專業(yè)知識、技能的扎實程度□優(yōu) □良 □中 □及格 □不及格3、 學(xué)生綜合運用所學(xué)知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力□優(yōu) □良 □中 □及格 □不及格4、 研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計方案的合理性□優(yōu) □良 □中 □及格 □不及格5、 完成畢業(yè)論文（設(shè)計）期間的出勤情況□優(yōu) □良 □中 □及格 □不及格二、 論文（設(shè)計）質(zhì)量1、 論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu) □良 □中 □及格 □不及格2、 是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu) □良 □中 □及格 □不及格三、 論文（設(shè)計）水平1、 論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、 論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？□優(yōu) □良 □中 □及格 □不及格3、 論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu) □良 □中 □及格 □不及格建議成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“V"）評閱教師評閱書評閱教師評價：一、 論文（設(shè)計）質(zhì)量1、 論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu) □良 □中 □及格 □不及格2、 是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu) □良 □中 □及格 □不及格二、 論文（設(shè)計）水平1、 論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、 論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？□優(yōu) □良 □中 □及格 □不及格3、 論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu) □良 □中 □及格 □不及格建議成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“V"）教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見教研室（或答辯小組）評價：一、 答辯過程1畢業(yè)論文（設(shè)計）的基本要點和見解的敘述情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、 對答辯問題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況□優(yōu) □良 □中 □及格 □不及格3、 學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài)□優(yōu) □良 □中 □及格 □不及格二、 論文（設(shè)計）質(zhì)量1論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu) □良 □中 □及格 □不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu) □良 □中 □及格 □不及格三、 論文（設(shè)計）水平1論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、 論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？□優(yōu) □良 □中 □及格 □不及格3、 論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu) □良 □中 □及格 □不及格評定成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名）年月日【摘要】智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要部分。農(nóng)業(yè)用水占人類用水的很大一部分比例，且水資源浪費比較嚴(yán)重，所以我們要研究出高效節(jié)能的節(jié)水灌溉系統(tǒng)。此灌溉系統(tǒng)主要以AT89C51為主，最初泥土的濕度由土壤濕度傳感器所取得，并將所得的電流信號變?yōu)殡妷盒盘?，送?A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器主要是將模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，此時單片機(jī)會處理所接收的信號，送至LED顯示電路，進(jìn)而判斷土壤要不要灌溉，如果需要灌溉則會報警。該設(shè)計靈活性強(qiáng)，操作簡單，未來很有發(fā)展前景?！娟P(guān)鍵詞】：單片機(jī)節(jié)水灌溉智能控制ABSTRACTAbstractIntelligentwater-savingirrigationsystemisanimportantpartofagriculturaldevelopment.Agricultureaccountsforalargepartoftheproportionofwaterforhumanconsumption.andwasteofwaterresourcesisbecomingserious.Sowehavetocomeupwithenergy-efficientwater-savingirrigationsystem.Intelligentwater-savingirrigationsystemisbasedonAT89C51,Thesystemusesahumiditysensorcollectinghumidity.WecangetthevoltagesignalbyprocessingCurrentsignal.ThevoltagesignalisinputtotheA/Dconverterintoadigitalsignal.Single-chipprocessesdigitalsignal,wecanseefromtheLEDdisplay.Ifyouneedirrigation.thesystemstartsingingsoundalarm.Thisdesignisflexible,Operateeasily,Thisdesignwillhaveagooddevelopment.【KEYWORD】:singlechipmicrocomputerwater-savingIrrigationintelligentcontrol目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"引言 1...（一）研究的背景 1...（二）研究的意義 2...\o"CurrentDocument"一、系統(tǒng)總體設(shè)計 2...\o"CurrentDocument"二、主要器件介紹 3...（一）單片機(jī) 3...（二）模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 4...\o"CurrentDocument"三、硬件設(shè)計 6...（一）時鐘電路 6...（二）復(fù)位電路 6...（三）數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展電路 7..（四）數(shù)據(jù)采集電路 8...（五）報警電路 1..0.（六）LED顯示電路 1.0\o"CurrentDocument"四、軟件設(shè)計 1..2.（一）主程序設(shè)計 1..2.（二）數(shù)據(jù)處理 1..3.（三）LED動態(tài)顯示 1.5結(jié)束語 1..6..參考文獻(xiàn) 1..7..\o"CurrentDocument"附錄一原理圖 1..8.\o"CurrentDocument"附錄二源程序 1..9.致謝 2..4..引言（一）研究的背景1?中國水源情況曾有數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，中國人均年水資源是兩千兩百立方米，遠(yuǎn)低于世界人均水平；中國擁有龐大的人口，對水的需求量也是相當(dāng)大。中國在農(nóng)業(yè)方面的用水量有四千億立方米，占總用水量約有百分之八十，僅占世界農(nóng)業(yè)總量百分之十七。農(nóng)田灌溉用水占農(nóng)業(yè)用水總量百分之九十到百分之九十五之間，雖然比例較大，但農(nóng)業(yè)灌溉仍然缺水。雖然有大量的水資源使用在農(nóng)田上，但由于技術(shù)不到位，并嚴(yán)重浪費水資源，導(dǎo)致其利用率只有百分之四十三，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家。曾有相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)總結(jié)農(nóng)業(yè)用水的浪費現(xiàn)象，主要原因一是灌溉水利用率本來就比較低，而有效利用率約為百分之四十三，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到發(fā)達(dá)國家的水平，輸水渠道損失的水資源占很大比例，還損壞了相關(guān)建筑物；二是灌溉技術(shù)水平比較低，使用傳統(tǒng)灌溉模式使得灌水量是實際需求量的一倍甚至兩倍。從以上的調(diào)查報告顯示，雖然到處提倡節(jié)約用水和科學(xué)用水，但我們并沒有做到，而水資源的匱乏制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的腳步。面對此狀況，我們必須提高節(jié)水灌溉技術(shù)以便于農(nóng)業(yè)的更好發(fā)展。2.國內(nèi)外節(jié)水灌溉的現(xiàn)狀雖然美國真正所使用的有效灌溉面積比較少，但使用噴灌和微灌農(nóng)田的面積卻占了很大的比例。近些年來，世界上微灌面積呈現(xiàn)出高速發(fā)展的狀態(tài)。印度、美國在微灌面積的比例在不斷提升，占世界比例的三分之一，而中國的微觀面積只有0.005。發(fā)達(dá)國家并且對輸水所使用的低壓管道相當(dāng)重視，很多國家將其作為灌溉使用管道的首要選擇。而且有的發(fā)達(dá)國家使用污水進(jìn)行地下滴管，大大減少了水的浪費率。地下滴管技術(shù)也是很多發(fā)達(dá)國家的選擇。中國由于人口眾多等原因，耕地面積也是比較大的。從上個世紀(jì)70年代才開始采用噴灌技術(shù)，使得真正得到灌溉面積占耕地面積的一半，經(jīng)過30年，中國在微灌方面也得到發(fā)展，雖然只是很小的一部分，也節(jié)約了大量水資源。但是由于農(nóng)村經(jīng)濟(jì)比較落后，國家政策與設(shè)備的落后等原因，噴灌技術(shù)并沒有得到很好的發(fā)展。在最近幾十年中，隨著灌溉技術(shù)的進(jìn)步，農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉面積占很大的比例。雖然微灌技術(shù)得到較好發(fā)展，但并不是沒有缺點的，還是有一些問題，并且與其他國家也有不小的差距。但是技術(shù)人員仍在不斷創(chuàng)新，不斷取得進(jìn)步，使得中國在節(jié)水灌溉方面有很大的潛力可以被激發(fā)。（二）研究的意義節(jié)水灌溉可以大大減少農(nóng)業(yè)的用水量，不造成浪費。大家都知道，農(nóng)業(yè)用水只占人類用水的大部分，而我們生活中和工業(yè)所用的水資源只占用一個小部分。但我們農(nóng)業(yè)用水利用率卻很低，白白浪費掉很大一部分水資源，通過一些措施引入灌區(qū)的水量有一般損失掉了。我們都知道，水是萬物之本，是無法替代的。所以節(jié)水灌溉是很有必要的。節(jié)水灌溉措施可以大大提高單位水量的使用效率， 噴灌、微灌、滴管三種技術(shù)都大大減少了用水量，真正做到了節(jié)水灌溉。因此，在水資源越來越缺乏的情況下，節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣和普及是非常有必要的。一、系統(tǒng)總體設(shè)計種農(nóng)作物土 濕度傳感器 >■A/D轉(zhuǎn)換AT89C51單片機(jī)LED顯示 報警 放大驅(qū)動電磁閥圖1系統(tǒng)總體設(shè)計框圖此灌溉系統(tǒng)的核心是AT89C51單片機(jī)，除此之外由土壤濕度傳感器，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，LED顯示電路，報警電路，及以單片機(jī)為核心的時鐘電路，復(fù)位電路，數(shù)據(jù)采集電路，數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展電路組成。首先土壤的濕度由土壤濕度傳感器所取得，并將所得的電流信號變?yōu)殡妷盒盘?，送至A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器主要是將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，此時單片機(jī)會處理所接收的信號，送至LED顯示電路，進(jìn)而判斷是否需要灌水，如果需要灌溉則會報警，接著電磁閥將會完成灌溉這個動作。

