基于單片機(jī)的智能抽水灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc
《基于單片機(jī)的智能抽水灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基于單片機(jī)的智能抽水灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc（33頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 課 題 名 稱 基于單片機(jī)的智能抽水灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名 X X 學(xué) 號(hào) 0000000000 系、年級(jí)專業(yè) XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 指 導(dǎo) 教 師 SDWDSDSDDDSD 職 稱 WDS 2016年 5月 18日 摘 要 當(dāng)今世界日新月異，在我們學(xué)過(guò)的歷史中，有第一次工業(yè)革命，第二次工業(yè)革命，每次的革命都意味著技術(shù)的提升，解放人們的雙手，縱觀歷史，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，科技是推動(dòng)一切發(fā)展的根源，人們的欲望又推動(dòng)著科技的發(fā)展，現(xiàn)在人們吃喝住行，愈來(lái)愈智能化，意味著生活一切的智能，現(xiàn)在人們已經(jīng)開(kāi)始追求智能的生活了，智能最多的是體現(xiàn)在了城市中，在農(nóng)村很少有智能的東西，因此束縛了農(nóng)民的勞動(dòng)力，農(nóng)村也需要智能也需要改革。 以前農(nóng)民種植都是需要農(nóng)民自己澆灌，很費(fèi)時(shí)間和資源，農(nóng)民也不能經(jīng)常外出打工，因?yàn)檗r(nóng)業(yè)智能化低，需要很多的勞動(dòng)力，所以在這種矛盾中我們開(kāi)始了智能抽水灌溉系統(tǒng)，目的就是解放農(nóng)民的雙手，讓他們有更多的時(shí)間可以外出務(wù)工，增加家庭收入。 智能抽水灌溉系統(tǒng)是用51單片機(jī)為核心控制的，YL-69是一個(gè)傳感器就是把土壤濕度信息傳給單片機(jī)的，LCD1602是把數(shù)據(jù)讀出來(lái)讓人們可以直觀的看到，蜂鳴器是一個(gè)喇叭有發(fā)出聲音的作用。使用YL-69把濕度信息傳給單片機(jī)，單片機(jī)來(lái)處理傳輸來(lái)的信息，判斷怎么執(zhí)行，然后將執(zhí)行的信號(hào)發(fā)給各個(gè)控制器，這就完成了一個(gè)系統(tǒng)的功能了。 關(guān)鍵詞：澆灌；YL-69；濕度；AT89C51單片機(jī);水泵；LCD1602 ABSTRACT In todays rapidly changing world, in we learned about the history, the first industrial revolution, the second industrial revolution, every revolution means the promotion of technology, liberating the peoples hands, throughout history, we will find that, science and technology is the source of promoting the development of all, the desire of the people and promote the development of science and technology, people now eat to live, become more and more intelligent means of all lifes intelligent, now people have began to pursue the smart living, smart most is reflected in the cities, in rural areas is rarely a smart things and so shackled the labor of farmers, rural areas need a smart also needs reform. Before farmers are farmers and pour