基于單片機(jī)智能澆花系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PAGEPAGE1目錄1.緒論 21.1系統(tǒng)工作原理 11.2系統(tǒng)模塊 11.3系統(tǒng)操作界面及其操作過程 11.3.1系統(tǒng)操作過程 22.部件的選擇 32.1芯片的選擇 32.2繼電器的選擇 32.3閥門的選擇 32.3.1電磁閥的選擇 33.硬件設(shè)計(jì) 43.1設(shè)備的結(jié)構(gòu) 43.1.1中央處理單元 43.1.2LED顯示部分 43.1.3電磁閥部分 43.1.4按鍵部分 43.1.5指示燈部分 43.2總電路設(shè)計(jì)圖 53.3AT89C51單片機(jī)電路 63.4晶振電路 73.5復(fù)位電路 93.6按鍵電路 103.9LED顯示電路 113.10電磁閥電路 124.軟件設(shè)計(jì) 134.1系統(tǒng)組成 134.2消抖流程及程序 144.3總流程及程序 164.4按鍵處理總流程及程序 184.5工作中的處理流程 205.結(jié)論 21參考文獻(xiàn) 23AT89C51基于單片機(jī)智能澆花系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要:本設(shè)計(jì)是通過AT89C51單片機(jī)采用匯編語言進(jìn)行編程，在LED液晶屏上實(shí)現(xiàn)小時，分，秒的顯示;并利用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)計(jì)時，定時功能，同時通過7個按鍵開關(guān)和3個指示燈來實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和調(diào)節(jié)功能、澆花間隔時間的設(shè)定、澆水持續(xù)時間的設(shè)定、單片機(jī)對電磁閥的自動控制。根據(jù)用戶設(shè)定的時間順利的完成澆花任務(wù)。關(guān)鍵詞：單片機(jī)，控制，顯示，電磁閥3.硬件設(shè)計(jì)3.1設(shè)備的結(jié)構(gòu)整個自動澆花設(shè)備的結(jié)構(gòu)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。3.1.1中央處理單元CPU選用AT89C51，用其來對整個系統(tǒng)進(jìn)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(jì)算并傳輸?shù)絃ED顯示器上從而實(shí)現(xiàn)時間的調(diào)整設(shè)定；（3）接受時間芯片DS1302的定時數(shù)據(jù)；（4）實(shí)現(xiàn)電磁閥的控制，從而使設(shè)備一切工作順利進(jìn)行；3.1.2LED顯示部分作為設(shè)備的顯示器，此設(shè)備部分應(yīng)該根據(jù)單片機(jī)的控制正確的做出顯示，從而使整個設(shè)備處于正常的工作狀態(tài)。3.1.3電磁閥部分電磁閥部分是本設(shè)備的執(zhí)行設(shè)備，是本設(shè)備順利執(zhí)行工作的必要部分。3.1.4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(fù)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(diào)按鍵，下調(diào)按鍵，左右調(diào)節(jié)按鍵，工作按鍵。3.1.5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(shè)定時間間隔和持續(xù)時間。3.2總電路設(shè)計(jì)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(fù)位電路，按鍵設(shè)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分工合作，能夠使得系統(tǒng)具有顯示功能，并且具備鍵盤調(diào)整功能，同時能夠?qū)﹄姶砰y進(jìn)行有效的控制。從而使設(shè)備順利的進(jìn)行工作。3.3AT89C51單片機(jī)電路圖4.2單片機(jī)電路AT89C5單片機(jī)的RST引腳連接復(fù)位電路，P2.7引腳連接電磁閥電路，P1.0～P1.7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，P2.5～P2.7引腳連接放大電路從而和P0.0～P0.7引腳一起控制LED顯示電路。3.4晶振電路圖4.3晶振電路AT89C51單片機(jī)芯片內(nèi)部設(shè)有一個反相放大器所構(gòu)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(nèi)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。圖a：上電復(fù)位電路圖b：按鍵復(fù)位電路圖4.4AT89C51單片機(jī)的復(fù)位電路3.5復(fù)位電路本設(shè)計(jì)采用的復(fù)位電路包括兩個方面：上電復(fù)位電路（圖a），按鍵復(fù)位電路（圖b）。a：上電復(fù)位電路：它是利用電容充電來實(shí)現(xiàn)復(fù)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(jī)器周期時，系統(tǒng)自動能實(shí)現(xiàn)正常復(fù)位。b：按鍵復(fù)位電路：當(dāng)要系統(tǒng)自動復(fù)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(fù)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(jī)器周期時，系統(tǒng)自動能實(shí)現(xiàn)正常復(fù)位。