、主要器件介紹（一）單片機(jī)AT89C51單片機(jī)因為有較高的集成度、較強(qiáng)的功能、運作速度快、本身較小,耗能較低等優(yōu)點，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、通信及日常生活中都具有廣泛的應(yīng)用，同時單片機(jī)的重要性也在不斷的提升。AT89C5仲片機(jī)的40只引腳可分為如下三類:（1） 20腳和40腳為電源引腳，19腳和18腳為時鐘引腳。（2） PSEN、ALEEA、RST四個引腳都為控制引腳。（3） P0端口、P1端口、P2端口、P3端口四個端口都為I/O口引腳。F面結(jié)合圖2介紹各引腳功能。19卜XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2,XTAL2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6，RSTP0.7/AD7F面結(jié)合圖2介紹各引腳功能。19卜XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2,XTAL2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6，RSTP0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10■PSENP2.3/A11■ALEP2.4/A12.EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15■P1.0P3.0/RXD.P1.1P3.1/TXDP1.2P3.2/INT0-■P1.3P3.3/TNTT■P1.4P3.4/T0■P1.5P3.5/T1P1.6P3.6/WRP1.7P3.7/RDU139D018938D137D236D335D434D533D632D7AT89C51圖2AT89C51芯片78161734K12'1011121314T529302122 23~2425_26 2728A1q4q5電源及時鐘引腳：（1） 電源引腳：VCC（Pin40）:正電源引腳，正常工作電壓為+5V;GND接地（為20引腳，此圖被隱藏）。（2） 時鐘引腳：XTAL1（19引腳）：片內(nèi)振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生器電路的輸入端，XTAL2（20引腳）為片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端?？刂埔_RST正常工作RST引腳是復(fù)位信號的輸入端在單片機(jī)的RST端加上高電平持續(xù)2個機(jī)器周期以上單片機(jī)即進(jìn)入復(fù)位工作方式，單片機(jī)在正常工作的情況下，RST引腳應(yīng)為不大于0.5V的低電平。ALE/PROG:ALE為低8位地址鎖存許可信號。PROG為輸入端，當(dāng)編程片內(nèi)Flash存儲器時，PROG引腳就會被當(dāng)做是編程脈沖的輸入端。PSEN:片外程序存儲器的讀選通信號。 PSEN引腳輸出脈沖為下降沿的時候，單片機(jī)就可以讀取外部程序存儲器。EA/Vpp：EA是允許外部程序存儲器訪問的控制端。3.I/O口引腳P0口：8位，漏級開路的雙向輸入/輸出端口。P1口：P1口為8位準(zhǔn)雙向輸入/輸出端口，而且有內(nèi)部上拉電阻。P1端口是專門為用戶設(shè)計使用的準(zhǔn)雙向輸入/輸出端口，當(dāng)P1端口當(dāng)做普通的I/O輸入的時候，應(yīng)該在P1端口的輸出鎖存器寫1。P2口：P2口為8位準(zhǔn)雙向輸入/輸出端口，也具備內(nèi)部上拉電阻。當(dāng)89C51芯片需要擴(kuò)展外部存儲器和輸入/輸出端口的時候，P2端口可以輸出高八位地址。當(dāng)P2端口當(dāng)做普通的I/O輸入的時候，應(yīng)該在P2端口的輸出鎖存器寫1。P3口：準(zhǔn)雙向輸入/輸出端口，并且有內(nèi)部上拉電阻。當(dāng)P3端口當(dāng)做普通的輸入/輸出輸入的時候，應(yīng)該在P3端口的輸出鎖存器寫1。P3口可以為AT89C51提供第二功能，如下表所示：表1P3口的第二功能定義引腳第二功能說明P3.0RXD串行數(shù)據(jù)的輸入口P3.1TXD串行數(shù)據(jù)的輸出口P3.2INT0外部中斷0輸入P3.3INT1外部中斷1輸入P3.4T0定時器0外部計數(shù)輸入P3.5T1定時器1外部計數(shù)輸入P3.6WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通輸出P3.7RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通輸出（二）模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片在單片機(jī)節(jié)水灌溉中用的是ADC0809E片，ADC0809芯片是八通路8位逐次逼近式的A/D轉(zhuǎn)換器；多路開關(guān)可以選通8個模擬通道，容許8路模擬量分時輸入，但都是共用1個A/D轉(zhuǎn)換器對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