yourself, it costs time and resources, farmers cant often go out to work, because of the low intelligent agriculture, requires a lot of labor force, so in this contradiction we began intelligent pumping irrigation system, purpose is to liberate their hands, let them have more time to migrant workers, increase the income of the family. Intelligent pumping irrigation system is with 51 single-chip microcomputer as the core control, YL-69 is a sensor is the soil moisture information to single chip, LCD1602 is to read out the data so that people can see intuitively, the buzzer is a horn sound effect. Use YL-69 to the humidity information to the microcontroller, the microcontroller to process the transmission of information, to judge how to perform, and then the signal to each controller, which completes the function of a system. Key words: YL-69; humidity; AT89C51 MCU; water pump; LCD16 目錄 摘 要 I ABSTRACT II 第一章 緒論 2 1.1 課題介紹及發(fā)展趨勢(shì) 2 1.2 課題設(shè)計(jì)要求 3 第2章 方案設(shè)計(jì)與論證 4 2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 4 2.2 系統(tǒng)方案論證 4 第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)以及電路圖 6 3.1 核心器件模塊及主要引腳說(shuō)明 7 3.2 液晶顯示模塊 7 3.3 AT89C51復(fù)位電路模塊 9 3.4 YL-69土壤濕度傳感器 11 3.5 ADC0832功能特點(diǎn)及引腳 11 3.6 繼電器 12 3.7 蜂鳴器及按鍵 13 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 15 4.1 主界面控制流程 15 4.2液晶顯示程序 16 4.3 時(shí)鐘芯片程序 19 4.4 按鍵程序 22 第5章 仿真與調(diào)試 25 5.1 軟件調(diào)試 25 5.2 仿真結(jié)果 26 結(jié)論 28 參考文獻(xiàn) 29 附 錄 30 致 謝 31 第一章 緒論 1.1 課題介紹及發(fā)展趨勢(shì) 伴隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，及電子行業(yè)科學(xué)的飛速崛起，單片機(jī)系統(tǒng)在自動(dòng)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)是常見(jiàn)了，人們對(duì)于單片機(jī)的使用都非常的熟悉的了，但卻鮮有人知它內(nèi)部的結(jié)構(gòu)及工作的原理。因?yàn)閱纹瑱C(jī)系統(tǒng)是智能抽水灌溉的系統(tǒng)的核心處理器，可以通過(guò)它檢測(cè)溫度和濕度進(jìn)而來(lái)做出判斷是否抽水灌溉，達(dá)到智能的效果。另外外界的溫度和土壤的濕度可由LCD1602讀出來(lái)。而且可以鍵盤實(shí)現(xiàn)土壤水分的最大值和最小值的更改，最后蜂鳴器用作對(duì)外的報(bào)警信號(hào)。 種植業(yè)是從古至今一直延續(xù)的最古老的，是生存的基礎(chǔ)，。種植業(yè)的改革長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看重中之重，首先是用水，其次是技術(shù)。