基于单片机的智能浇灌系统设计概要.docx

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1、滨江学院毕业论文（设计）.题目基于单片机的自动浇花系统设计院系滨江学院专业电子信息工程学生姓名XXXX学号20102300291指导老师XXxXX职称X教授二OXX年五月十日1弓I言42系统设计52.1方案论证5总体方案设计52.1.2芯片的选择62.1.3系统结构72.2系统硬件设置72.2.1AT89S51主要性能参数72.2.2时钟电路92.2.3AT89C51的复位电路102.2.4YL-69土壤湿度传感器13ADCO832功能特点与引脚132.2.6ADC0832的限制原理15继电器162.2.8蜂鸣器与按键172.3系统软件设计182.3.1系统流程图182.3.2LCDI602显

2、示程序19按键程序202.3.4ADC0832芯片接口程序223仿真设计与硬件调试223.1仿真设1十223.2硬件测试与调试234结论24参考文献25致谢26附录19基于单片机的自动浇花系统设计XXXXX南京信息工程高校滨江学院电子信息专业，南京210044摘要：本次盆栽植物自动浇灌系统，系统是用AT89C51单片机作为限制中心，运用YL-69作为土壤湿度传感模块，LCD1602作为显示数据的模块，蜂鸣器作为通知模块，按键是用来设定报警的数值。通过YL-69湿度传感器进行土壤湿度的采集，单片机AT89C51进行信息处理，输出限制信号，限制信号通过限制继电器限制水泵电源是否通断，从而完成自动浇

3、水，浇水的同时蜂鸣器会发出声音提示。关键词:YL-69；湿度；AT89C51单片机;水泵;LCD16021引言随着生活水平的提高，人们已经不再满意于仅仅追求一般温饱的生活方式，而是希望自己的居住生活的环境变的更加好，有清洁的空气，所以许多人在休闲时间自家的阳台上种植植物。植物是离不开水的，花盆存储水分容量是有限的，须要定期浇水，许多都市白领因工作可能会遗忘给植物浇水，这样会导致植物由于缺乏水分枯萎而死。因为不同的花和植物须要水的不同特点，所以合理地浇水会使植物生长良好，也能达到节约用水的目的，因此，高效的浇灌系统是能够依据人们的意愿进行适量、适时的方向发展。所以，本设计主要包括两个方面，一是测

4、量，获得土壤水分信息，并依据土壤水分、湿度和植物需水特性的多少来确定浇水的水量。这将摆脱过去，只有浇水的阅历，给植物浇水要在科学基础上的决策。二是限制，依据对土壤探讨与植物需水特性进行合理的浇水决策，即将传统的只是凭阅历由人工手限制洒水器的方式，变更为自动进行适量的、适时的、按需的浇灌限制C系统依据由测量土壤湿度和植物合理的生活环境，通过抽水装置限制给水量的多少，从而使得水资源能够得到高效的运用，同时也节约了人力，达到智能浇灌的目的。2系统设计2.1方案论证总体方案设计在国内外都是用自动浇灌装置，其中大部分都是运用虹吸原理进行浇灌的，即是运用渗透的方法浇灌，这种浇灌的方法是连续地、不间断的。采

5、纳这种浇花系统仅仅只能保证花卉不应缺水而干枯死，但是对于植物来讲并不是其生长的良好环境，并且奢侈水资源。本设计供应了一种智能浇灌的系统，这个系统可以在没有人的环境下在对植物进行浇灌，在浇水的过程中，依据植物须要水分的不同，对植物进行浇水限制。这个系统是依据单片机原理，运用土壤湿度传感器进行数据的收集，然后通过按键调整上下限，在通过单片机对收集数据的分析与处理，进而推断外界土壤湿度值，假如土壤湿度低于设置的下限，单片机限制水泵浇水同时蜂鸣器发出通知，当土壤湿度达到上限就停止浇水，从而达到自动浇花的目的。本试验重要完成以下的几个功能：1,用YL-69检测土壤湿度；2.运用LCD1602显示测量的数