q2q3q1VREF(-)VREF(+).VCCGND.CLOCK2-8LSBOUTPUTENABLE2-7EOC2-6START2-52-4.IN-72-3IN-62-2.IN-52-1MSB.IN-4.IN-3ALE.IN-2ADD-CIN-1ADD-B.q2q3q1VREF(-)VREF(+).VCCGND.CLOCK2-8LSBOUTPUTENABLE2-7EOC2-6START2-52-4.IN-72-3IN-62-2.IN-52-1MSB.IN-4.IN-3ALE.IN-2ADD-CIN-1ADD-B.IN-0ADD-A16U5121310◎147156818519420321122282327242625ADC08091711圖3ADC0809芯片IN7?INO是模擬量輸入通道，要求輸入的模擬量必須是單極性信號，并且電壓是0V到5V的范圍；對過小的信號需要放大；在A/D轉(zhuǎn)換過程中，輸入模擬量的值應(yīng)保持不變；ADDAB、C是三條地址線：A,B,C地址位從低到高，是用來選擇對應(yīng)的模擬通道。ALE是輸入端，即接收地址鎖存允許信號，只有在高電平的狀態(tài)下才能正常工作。START為模數(shù)轉(zhuǎn)換開始信號，當(dāng)脈沖是高電平時芯片復(fù)位，反之，貝U開始模數(shù)轉(zhuǎn)換。EOC貝為模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。OE是在高電平的狀態(tài)下才有效的輸出允許信號， 當(dāng)模數(shù)轉(zhuǎn)換停止時，OE端口輸入的信號只有在高電平的情況下，輸出三態(tài)門方可打開，接著數(shù)字量輸出。CLK為時鐘脈沖的輸入端。A、BC這3個地址位可以產(chǎn)生8種結(jié)果，通道選擇表如表2。表2通道選擇表CBA選擇的通道000IN。001IN1010IN2011INa100IN4101IN5110IN6111IN7