從古老農(nóng)業(yè)向科技農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變，由散點(diǎn)種植向集群種植的轉(zhuǎn)變，前提是一定要科技的支持科技在種植業(yè)的巨大變革，再來(lái)一次技術(shù)革命。種植灌水體系科技水平較低是阻止我們國(guó)家效率種植業(yè)的發(fā)展的最根本原因。古老的大水灌溉模式科技度低，總體上就是以人工操作為主，人們的控制能力不行，更好的提高灌水效率，減少勞動(dòng)的時(shí)間和節(jié)省水資源，一定要大力的提高智能抽水系統(tǒng)的發(fā)展。 當(dāng)代智能控制器是一種有效的方法和技術(shù)對(duì)于智能灌溉系統(tǒng)田間管理，可以提高對(duì)水灌溉的高精度，有助于灌水過(guò)程中的科學(xué)化種植。一方面能最大限度的節(jié)省人們的勞動(dòng)，最主要是由于它能精準(zhǔn)、時(shí)空、給定量的、效率地給農(nóng)作物智能補(bǔ)充水分，為了提高農(nóng)作物的產(chǎn)值、重量，節(jié)約水、環(huán)保。 當(dāng)代灌溉技術(shù)的研究使用在我國(guó)種植業(yè)、林業(yè)不多，與世界發(fā)達(dá)國(guó)家比較，有非常大的差距，都處于人工操作上，束縛勞動(dòng)力[1]。更重要的是農(nóng)作物的需求有時(shí)候根本滿足不了，從而會(huì)影響到農(nóng)作物的正常規(guī)律生長(zhǎng)；另外灌溉量太大，土壤中的肥水流走，從而造成能源的浪費(fèi)。并且古老的灌水還要農(nóng)業(yè)技術(shù)員時(shí)時(shí)刻刻的盯著作物生長(zhǎng)并且指導(dǎo)生產(chǎn)，勞動(dòng)付出大于生產(chǎn)匯報(bào)，在這個(gè)方面不能滿足于當(dāng)代農(nóng)業(yè)的提升、高效率化方向發(fā)展的要求。再次我國(guó)高價(jià)購(gòu)買國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)來(lái)彌補(bǔ)我國(guó)的技術(shù)不足，多數(shù)用于種植業(yè)的示范區(qū)、科研地方，并且不符合我國(guó)本土的土壤特點(diǎn)。我國(guó)本身的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)的鉆研和普及于大眾，還處于最開(kāi)始階段，我國(guó)科研我們的、系統(tǒng)體系功能強(qiáng)且具有很強(qiáng)擴(kuò)展性的，由我國(guó)生產(chǎn)的智能抽水灌溉器，是刻不容緩的。伴隨著微型處理器和傳感器硬件的高速的發(fā)展，人們普遍的都能接受這種高科技產(chǎn)品的價(jià)格，同時(shí)性能日益提高。綜上，可以發(fā)現(xiàn)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)改造古老農(nóng)業(yè)是可行的，是刻不容緩的。能夠?qū)⒏呖萍纪度氲睫r(nóng)業(yè)灌溉里面，這將是我國(guó)農(nóng)業(yè)甚至經(jīng)濟(jì)未來(lái)發(fā)展的方向。 1.2 課題設(shè)計(jì)要求 能夠?qū)崿F(xiàn)基于單片機(jī)與LY-69芯片聯(lián)合控制的LCD1602顯示濕度，并能由單片機(jī)控制外圍電路中的抽水機(jī)澆水。完成硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)[2]。 1.2.1 主要工作 制作基于單片機(jī)的智能抽水灌溉系統(tǒng)： (1) 系統(tǒng)的原理圖的分析和設(shè)計(jì)； (2) 元器件的選擇； (3) 程序的編寫(xiě)； (4) 制作和調(diào)試實(shí)物。 1.2.2 基本要求 該智能抽水灌溉系統(tǒng)基本功能應(yīng)該包括有準(zhǔn)確檢測(cè)濕度，檢測(cè)范圍為0-99，能夠以數(shù)字的方式在LCD上顯示當(dāng)前的外界濕度，人工自行設(shè)置的最小值濕度和最大值濕度，以英文字母加上數(shù)字的形式進(jìn)行讀出，同時(shí)能使用按鍵對(duì)最小值和最大值進(jìn)行校準(zhǔn)功能，此外就是智能系統(tǒng)具有恢復(fù)出廠設(shè)置功能，并能智能的低于最小值濕度時(shí)報(bào)警。 這個(gè)設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為核心，在LCD1602顯示器上顯示目前的測(cè)試土壤的濕度，而且用戶可以通過(guò)按鍵來(lái)設(shè)置能是抽水機(jī)工作停止的邊界值[3]。 (1) 使用LCD1602作為輸出信號(hào)的顯示器。 (2) 顯示格式為：最上面顯示出來(lái)濕度，最下面顯示人工設(shè)置的最小值濕度和最大值濕度。 (3) 四開(kāi)關(guān)鍵，分別為：K1濕度顯示、K2復(fù)位、K3濕度加、K4濕度減。 (4) 運(yùn)行后，先設(shè)置最大濕度值，再設(shè)置濕度最小值，再按K1開(kāi)始運(yùn)行系統(tǒng)。 (5) 程序執(zhí)行后系統(tǒng)默認(rèn)開(kāi)始工作，默認(rèn)濕度上限值為40%，下限為20%，當(dāng)前濕度低于最小值時(shí)，蜂鳴器響起報(bào)警并抽水；當(dāng)土壤濕度達(dá)到了植物生長(zhǎng)所需要的水分時(shí)候，抽水機(jī)就可以停止工作了。 第2章 方案設(shè)計(jì)與論證 2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 當(dāng)下的中國(guó)大部分的農(nóng)業(yè)種植中都是使用人工大水灌溉，這種灌水的的特點(diǎn)是連續(xù)的、不停止的。選取這種灌溉系統(tǒng)僅僅只能保證植物作物不會(huì)缺水而死，相反呢，這種灌溉對(duì)作物來(lái)說(shuō)并不是最好的成長(zhǎng)環(huán)境，浪費(fèi)了水資源又無(wú)法使作物健康成長(zhǎng)。 為了解決上面問(wèn)題使農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)得到改善，我們?cè)O(shè)計(jì)了這套智能抽水灌溉系統(tǒng)，這套系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是他可以解放勞動(dòng)力，并且還可以更科學(xué)的灌溉，更合理的給植物所需要的水資源，節(jié)約了成本，節(jié)省了能演。本系統(tǒng)是依據(jù)微型計(jì)算機(jī)單片機(jī)原理，通過(guò)采集土壤濕度通過(guò)傳感器收集信號(hào)，然后通過(guò)人為按鍵來(lái)調(diào)整濕度最大值最小值，YL-69土壤傳感器將土壤中的濕度變成電信號(hào)傳送給單片機(jī)，單片機(jī)的處理中心接受信號(hào)，分析信號(hào)，這樣一個(gè)過(guò)程處理器就知道土壤的濕度值了，這時(shí)候處理器又拿這個(gè)值跟人們?cè)O(shè)置的最值比較，小于的時(shí)候開(kāi)始上水，大于的時(shí)候就停止供水。從而達(dá)到智能抽水灌溉的目的。這次實(shí)驗(yàn)最主要的是要完成下面的幾個(gè)系統(tǒng)：1.利用YL-69來(lái)對(duì)土壤濕度進(jìn)行檢測(cè)；2.用LCD作為輸出信號(hào)顯示。3.在對(duì)最值設(shè)置的時(shí)候要問(wèn)這方面的專家，確定好了最值在設(shè)置最值；4.用單片機(jī)作為最后的核心處理，計(jì)算出需不需要開(kāi)啟水泵灌溉。硬件和軟件組成了這個(gè)系統(tǒng)，硬件部分又分為單片機(jī)接受到信號(hào)信息，然后做出類似于人類大腦的判斷、信號(hào)LCD的輸出、種植地的土壤水分計(jì)算、最值得輸入、是否開(kāi)啟水泵、蜂鳴器響六大模塊。核心AT89C51相當(dāng)于大腦級(jí)別的信號(hào)分析功能；YL-69土壤的濕度檢測(cè)器；按鍵對(duì)濕度最值的輸入；顯示模塊是輸出傳感器傳送來(lái)的信息即土壤濕度及設(shè)置的最大最下濕度值；水泵和蜂鳴器用來(lái)接收單片機(jī)發(fā)來(lái)的命令[4]。軟件結(jié)構(gòu)與硬件配置相適應(yīng)，本系統(tǒng)很靈活方便，有很強(qiáng)的動(dòng)態(tài)性，能隨時(shí)更改濕度的最大最小值；另外本系統(tǒng)研發(fā)和設(shè)計(jì)的時(shí)候，將軟件部分和硬件部分實(shí)時(shí)交互性。 2.2 系統(tǒng)方案論證 本設(shè)計(jì)主要討論了，對(duì)實(shí)現(xiàn)LED屏顯示的智能抽水灌溉系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計(jì)和軟件部分設(shè)計(jì)，以及實(shí)現(xiàn)LED屏的顯示，濕度的檢測(cè)傳輸，下面介紹本設(shè)計(jì)系統(tǒng)所需器件以及最優(yōu)選擇。 