自動(dòng)澆花系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

題目自動(dòng)澆花系統(tǒng)的設(shè)計(jì)系別電子信息科學(xué)與技術(shù)班級(jí)xxx姓名ｘｘx學(xué)號(hào)１２4６３32ｘx答辯時(shí)間2016年5月ｘxxx大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院XXX大學(xué)本科生畢業(yè)論文目錄TOC\o＂1-4＂\h＼z\uHYPEＲLIＮK１自動(dòng)澆花器的研究現(xiàn)狀?PＡGERＥF_Toc4４９5241６9\h2HＹPERLINＫ２系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究方法和手段?PAＧEREF_Toc４４95241７０\h２HＹPERLINK\ｌ"＿Tｏc４４９５24171"3系統(tǒng)硬件簡介 PAＧERＥF_Ｔｏc4４9５2４171\ｈ２HYＰERLＩNK＼l"_Toｃ4４9524172"3.1單片機(jī)的最小化系統(tǒng) １7２\h2HYＰERLIＮＫ\l＂_Toｃ449５2４173"3.１.1AT89C51單片機(jī)的基本組成 PAGＥREF_Toｃ4４95２４173\h３HYPEＲLINK3.1.２ＡT８９C51單片機(jī)的存儲(chǔ)器 PAGEREF＿Toc４49524174＼ｈ3ＨYＰEＲLINＫ＼ｌ"_Ｔoｃ4495２4175"3．1.３振蕩電路和時(shí)鐘 PAＧEREF_Tｏc４４9524１7５\h4HYPERLＩNK\ｌ"_Tｏｃ４４９52４176＂3.2ＬCD1６0２簡介?PＡＧEREF＿Ｔoc44９52417６\h５HＹPERLIＮＫ\l＂_Toc44952４17７＂3.2.１LCＤ１602的基本參數(shù)及引腳功能 PＡＧEＲＥF_Ｔｏc4４95２4177\ｈ5HYＰERLINK3.3ＡＤC0832的簡介?４4９5２４178\h7ＨYPERLIＮK\ｌ"_Toc44952４179"３．3．1ＡDC靜態(tài)特性 PAGEREＦ＿Ｔoc449524179＼h8HＹPEＲLINK＼ｌ"＿Ｔoc4４9524180"3．3.2AＤＣ動(dòng)態(tài)特性 PAGEREＦ_Toｃ449５24１80＼h８HYPＥRＬＩNＫ\ｌ"＿Tｏc4４9５2418１"3．3.3ADC性能測(cè)試?PＡGEREF＿Toc４4952４１81\ｈ9ＨYPEＲLＩNK３.３．４常用ADC芯片概述?PAGＥＲEF_Tｏｃ44９5２4182\ｈ９HYＰERLＩNＫ\l＂_Toｃ4４９524１８3"3.3.5ADC０８32模數(shù)轉(zhuǎn)換原理及主要技術(shù)指標(biāo) PAGEREＦ_Ｔoc449524１8３\h10HＹPERLINK＼l"_Tｏｃ449５24184"3.3.６主要特性 PAGERＥF＿Toc４49５24１84\h１0ＨＹPERLINK\ｌ"_Ｔoc４49５24185＂3．3．7內(nèi)部結(jié)構(gòu)?PＡGEREF_Toc4495241８５\ｈ10ＨYＰＥRＬＩＮK３.3.１0ADC0832與單片機(jī)的接口電路?PＡＧEREF_Toc4495２４１８8\h１１HYPEＲLINK3.4土壤濕度檢測(cè)模塊?PＡGEＲEF_Toc4４９52４１８９\h１2HＹＰERLIＮK\ｌ＂＿Toc44９5２４19０＂3.4．1比較器ＬM３９３?PＡＧＥREF_Toｃ４495２4190\h1３HＹPEＲＬINK\l"_Toｃ4４9５24191＂３.４.１.1LM39３主要特點(diǎn):?ＰＡGEＲEＦ＿Tｏc44９524191＼h13ＨYＰERLINK3.4.1．2LＭ393引腳圖及內(nèi)部框圖 PAGEREＦ_Toc449５24192\h13HYＰＥRＬIＮK3.5報(bào)警及電機(jī)驅(qū)動(dòng)?PＡGEREF_Ｔoc4４9524193＼ｈ15HYＰERLINK\l＂＿Toc4４９52４194"4軟件設(shè)計(jì)?PAGEREF_Tｏc４４9524194\h15ＨYＰＥＲLINK\l"_Toc449524195"4.１主程序流程圖?PＡGEREＦ＿Ｔoc４495２４19５\h15HＹＰＥRLINK\l＂_Toc449524196＂4.2顯示模塊?PＡGEREF_Tｏc449524１96\ｈ18HYPERLＩNＫ\l"_Toc449524197"4．3AD轉(zhuǎn)換模塊 PAGERＥF_Ｔoc4４9５２41９7\h19ＨYPＥRＬＩNK＼l"_Ｔoｃ４49５２41９8"4．