該系統(tǒng)只采用了輸入通道INO。ADC0809專換器的分辨率為8位，采用單一+5V供電，不需要進(jìn)行零點和滿度的調(diào)整。模數(shù)轉(zhuǎn)換器需要在外部控制啟動轉(zhuǎn)換信號才可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，ADC0809芯片使用脈沖進(jìn)行啟動模數(shù)轉(zhuǎn)換，想要啟動模數(shù)轉(zhuǎn)換器的控制轉(zhuǎn)換，只需要在START俞入引腳載入一個正弦脈沖信號，當(dāng)為上升沿的時候，對芯片進(jìn)行復(fù)位操作，當(dāng)為下降沿時，模數(shù)轉(zhuǎn)換器就開始進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換同時EOC言號輸出端處在低電平；當(dāng)模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束后， EOC變?yōu)楦唠娖?，就可以向主機(jī)發(fā)送信號，告訴主機(jī)可以讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量。三、硬件設(shè)計（一）時鐘電路89C51各功能部件的運行是以時鐘控制信號為基本準(zhǔn)則，按著一定的規(guī)律在運作。時鐘頻率、時鐘電路的質(zhì)量與單片機(jī)的速度、穩(wěn)定性質(zhì)有著一定的聯(lián)系。51單片機(jī)的內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，如圖 4可知引腳19是輸入端，引腳18為輸出端。選擇內(nèi)部方式，若想構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器從而產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖，就要在這兩個引腳之間連接石英晶體振蕩器與微調(diào)電容，在引腳外接晶體振蕩器就可以形成了內(nèi)部振蕩方式。C230pFC330pFX1IcrystalI$XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2.XTAL2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD530pFC330pFX1IcrystalI$XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2.XTAL2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6.RSTP0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10.PSENP2.3/A11.ALEP2.4/A12.EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15.P1.0P3.0/RXD.P1.1P3.1/TXD.P1.2P3.2/INT0■P1.3P3.3/INTT■P1.4P3.4/T0■P1.5P3.5/T1P1.6P3.6/WR■P1.7P3.7/RDU1191894AT89C511229ALE30 3T5678圖4時鐘電路38D13/D236D335D434D533D632D721222324—25 A1262728101112~T^"141516 q4~q539D0（二）復(fù)位電路復(fù)位是使單片機(jī)處于剛開始的狀態(tài)，也可以說是對之前操作的清零； 89C51的復(fù)位需要外部復(fù)位來完成；在正常運行情況下，就需要在89C51單片機(jī)的復(fù)位