3.6按鍵電路4.5按鍵電路系統(tǒng)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(diào)節(jié)按鍵；S5“+”調(diào)節(jié)按鍵；S6“-”調(diào)節(jié)按鍵，本系統(tǒng)采用獨(dú)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)。3.9LED顯示電路圖4.8LED顯示電路系統(tǒng)采用兩個LED7段發(fā)光顯示器DpyAmber-CA，DpyAmber-CA是共陽極的LED顯示器，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(jī)的P0.0～P0.7八個接線口決定，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,P0.3～P0.7接線口置為0.7段字形碼表：（由于系統(tǒng)只需要顯示0～9十個數(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03FHC0H106HF9H25BHA4H34FHB0H466H99H56DH92H67DH82H707HF8H87FH80H96FH90H根據(jù)上面的7段字形碼表可以進(jìn)行編碼，從而控制數(shù)碼管的顯示。3.10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(jī)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(dāng)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(guān)作用可以控制設(shè)備或者傳送邏輯電平信號。在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中選用了動合觸電開關(guān)，使繼電器在失電狀態(tài)下保持?jǐn)嚅_的狀態(tài)，然而在得電的狀態(tài)下保持閉合狀態(tài)。即當(dāng)Q3基極得到一個高電平則繼電器開關(guān)立即閉合，在處于低電平時繼電器開關(guān)保持?jǐn)嚅_狀態(tài)。當(dāng)繼電器的開關(guān)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(shè)備開始澆水。當(dāng)繼電器的開關(guān)斷開時，則電磁閥不工作，設(shè)備也不工作。4.軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)組成本系統(tǒng)共需要8個存儲單元：1：當(dāng)指示燈一亮，數(shù)碼管1選中時，經(jīng)過“+”，“-”調(diào)節(jié)按鍵調(diào)節(jié)過的顯示數(shù)字存儲與(41)H,其相應(yīng)的PO值存儲與（40）H。2：當(dāng)指示燈一亮起，數(shù)碼管2選中時，經(jīng)過“+”，“-”調(diào)節(jié)按鍵調(diào)節(jié)過的顯示數(shù)字存儲與(61)H,其相應(yīng)的PO值存儲與（61）H。3：當(dāng)指示燈二亮起，數(shù)碼管1選中時，經(jīng)過“+”，“-”調(diào)節(jié)按鍵調(diào)節(jié)過的顯示數(shù)字存儲與(51)H,其相應(yīng)的PO值存儲與（51）H。4：當(dāng)指示燈二亮起，數(shù)碼管2選中時，經(jīng)過“+”，“-”調(diào)節(jié)按鍵調(diào)節(jié)過的顯示數(shù)字存儲與(71)H,其相應(yīng)的PO值存儲與（71）H。引腳功能程序入口地址標(biāo)號功能程序元器件（接口）元器件代號P1.1P11PROM11S6"-"調(diào)節(jié)按鍵P1.2P12PROM12S5"+"調(diào)節(jié)按鍵P1.3P13PROM13S4左右調(diào)節(jié)按鍵P1.4P14PROM14S3切換按鍵P1.5P15PROM15S2工作按鍵P2.0P20DS1指示燈一P2.1P21DS2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4.2消抖流程及程序?yàn)榱舜_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認(rèn)為此按鍵確實(shí)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(rèn)為此鍵確實(shí)松開了。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；程序：START:MOVA,#0FFH；輸入時先置P1口全為1MOVP1,AMOVA,P1；鍵狀態(tài)輸入JNBACC.1,P11；1號按鍵按下轉(zhuǎn)P11標(biāo)號地址JNBACC.2,P12JNBACC.3,P13JNBACC.4,P14JNBACC.5,P15SJMPSTART；無鍵按下，返回P11:LCALLDELAY；延遲，從而消除抖動LCALLDELAYJNBACC.1,PROM11；再次判斷鍵是否按下，避免抖動引起的錯按LJMPSTARTPROM11:LJMPSTART；S6按鍵的確按下，進(jìn)行S6按鍵處理注：P11為S6功能程序入口地址標(biāo)號；PROM11為按鍵S6的按鍵功能程序，這邊省略。