6、据3.通过分析植物生存的最佳环境设置浇灌的上下限；4.运用单片机对采集到的数据进行分析和处理,在限制水泵是否须要进行浇灌。这个系统是由硬件部分与软件部分组成的，硬件划分为单片机主控、显示、土壤湿度的检测、按键输入、水泵浇灌、蜂鸣器发出通知六大模块。主控模块位AT89C51单片机是负责对数据的分析与处理；YL-69作为湿度检测模块；湿度的上下限是通过按键模块输入；显示模块是显示土壤湿度检测器检测出来的湿度数值与其上限数值；水泵和蜂鸣器是用来执行系统吩咐的。软件结构与硬件配置相适应，同样是运用模块化，它主要包含主程序、湿度采集子程序、显示数据子程序、按键输入子程序、执行子程序与系统定时中断服务程序

7、等组成。这个系统很敏捷，有较强的交互性，可以随时设置湿度的上下限；在系统的开发设计中，应当将软件和硬件相互结合起来，并且个个部件都运用模块化的设计思路。试验检验说明，该系统测量数据误差小、运行稳定，有着很牢靠的运用效果，所以可以被广泛的推广运用。芯片的选择芯片的选择：AT89C51是由Atmel生产的低电压、高性能CM0S8位单片机，同时AT89C51有着便宜的价格，而且它和MCS-51系列有这很好的兼容性。因此在这个系统中采纳AT89C51作为限制芯片。A/D转换：ADCO832是具有双通道和8位辨别率的A/D转换芯片。由于其性价比高、体积较小、兼容性很强的特点，因此深受广企业欢迎与单片机爱

8、好者宠爱，目前的普与率已经很高。继电器选择：设备在设计过程中是须要一个继电器来限制电磁阀的工作。由于工作电压在只须要5V左右，并且成本相对而言比较低。所以在这个系统中选择了型号为松乐SRS-05VDC-SL型号的继电器。其工作电压在5V,其触电容值为3A/250VAC/30VDC,而且在市场上的价格为1.5元左右。显示器的选择：在系统的设计过程须要一个显示土壤湿度值的显示器。LCD1602是一种特地可以显示英文字母、阿拉伯数字与符号的点阵型液晶,其能够同时显示16*02即32个字符。市场价格也许为8元左右。系统结构本系统有电源接口电路、显示电路、土壤检测电路、继电器限制潜水泵电路、蜂鸣器电路、

9、按键设置六大部分组成。系统原理图如图1所示。LCD1602 显示图1系统原理图2. 2系统硬件设置3. 2.1AT89S51主要性能参数与MCS51系列彻底兼容; 4K字节可重复擦写Flash闪速存储器; 100O次擦写周期； 4.05.5V的工作电压范围； 全静态工作模式：OHZ24HZ； 三级程序加密锁； 32个可以编程的I/O接口； 低功率空闲和掉电模式；有6个中断源； 内部RAM字节为128*8； 2个16位定时计数器； 全双工串行UART通道； 看门狗（WDT）与双数据指针; 掉电标识和快速编程特性;1Pl.0VCCPl.1P0.0Pl.2PO.1P1.3P0.2P1.4P0.3P1

10、.5P0.4P1.6P0.5P1.7P0.6RESETJOJP3.0KXDEAPP3.1TXDALEPP3.21NT0PSENP3.31NT1P2.7P3.4T0P2.6P3.5T1P2.5P3.6TOP2.4P3.7RDP2.3X2P2.2XlP2.1GNDP2.0402393384375366357348_10_11盟3331302625242319222021图2AT89C51引脚图时钟电路在单片机AT89C51里面包括了一个高增益方向的发达器，其中XTALl和XTAL2引脚为放大器的输入端与输出端，为了构成一个稳定的自激式的振荡电路,须要在XTALl与XTAL2引脚上接上晶体振荡器或是