4濕度檢測(cè)模塊?PAGEＲＥF_Toc4４952419８\h2０HYPERLIＮK5.結(jié)論 PAGEREＦ_Ｔoc449５24199＼h2１HYＰEＲLＩNK謝辭 PAGＥRＥＦ_Toc44952４200＼h24HYＰERLＩNＫ＼ｌ＂_Toc449５24201"附錄1原理圖 ＰAＧEＲＥF_Toc44９524201\h2５HYPEＲLIＮK\ｌ"＿Toc44９52４2０２＂附錄2參考程序 PAＧＥＲEF_Toｃ4４95２4２0２\h2６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)輸出一個(gè)信號(hào)控制停止?jié)菜?。這樣可以幫助人們及時(shí)地給心愛的盆花澆水。關(guān)鍵詞：AＴ８9Ｃ51；濕度的采集與顯示；LＥDDesignofｐoｔtedflowｅｒssauｔｏmaticwatｅriｎgsyｓtｅmxxｘxxxxｘxTuｔｏr:ｘxxxｘxAbstract:ThisｄｅｓigniｓthｅautoｍaticwateringsystｅmAT8９C5１ｂasedonMCUａｎdAＤC０832.ThｅdｅsｉgnoftｈecircuｉtｃontａｉnsthｅｍaｉnfunctioｎsｏfhumidiｔｙａcquiｓｉtｉｏｎａndADcoｎversion．WaterｉｎｇpartｏfautomaticwaterｉngsystemdesignisthｒougｈtｈeupｐeraｎdｌoｗeｒlimｉtsｏfmicrｏcｏｎtrolleｒpｒogrammingwaterｉngｖalｕｅanｄiｎduｃtｉoｎcircｕiｔiｎtoＭCＵｓoiｌmoiｓｔurｅcomｐaｒedｔｏｔhｅvaｌues，whenｔhelowｅｒlimiｔvａlue,theouｔｐutofthｅsｉngｌeｃhipaｓiｇｎａltocontrolthewatering,ａbｏvｅtｈｅｕppｅrlｉｍｉtagainｂｙtheMCUｏutputasｉｇnａｌcontｒolstopwatｅring.Thiｓwａt(yī)ercａｎｈelppeｏｐleiｎatimelymanｎerｔｏｔhebelｏvｅdflｏwer.Ｋeyｗoｒｄｓ:AＴ89C51；Hｕｍidｉtyacquisitiｏnanddｉsplaｙ;LＥD?1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)盆花可以通過光合作用吸收二氧化碳，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。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。花草生長的問題大多數(shù)以上是由花兒澆灌不及時(shí)引起的;好不容易種植很長時(shí)間的花草,因?yàn)闈菜患皶r(shí)或者長勢(shì)不好,用來美化室內(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)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。3.1．1AT89C51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)器RAM，21個(gè)特殊功能寄存器SFR，3KB片內(nèi)程序存儲(chǔ)器FlashROM,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3-1-1ＡT８9C５1單片機(jī)的基本組成3.１.2AＴ89C51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。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CＰU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,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。3.2LCD16０2簡介３.2.1LCD160２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，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別，兩者尺寸差別如圖3-2-1所示。圖3-2-１ＬCＤ１602主要技術(shù)參數(shù):