引腳RST加上高電平，并且該高電平必須大于兩個機(jī)器周期，一個機(jī)器周期為12個時鐘振蕩周期，就可以使系統(tǒng)復(fù)位；復(fù)位并不影響內(nèi)部靜態(tài)存儲器的狀態(tài)，在系統(tǒng)上電的時候，RAM勺內(nèi)容也是不確定的。復(fù)位操作有兩種情況，即上電復(fù)位和手動（開關(guān)）復(fù)位。本系統(tǒng)采用上電復(fù)位方式。因為電容可用來儲能，所以在圖5中用電容來充電從而實現(xiàn)上電自動復(fù)位。電容相當(dāng)于斷因為電容充電十分迅速，當(dāng)電容兩頭電壓與電源電壓一樣的時候,電容相當(dāng)于斷路，RST引腳為低電平，程序正常工作。R1C1)Uf1kVCC4卜XTAL1,XTAL2RSTP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10.PSENP2.3/A11.ALEP2.4/A12R1C1)Uf1kVCC4卜XTAL1,XTAL2RSTP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10.PSENP2.3/A11.ALEP2.4/A12,EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15.P10P30/RXD.P11P31/TXDP12P32/INT0.P13P33/tNTT.P14P34/T0.P15P35/T1P16P36/WR,P1.7P3.7/RD19189212223242531262728101238151639DO38一D137一D236D33^D4■3^D533D632D729ALE-306|745131412'AT89C51圖5復(fù)位電路（三）數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展電路因AT89C51單片機(jī)內(nèi)部儲存較小，故在此設(shè)計中我選擇 6116外部數(shù)據(jù)存儲器來完成對51單片機(jī)的擴(kuò)展。如圖6所示，P2.3作為片選信號，A。、A、A是P2端口尋址選擇的數(shù)據(jù)單元。89C51單片機(jī)由于受引腳數(shù)的局限，P0端口不僅可以用作數(shù)據(jù)線使用，也可以作為低八位地址線使用，為了將二者很好的區(qū)分，需要在單片機(jī)的外部添加地址鎖存器，這該系統(tǒng)中我用了 74LS373,它是一種帶有三態(tài)門的鎖存器。當(dāng)ALE輸出下降沿時，74LS373的LE引腳接收到下降沿，數(shù)據(jù)存儲到鎖存器中，之后P0口作為數(shù)據(jù)總線使用。如圖6所示。反正，外部數(shù)據(jù)將會選通內(nèi)部鎖存器。

U8AT89C51圖6數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展電路（四）數(shù)據(jù)采集電路ADC0809是一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，逐次對8通路進(jìn)行比較的模擬輸入、8位數(shù)字量輸出。ADC080猱用的方法是逐次比較，從而完成模數(shù)轉(zhuǎn)換；供電電源是單一的+5V電壓。本設(shè)計只用到IN0這路輸入通道。ADC080酥取的是脈沖啟動轉(zhuǎn)換，只需要在START俞入引腳載入一個正弦脈沖信號，，當(dāng)為上升沿的時候，對芯片進(jìn)行復(fù)位操作，當(dāng)為下降沿時，模數(shù)轉(zhuǎn)換器就開始進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；當(dāng)模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束后，EOC變?yōu)楦唠娖剑涂梢韵蛑鳈C(jī)發(fā)送信號，告訴主機(jī)可以讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量，反之，開始時則為低電平。因為ADC080時內(nèi)無時鐘電路，所以需要外界提供時鐘電路，這里可以通過89C51單片機(jī)提供的地址鎖存允許信號ALE獲得,ALD觸發(fā)器二分頻后可給ALE提供時鐘電路；ALE引腳的頻率是單片機(jī)的1/6故為1MHz過D觸發(fā)器后為500kHz,在規(guī)定的范圍內(nèi)；一次模數(shù)轉(zhuǎn)換需要100us，脈沖啟動以后，100us之后就可以讀取數(shù)據(jù)。

由上可知8位數(shù)據(jù)輸出引腳可與數(shù)據(jù)總線直接連接，圖7中A、B、C與Q1、Q2Q3的連接方法，在這樣的連接情況下可選擇IN0-IN7中的一個通道。INO口將接收土壤濕度信號；AT89C51的P2.5作為片選信號，當(dāng)P2.5輸入為0時，WR和P2.5都為0,經(jīng)過或非門，得到一個高電平，ADC0809勺START和ALE都得到一個高電平，START對芯片進(jìn)行復(fù)位，ALE為高電平，可以對地址進(jìn)行鎖存。當(dāng)片選信號為1時，STAR■為低電平，開始進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換時間100us結(jié)束后,并將結(jié)果鎖存在74LS373當(dāng)片選信號為0時，OE并將結(jié)果鎖存在74LS373鎖存器中6J3K3K3.3K3.313.3KR53環(huán))5D4D3D2D1D3.3K23'FDS-1001612VCCVCCpJ■-10q2