4.3總流程及程序開關(guān)復(fù)位按下電源開關(guān)按下開關(guān)復(fù)位按下電源開關(guān)按下上電初始化讀鍵盤鍵盤處理圖5.2總流程當(dāng)電源開關(guān)按下，系統(tǒng)上電；當(dāng)復(fù)位開關(guān)，系統(tǒng)恢復(fù)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”相應(yīng)的程序?yàn)椋篗AIN:MOV30H,#00H；(30H)單元主要是為了處理按鍵5、按鍵6的加減問題MOV40H,#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00HMOV41H,#OOHMOV50H,#OOHMOV51H,#OOHMOV60H,#OOHMOV61H,#OOHMOV70H,#OOHMOV71H,#OOHSETBP2.7；電磁閥不工作SETBP2.0；指示燈一亮起CLRP2.1；指示燈二不亮CLRP2.6；數(shù)碼管1選中SETBP2.5；數(shù)碼管2不選中MOVA,#C0H；數(shù)碼管顯示為“0MOVP0,A4.4按鍵處理總流程及程序圖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：START:MOVA,#0FFHMOVP1,AMOVA,P1JNBACC.1,P11JNBACC.2,P12JNBACC.3,P13JNBACC.4,P14JNBACC.5,P15SJMPSTARTP11:LCALLDELAYLCALLDELAYJNBACC.1,WORK00LJMPSTARTWORK00:JNBP2.7LOOP00；判斷是否處于電磁閥工作狀態(tài)LJMPPROM11LOOP00:JNBACC.5STOP00；判斷是否按下的鍵為按鍵5（即工作按鍵），如果是則跳到STOP00。LJMPSTART；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(shè)置鍵無效。STOP00:SETBP2.7；停止電磁閥工作，因?yàn)樵诠ぷ鳡顟B(tài)下按下工作按鍵表示停止工作。LJMPSTART注：P11為S6功能程序入口地址標(biāo)號；PROM11為按鍵S6的按鍵功能程序，這邊4.5工作中的處理流程分別從（41）H，（61）H中取值分別從（41）H，（61）H中取值判斷是否為零判斷是否為零機(jī)器開始工作其值減1機(jī)器開始工作其值減1BACKBACK圖5.8工作中時間間隔的處理流程5.結(jié)論通過對智能澆花系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，理論和實(shí)際的結(jié)合鍛煉了我綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識來解決實(shí)際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)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(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉。在我的設(shè)計(jì)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(jī)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(guān)注這些新技術(shù)新設(shè)備，并爭取盡快的掌握這些先進(jìn)的技術(shù)知識，更好的為自己努力，為自己奮斗。致謝

在本次論文設(shè)計(jì)過程中，李懷志老師對該論文從選題，構(gòu)思到最后定稿的各個環(huán)節(jié)給予細(xì)心指引與教導(dǎo),使我得以最終完成畢業(yè)論文設(shè)計(jì)。在學(xué)習(xí)中,老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學(xué)術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風(fēng)范是我終生學(xué)習(xí)的楷模，老師們的高深精湛的造詣與嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)精神，將永遠(yuǎn)激勵著我。這三年中還得到眾多老師的關(guān)心支持和幫助。在此，謹(jǐn)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(jìn)行審閱，評議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝。參考文獻(xiàn)[1]趙克中.磁力驅(qū)動技術(shù)與設(shè)備,北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.[2]林伸茂.8051單片機(jī)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(xué)出版社,2005.[4]周志敏,紀(jì)愛華.LCD背光驅(qū)動電路與應(yīng)用實(shí)例,北京:人民郵電出版社,2009.[5]孫俊喜.LCD驅(qū)動電路、驅(qū)動程序與典型應(yīng)用,北京:人民郵電出版社,2009.[6]明賜東.調(diào)節(jié)閥的應(yīng)用,北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006.[7]毛興武.新一代綠色光源LED及其應(yīng)用技術(shù),北京:人民郵電出版社,2008.[8]蔡振江.單片機(jī)原理及應(yīng)用,北京:電子工業(yè)出版社,2008.[9]周志敏,紀(jì)愛華,周紀(jì)海.LED驅(qū)動電路設(shè)計(jì)實(shí)例,北京:電子工業(yè)出版社,2008.[10]王慧.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.[11]ValanteA,MoraisR，LSerodioC，eta1．AZigBeesensorelementfordistributedmonitoringofsoilparametersinenvironmentalmonitoring[C].2007IEEESensors，Atlanta,GAUSA：IEEE，2007：135—138[12]S.K.Luthra,M.J.Kaledhonkar,O.P.Singh,N.K.Tyagi,Designanddevelopmentofanautoirr