容量:16×2個(gè)字符芯片工作電壓：4．5—５.5V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引腳功能說明:引腳接口說明表３-2-1編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明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。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)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”,使用時(shí)可以通過一個(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為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作,低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和Ｒ／W共同為低電平時(shí)可以寫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7～14腳:D０~Ｄ7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)過程：延時(shí)15ｍS寫指令38H(不檢測(cè)忙信號(hào)）延時(shí)5mＳ寫指令38H(不檢測(cè)忙信號(hào))延時(shí)5ｍS寫指令３8Ｈ（不檢測(cè)忙信號(hào)）以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測(cè)忙信號(hào)寫指令３8H:顯示模式設(shè)置寫指令０8H：顯示關(guān)閉寫指令0１H：顯示清屏寫指令06Ｈ：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置寫指令0CＨ:顯示開及光標(biāo)設(shè)置3.2.2顯示模塊采用1602液晶顯示接口電路圖3-２-2１6０2液晶顯示接口３.3ＡＤＣ0８32的簡介ADC08３2其實(shí)就是美國國家半導(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。是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的８位通用A／D芯片。圖3-3ADC08３2引腳圖3.3.1ADC靜態(tài)特性ADＣ的靜態(tài)特性是指其與時(shí)間特性無關(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。3.3.2A高速ADC的動(dòng)態(tài)特性是指輸入為交變簡諧信號(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、采集時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間是指從信號(hào)開始轉(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)DC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)碼的中心值來度量的。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）。3．3．３ADC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)換器是用來通過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、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)。３.3.5ADC０83２模數(shù)轉(zhuǎn)換原理及主要技術(shù)指標(biāo)ADＣ0832是美國國家半導(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通道多路開關(guān),它能夠根據(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)中的任何一個(gè)進(jìn)行Ａ/D轉(zhuǎn)換。這是目前國內(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?？刂贫恕＃常┺D(zhuǎn)換時(shí)間為100μs(時(shí)鐘為6４０kＨz時(shí))，1３０μs(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0~+5V,不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。6）工作溫度范圍為-４0～＋85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路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型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。下面說明各引腳功能。IN０～I(xiàn)Ｎ7：8路模擬量輸入端。2-1~２-8:8位數(shù)字量輸出端。ＡDDA、ADＤB、ADDC:3位地址輸入線，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。GＮD:地。３.3.9ＡＤＣ0８32的工作過程首先輸入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)楦唠娖剑甘続／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,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)換其來說，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128μs,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。３.3.10ＡDC08３２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所示圖3-３-１0ADC0832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，可長期埋設(shè)于土壤和堤壩內(nèi)使用，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口用來采集電壓壓值,當(dāng)土壤濕度少時(shí)，探針間電阻接近無窮大，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用來看電路是否接通，L２濕度小（AC值大）滅，濕度大（ＡC值小)亮。土壤的濕度是由ＡDC0832進(jìn)行模擬并送入單片機(jī)，通過單片機(jī)的I/O口把檢測(cè)到的土壤濕度值用LCＤ顯示出來。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),水泵開始運(yùn)行然后開始澆水。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LM39LM3９3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:2～３６V,雙電源:±1～±18V；(2)消耗電流小，Icc=０.8mＡ;(3)輸入失調(diào)電壓小，ＶIＯ＝±２mV;(4)共模輸入電壓范圍寬，Vic=0～Ｖcc-1.5V；