q3

q126REF(-)REF(+)VCCGNDCLOCK2-8LSBOUTPUTENABLE 2-7EOC2-6START2-52-4IN-72-3IN-62-2IN-52-1MSBIN-4IN-3ALEIN-2ADD-CIN-1ADD-BIN-0鎖存器中6J3K3K3.3K3.313.3KR53環(huán))5D4D3D2D1D3.3K23'FDS-1001612VCCVCCpJ■-10q2

q3

q126REF(-)REF(+)VCCGNDCLOCK2-8LSBOUTPUTENABLE 2-7EOC2-6START2-52-4IN-72-3IN-62-2IN-52-1MSBIN-4IN-3ALEIN-2ADD-CIN-1ADD-BIN-0ADD-AU56522282425ADC080997432191829ALE3031W3W2、XTAL1XTAL2RSTP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10PSENP2.3/A11ALEP2.4/A12EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P1.0P3.0/RXDP1.1P3.1/TXDP1.2P3.2/INT0P1.3P3.3/INTrP1.4P3.4/T0P1.5P3.5/T1P1.6P3.6/WRP1.7P3.7/RDU137D234D533D632D7212228AT89C5139D038D1101112232425A1262736D335D4141516q417q513U7A74ALS02圖7數(shù)據(jù)采集電路（五）報警電路想燈發(fā)出黃光并報警則需要為了防止出現(xiàn)一些特殊情況，不能及時處理，所以需要一種可以提醒的裝置,我選擇了蜂鳴加光的報警電路。圖8中蜂鳴器一端與+5V相連，另一端與P1.1端口相連，當(dāng)想要報警時，程序需被清零，并可以用延時來控制報警的時間。要想燈發(fā)出黃光并報警則需要P1.2端口處于下降沿，這樣二極管才處于導(dǎo)通狀態(tài),才可以達(dá)到預(yù)想的目標(biāo)。U1U2BUZZERR2D1ALE2930311OK1237567U2BUZZERR2D1ALE2930311OK12375678vCChXTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2,XTAL2P0.3/AD3,RSTP0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P07/AD7.PSENP2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12.ALE.EAP2.5/A13.P10P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXD,P1.1P3.1/TXD,P1.2P3.2/INI0.P13P3.3/INTT,P14P3.4/T0P1.5P3.5/T1P16P3.6/WR.P17P3.7/RD"AT89C513938373635"TT333221~22~2324A1262728101112V3~141516 q417 q5圖8報警電路（六）LED顯示電路LED是發(fā)光二極管縮寫。LED顯示器由發(fā)光二極管構(gòu)成。常用的LED分為共陰極和共陽極。下圖9（3）為共陰極LED顯示器，當(dāng)a至dp那端有任一個為高電平時，二極管就會被點亮從而顯示相應(yīng)的段。圖 9（2）則與圖（3）相反，若想發(fā)光二極管亮，則要使其中任一個二極管的陰極為低電平則可以使相應(yīng)的段被^顯^示。

GNDgfabGNDedpaddp5e-g-c⑴LEDGNDgfabGNDedpaddp5e-g-c⑴LED數(shù)碼管⑵圖9LED數(shù)碼管,共陽極,共陰極共陽極共陰極N位LED顯示器由N個LED顯示塊組成。以此類推下圖則為3位LED顯示器。段碼線位選線圖103位LED顯示器的結(jié)構(gòu)原理圖位選線由LED的個數(shù)來控制，段碼線則為位選線的8倍。顯示字符的字型由段碼線控制，LED顯示位的亮與暗由位選線來控制。LED顯示器分為動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示，我選用的是動態(tài)顯示方式。多位 LED為了簡化硬件電路經(jīng)常與8位I/O口控制并聯(lián)，同時I/O線將控制各位的共陰極或共陽極。若想讓LED同時顯示同本位相應(yīng)的字符就要選擇動態(tài)顯示，在動態(tài)顯示下只有被選通的LED有字符出現(xiàn)，其余都處在關(guān)閉的情況下。

D10DPY_OVERFLOW圖11LED顯示電路81C55用來擴(kuò)展I/O接口便于LED的顯示，PA口輸出段碼，就是要顯示數(shù)據(jù)的代碼，PC口輸出位碼，也就是控制某一個時候一個數(shù)碼管顯示，其余數(shù)碼管不顯示。圖中LED為共陰極顯示器，PC端口連接位選線，選一個LED亮，然后傳送地址選擇LED的段碼線，就可以顯示數(shù)據(jù)。四、軟件設(shè)計在程序設(shè)計中，主控模塊負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)并送至4位1體的數(shù)碼管顯示器上，判斷是否需要灌溉，以及執(zhí)行相應(yīng)的子程序，完成灌溉的功能。系統(tǒng)軟件主要由主程序設(shè)計，采樣子程序設(shè)計，數(shù)據(jù)處理程序，顯示子程序等組成。（一）主程序設(shè)計主程序主要的任務(wù)就是判斷土壤是否缺水，接通電源之后開始工作，開始后輸入一個設(shè)置好的值，將土壤濕度傳感器收集到的信號發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過處理后會得到一個新的數(shù)據(jù)，將所得數(shù)據(jù)與之前設(shè)定好的值比較，如果比預(yù)定值大則表示土壤無需灌溉，反之，則表示土壤需灌溉。