11、陶瓷振荡器,该振荡器电路的输出可干脆送入内部时序电路。单片机AT89C51产生时钟的方式有两种，即为内部时钟和外部时钟。XTAL2/石英晶体NCXTALZXTALl外部振荡信号XTALlGNDGND图3单片机AT89C51的时钟电路1）内部时钟方式：内部时钟模式即是由单片机里面的高增益方相放大器以与外部跨接的晶体、微调电容结构时钟电路产生的方式，如图3所示为装置的工作原理。在内部时钟方式里，Cl、C2通常运用30pF或40pF；Cl、C2能够稍微的调整频率，陶瓷谐振器或者晶振的频率的选择应在1.2MHZ12MHZ之间。为了能够爱护振荡器的牢靠性、稳定性、削减寄生电容产生，在安装的时候应当将电容

12、与振荡器安装在离单片机引脚XTALl和XTAL2更近的地方。单片机系统中大多数运用外部电路连接简洁的内部时钟方式。在现实中常常运用FSOC来表示内部时钟方式产生的时钟信号的频率（晶振固有频率）。假如fsoc为12*106HZ,那么应当选择12MHZ的晶振。2）外部时钟方式：外部时钟方式的产生是在发生单片机之外的电路中，其干脆连接到单片机的XTALl引脚端口，不与XTAL2引脚端口相连，电路图如图3所示：2.2.3AT89C51的复位电路AT89C51单片机的复位端RST端口，在单片机上有电通过的时候，时钟电路就会进行运作，假如在运作过程中有大于2个周期的高电平存在并通过RST端口，那么单片机将

13、会进行复位操作。还有一种方式能够使单片机进行复位操作的，那就定时器计数溢出。复位后的单片机，PC-OOOOH,CPU从程序存储器的OOOOH起先取值执行单片机的外部复位电路有上电自动复位和按键手动复位两种。1）上电复位电路。如图4所示，这是一个最简洁的上电复位电路，其是由电阻和电容串联形成的。在通电的那一瞬间，由于电容的固有特性使得其两端的电压不能够瞬间发生变更，所以单片机的RST引脚电压端VR的电压为VCC,在电容重点的时候，RST引脚的电压会下降，到图5所示的tl时刻,RST端电压降到3.6V,跟着由时间的增加电容会充完点，RST端口的电压将会接近0V。如图5所示为RST引脚的电压变更。要

14、使得单片机进行胜利的复位操作，tl的时间不应当小于2和机械周期的时间之和，在单片机中，机器周期是由晶振频率确定的，图4中，电阻R不能够很小,最典型值位8.2k;图4中的C3可以通过电阻R和其频率f算出。图4 RC上电复位电路5 RST引脚电压-时间关系图6组合复位电路2)上电复位和按键复位组合电路在图6组合复位电路，电阻R2的数值大多是较小的，仅仅为几十欧姆，在按下复位按钮之后，电容C3快速通过电阻R2进行放电，放电完成后VR=(Rl*Vcc)/(R1+R2),由于R2远远小于Rl,电压VR与VeC基本相同，使得RST引脚的电压为高电平，将复位键松开后，过程与上电复位相同。3）实际应用中的复位

15、电路。实际应用中常采纳两种复位电路，即同步复位电路和采纳微处理器复位、监控专用集成电路。4）施密特触发器复位电路。在单片机的系统中，位了能够使复位键稳定的工作，须要将RC电力连接施密特电路以后，再和单片机复位键相连接，这样是为了能够使系统的干扰性大大提高。假如在系统中须要多个复位芯片时，而这些复位芯片的要求和单片机的复位系统相同时，可以将芯片的复位端连接到单片机的复位端。施密特触发器复位电路如图5所示，图774HC14为施密特反相器。5）微处理器复位、监控专用集成电路。为了保证单片机应用系统更牢靠地工作，实际应用系统的复位电路也常采纳微处理器复位、监控集成电路，如MAX706等。这种专用集成电路除了供应牢靠的、足够宽的凹凸电平的复位信号外，同时具备电源监控、看门狗定时器功能，有的芯片内部还集成了肯定数量的串行EEPROM或RAM,功能强大，接线简洁。在单片机应用系统中常常运用。单片机