（5）輸出與ＴＴＬ,DＴL,MＯS，ＣMOS

等兼容;

3.4.１.2LM3９３引腳圖及內(nèi)部框圖圖3-4-１ＬM3９3引腳圖及內(nèi)部框圖LM3９3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輸出端1OUT15正向輸入端21N+（2)2反向輸入端１1N-（１)6HYPＥRLINＫ"ｆiｌｅ:///E：/cｈuli/www.838dｚ．ｃｏｍ／indeｘ.html"反向輸入端21N－(２)3正向輸入端１1N+（1)7輸出端2OUＴ24地GND8電源VCCLM3９3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36VHＹPERＬIＮK"fｉｌe:///E:／chuｌi/ｗ/index.htmｌ＂差模輸入電壓VIＤ±3６V共模輸入電壓VI－０.3~VCCV功耗Pd570mW工作環(huán)境溫度Ｔopr０tｏ＋７0℃貯存溫度Tsｔｇ-6５to150℃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),輸出電壓過渡的間隙.電源加旁路濾波并不能解決這個(gè)問題，標(biāo)準(zhǔn)PC板的設(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1.0~10mV)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,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2.0~30V無關(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)可以使程序看起來清晰明了，便于閱讀以及調(diào)試。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。

主函數(shù)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。開始開始結(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wrｉte_ｃom1602命令函數(shù)cｌocｋ_h_ｌ報(bào)警函數(shù)write＿data1602寫數(shù)據(jù)函數(shù)key_ｗｉｔh按鍵處理顯示函數(shù)4.2顯示模塊首先初始化160２顯示,接著顯示測(cè)試出的值,在通過按鍵調(diào)節(jié)顯示濕度的上下限的值。開始開始結(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4.3AD轉(zhuǎn)換模塊開始轉(zhuǎn)換CS=0開始轉(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4－３-1AD轉(zhuǎn)換模塊附上ＡDC0832時(shí)序圖如圖４-3－2圖4-3－２ＡDＣ08３２４.4濕度檢測(cè)模塊通過傳感器測(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)就開始澆水，反之則停止?jié)菜?。開始停止開始停止?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Ｉ畹男∠到y(tǒng)，但也讓我明白了很多設(shè)計(jì)上應(yīng)該注意的問題,比如實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性以及安裝問題等。?５．1實(shí)物展示

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謝辭光陰似箭，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，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深深的敬意!在論文即將完成之際，我的心情無法平靜,從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成,有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠摯的謝意!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，伴我度過許多快樂時(shí)光。和他們?cè)谝黄鸲冗^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,正是你們的無私愛心和殷殷期盼使得我終于能夠走到今天,你們永遠(yuǎn)健康快樂就是我最大的心愿。附錄1原理圖?附錄2參考程序/*****＊******＊讀數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)*＊＊＊*＊***＊**＊**／unsignｅdcharaｄ0８３2read(bitSGL，bｉtOＤD){?unｓignedchａri=０，value=0,vａlue1=0; ???SCＬ=0；??DO＝1; ?ＣＳ=０; ?//開始??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；ｉ<８；ｉ+＋) {? ?SCL=0;???ＳCＬ＝1;//開始從第四個(gè)下降沿接收數(shù)據(jù) ? vａｌue<<＝1; ?if(ＤO) ???ｖalｕe＋+;? ? }??for（i=0;ｉ<８;i++) ?{ ??//接收校驗(yàn)數(shù)據(jù)? ｖalue1>>＝1; ? if(ＤO) ?? vaｌｕｅ1＋=0x8０；? 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0 ???ｒeｔurnvａluｅ;?returｎ0;}/＊*****＊*****＊定時(shí)器0初始化程序*＊*****＊***＊＊**/vｏidtiｍe_iniｔ()?{ EＡ=１； ?//開總中斷?ＴＭOD=0Ｘ０1;?／／定時(shí)器０、定時(shí)器1工作方式１ EＴ0＝1; //開定時(shí)器0中斷 ＴＲ０=1;? /／允許定時(shí)器0定時(shí)}/**************＊**＊**獨(dú)立按鍵程序＊****＊＊**********/ucｈarkey＿can； //按鍵值vｏiｄkey() /／獨(dú)立按鍵程序{ ｓtatiｃuchａrkｅｙ_nｅｗ; keｙ＿can=2０;//按鍵值還原?P3|=0xf０; ｉｆ((P３&0xf０)!=0xf0） ?//按鍵按下?｛ delaｙ_１ｍｓ(１);? //按鍵消抖動(dòng) ?if(（(P3&0xf0)!＝0xf０)&&(key_ｎew=＝1）)??｛ ?? //確認(rèn)是按鍵按下? kｅy_new=０;? ?swiｔch(P3&0xf0)?? { ? case０xe０：ｋeｙ_can=4；break；?//得到k1鍵值 ? ?cａse0xd0:ｋｅy_can=３;breａk; /／得到k２鍵值 ? case0xb0:key_can=2;breａk; ／/得到k3鍵值 ? caｓe０x７0:kｅy_ｃａn=１;breaｋ; /／得到k4鍵值 ?} ?} ? } else? key_new=1; }／＊***＊*****＊*****按鍵處理顯示函數(shù)*＊**＊********＊＊/vｏidkeｙ＿with(){?if(ｋｅy_cａn==１)?／/設(shè)置鍵 {? menu＿1++; ｉｆ(ｍenu＿１>＝3） ?｛ ??menｕ_1=0;?? ｉｎiｔ_1602（);//初始化顯示??} } ｉｆ（meｎu＿１=＝1)???//設(shè)置濕度上限 { if（key_can=＝