開始（二）數(shù)據(jù)處理1.采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換本部分主要是對所采集的數(shù)據(jù)消除誤差，在單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，輸入信號總難免受到一些干擾，然而A/D輸送給單片機(jī)的數(shù)據(jù)也將存在誤差，為了盡可能的消除這種誤差，我選擇了數(shù)字濾波法。數(shù)字濾波法是用軟件來完成的，通過改變程序的運行參數(shù)來改變其濾波特性。

圖13數(shù)字濾波程序流程圖2.A/D轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換器,A/D轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換結(jié)束后讀取數(shù)據(jù)并與設(shè)定值相比，若大于則結(jié)束，否則將不斷的循環(huán)直至滿足條件。

圖14A/D轉(zhuǎn)換流程圖圖14A/D轉(zhuǎn)換流程圖（三）LED動態(tài)顯示本部分是將單片機(jī)處理的數(shù)據(jù)顯示在4位1體的數(shù)碼管顯示器上，便于判斷是否需要灌溉，通過LED動態(tài)顯示系統(tǒng)電路選中最左邊的數(shù)碼管，以此類推。下表為TAB中有效的字型碼：表3LED顯示段碼字型共陽極段共陰極段字型共陽極段共陰極段0COH3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHB83H7CH3B0H4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF84H71H7F8H07H空白FFH00H880H7FHP8CH73H顯示子程序后51單片機(jī)初始化，顯示緩沖區(qū)末地址，接著顯示數(shù)碼管的個數(shù)及位選字并送入51單片機(jī)，然后顯示下一個單元，4位數(shù)碼管若顯示完則循

環(huán)使用，反之則左移一位，指向下一位，直到最右邊圖15LED動態(tài)顯示流程圖結(jié)束語該項研究在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉是比較普及的，節(jié)水是比較貼近生活的，該項研究是比較有使用價值的。該設(shè)計不僅可以對農(nóng)作物及時補水，也節(jié)約了水資源。系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)系統(tǒng)完成對土壤濕度信號的采集、處理、顯示以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制等功能；讓我對51單片機(jī)、6116芯片、數(shù)據(jù)的擴(kuò)展、I/O口的擴(kuò)展有了進(jìn)一步的了解與學(xué)習(xí)。通過本論文我對模糊算法、土壤濕度傳感器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)、報警等也有了初步的了解。深刻的體會到在這高科技的時代，科技已經(jīng)滲透到了各個領(lǐng)域，并且更新的非常迅速，因此我們在合理的利用科技時，應(yīng)該不斷的創(chuàng)新。參考文獻(xiàn)信松肚.節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].食品研究與開發(fā)，2010.張毅剛，彭喜元.單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.王吉星，孫永遠(yuǎn).土壤水分檢測傳感器的分類和應(yīng)用[J].南京日報，2011.畢海婷，任大偉.單片機(jī)控制的節(jié)水澆灌系統(tǒng)研究[J].赤峰學(xué)院學(xué)報，2013.賴強(qiáng)盛.汽車空調(diào)模糊控制[J].客車技術(shù)與研究，2004.李季.家用電器模糊控制器的研究與設(shè)計[J].信息技術(shù)，2007.于建勇.淺談時鐘電路在單片機(jī)中的作用[J].硅谷，2011.陳忠平.基于Proteus的51系列單片機(jī)設(shè)計與仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.李健.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的數(shù)字濾波處理[J].安慶師范學(xué)院學(xué)報，2009.蘭云志.智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)設(shè)計[J].四川理工學(xué)院，2013.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[J].學(xué)術(shù)問題研2010.李學(xué)禮.基于Proteus的8051單片機(jī)的實例教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.史嘉權(quán)，戴梅萼.微型計算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用.第四版[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.楊鋒.節(jié)水灌溉智能控制[J].電子信息學(xué)院，2012.沈德金，陳粵初.單片機(jī)接口電路與應(yīng)用程序?qū)嵗齕M].北京：航空航天大學(xué)出版社，2008.VCC附錄一原理圖卞10R9?卞8\R7flR4[13.3<:3K3<3.33.3〈3.3R53.3KR33.3KD7D6D5D4)3D2)1 )01FD2S-100D03D0Q0D14D1Q1D27D2Q2D38D3Q3D413D4Q4D514D5Q5D617D6Q6D/18D7Q7J.[L fOE■IALE1-U825o91619LEW1W2W3VCVREE(-).VREF(+).VCCGNDCLOCK2-8LSBOUTPUTENALE 2-7.EOC2-6.STAFT2-52-4IN-72-3IN-62-2.IN-52-1M出TIN-4?IN-3ALEIN-2ADD-CIN-1ADD-B.IN-0ADD-AU51318D4542212823242625ADC0809~1TD115D2q1-6q29q3711VCC_、TO~19D5~2O^D6~21D774LS3731312D09D0A0D110D1A1D211D2A2D313D3A3D414D4A4D515D5A5D616D6A6D717D7A7A8A9A10CEOEWEU26116876■54321737719D10DPYOVEREOWC2430pE—X1.—CRYSTALC3j'OuEVCC30pEC1U2BUZZERR2D110KDIODE*XTAL1P0.0AD0P0.1/AD1P0.2AD2XTAL2P0r/AD3P0.4AD4P0.5AD5RSTP0.6AD6P07/AD7P2QA8P2.1/A9P2.2A10PSNP2卻A11AIEP24A12EAP2.5A13P2.8A14P2./A15P1.0P3.0RXDP1.1P3.1/TXDP1.2P3.^INT0P13P33麗P34T0P14P1.5P3TT1P1.6P3.6WRP1.7P3.7/FDU11939DO38D137D21836D335D434D533D6932D7212223292427283124135148AT89C5117q￡A126126710111516ALE3031VCC18q5q40.BE.0.12ALE1GPD12141618U4AD[0..7]ALECSRDWRIO/MA17RST4TIN81C55U7A10q1RES74LSC274A5S022U6A5q3123|U32OI1OI2Y32A32Y22A22Y12A12Y02A01Y31A31Y21A21Y11A11Y01A0118171364274LS省1PA[0..7]PB[0..7]pqo..5]1314Tou^-6-VCC附錄二源程序;IN0;IN1

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;IN1ADTURN1EQU2CHLINEADROEQU37HLINEADR1EQU38HLINEADREQU39H;HUMIDEQU3BH;BCDADREQU3CH;HUMADREQU3DH;TIMEADREQU3EH;T100USEQU256-50;Cl00USEQU3FHSHOWADREQU40H;ORGOOOOHSJMPSTARTORGOOOBH;LimpTOINTORG0023H;LimpSERVEORG0050HSTART:MOVSP,#50H;MOVHUMADR,#OFFHSETBOD3H;SETSOD4HMOVR0,#HUMADRCLROD3H;CLROD4HMOVTMOD,#22H;MOVTH1,#OF3HMOVTL1,#OF3HMOVSCON,#50HMOVPCON,#80HMOVDPTR,#7FF8HMOVA,#4DHMOVX@DPTR,ASETBTR1SETBEASETBESRUN:LCALLAD;AD:MOVR0,#ADTURNOMOVR6,#OBHADLOOP:MOVDPTR,#OBFF8H;GOON:MOVX@DPTR,AMOVR7,#OAOH;DLAY:NOPNOPNOPNOPNOPDJNZR7,DLAYMOVXA,@DPTRMOV@R0,INCRODJNZR6,ADLOOPSJMPADRETLCALLMAOPAO;MAOPAO:MOVR1,#ADTURNOMOVR5,#OAHCLROOHFILTER:MOV3CH,@R1INCR1MOVA,@R1CLRCSUBBA,3CHJNCNEXTMOVA,@R1MOV@R1,3CHDECR1MOV@R1,AINCR1SETBOOHNEXT:DJNZR5,FILTERJBOOH,MAOPAOMOVLINEADRO,26HRETLCALLTURN;MOVA,HUMID;MOVSBUF,ALCALLTWOSEC;LCALLBCDTURN;BCDTURN:MOVSHOWADR+3,#00HMOVB,#100MOVA,HUMIDDIVABMOVSHOWADR+2,AMOVA,#10XCHA,BDIVABMOVSHOWADR+1,AMOVSHOWADR,BRETLCALLSHOW;MOVDPTR,#7FF8H;MOVA,#4DH;MOVX@DPTR,A;SHOW:CLROD3HSETBOD4H;MOVR4,#OFFHSHOWSTART:MOVR0,SHOWADR+3MOVR1,#4;SHOWLED:MOVR6,#20HMOVR7,#00H

DIR1:MOVA,#00H

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