2.2.1 芯片的選擇 微型處理器單片機(jī)的選擇：對(duì)于單片機(jī)最優(yōu)選擇，假設(shè)采用8031的系列，因?yàn)閮?nèi)部沒(méi)RAM，恰恰本系統(tǒng)需要一塊兒存儲(chǔ)空間，所以不可用；那么51系列的ROM為4K足夠，因此設(shè)計(jì)上采用AT89C51單片機(jī)芯片。 A/D轉(zhuǎn)換：ADC0812雙通及8位分辨率。 LCD屏的選擇：用來(lái)輸出信號(hào)顯示土壤濕度值。LCD1600是最好的選擇性價(jià)比高。 2.2.2 按鍵控制 單個(gè)復(fù)位開(kāi)關(guān)價(jià)格便宜實(shí)用價(jià)值高做成按鍵。本系統(tǒng)要四個(gè)按鈕，恢復(fù)按鈕、設(shè)置按鈕、增按鈕、減按鈕。 四個(gè)鍵：K1、K2、K3、K4功能下列： K1：系統(tǒng)恢復(fù)按鍵； K2：設(shè)置初值鍵； K3：數(shù)值加； 4K：數(shù)值減。 啟動(dòng)電源開(kāi)始，開(kāi)始時(shí)首先按K2初值的設(shè)置，再次點(diǎn)確認(rèn)，點(diǎn)K3加溫度值,點(diǎn)K4減溫度值,按K1恢復(fù)初值，默認(rèn)初值最大40%，最小20%[5]。 第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)以及電路圖 通過(guò)大學(xué)期間學(xué)習(xí)，在課堂中學(xué)習(xí)的單片機(jī)主要以C51為主，平常的練習(xí)多以匯編為主，單片機(jī)就是微型處理器，國(guó)外發(fā)明的。它的集成高、個(gè)小、便宜、用電量低等許多優(yōu)點(diǎn)所以被廣泛的應(yīng)用[6]。 本系統(tǒng)采用C51單片機(jī)，系統(tǒng)的核心電路模塊有幾個(gè)大部分，根據(jù)上面介紹由，微處理器模塊、信號(hào)輸出顯示模塊、采集信息模塊、按鍵模塊等外圍電路組成。模塊的聯(lián)系如圖3.1所示： 圖3.1 電路模塊圖 系統(tǒng)的總電路圖如下圖3.2 圖3.2 電路模塊圖 3.1 核心器件模塊及主要引腳說(shuō)明 AT89C51實(shí)物如圖3.3所示： 圖3.3 AT89C51實(shí)物 它的集成高、個(gè)小、便宜、用電量低等許多優(yōu)點(diǎn)所以被廣泛的應(yīng)用。AT89C51的引腳圖如圖3.4所示[7]： 圖3.4 AT89C51引腳 P0口：全部用作在LCD屏的顯示。 XTAL1、XTAL2：這兩個(gè)口為晶振信號(hào)傳輸口。 RST：這個(gè)口是給單片機(jī)一個(gè)復(fù)位信號(hào)。 P1口：這個(gè)口是用作數(shù)據(jù)輸入輸出口。 3.2 液晶顯示模塊 智能抽水灌溉系統(tǒng)用的是LCD1602屏輸出的信息，LCD的原理很簡(jiǎn)單，通過(guò)亮光與暗來(lái)顯示的，這樣的輸出信息穩(wěn)定，人們也估計(jì)看不到量點(diǎn)的閃爍問(wèn)題，這樣更對(duì)人眼不會(huì)有損傷作用，價(jià)格也可以讓平常人買的起，所以是最好的選擇[8]。LCD的電路如圖3.5所示： 圖3.5 LCD1602 3.2.1 液晶顯示原理 這里我們講解顯示技術(shù)，液晶有兩塊玻璃，大概有1mm厚，與此同時(shí)，中間有特殊材料間隔開(kāi)了。我們都知道液晶它自己是不發(fā)光的對(duì)吧，那么為了達(dá)到發(fā)光的目的我們?cè)谂赃叞惭b有燈管，并且呢在后面我們還有個(gè)特殊發(fā)光的板子和反射板，特殊發(fā)光板是有熒光材料制作的可以發(fā)光。背板光線在穿過(guò)第一層偏振過(guò)濾到包含無(wú)數(shù)的液晶微滴的液晶層。LCD中的液滴都被包含在單元中，一個(gè)或多個(gè)第一個(gè)構(gòu)成屏幕上的一個(gè)像素。還有透明的材料夾在在玻璃板與液晶材料之間，這種透明材料有行和列，行和列的匯合點(diǎn)，LCD的旋光可以有電壓控制，當(dāng)LCD中的電極產(chǎn)生電場(chǎng)時(shí)，液晶分子就會(huì)產(chǎn)生扭曲，從而將穿越其中的光線進(jìn)行有規(guī)律的折射，然后進(jìn)過(guò)第二層過(guò)濾層的過(guò)濾在屏幕上顯示出來(lái)。 3.2.2 LCD1602特性 ①+5V電壓，對(duì)比度可調(diào)； ②內(nèi)含復(fù)位電路； ③提供各種控制命令； ④有八十字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器； ⑤內(nèi)建字符發(fā)生器； ⑥個(gè)可由用戶自定義的57的字符發(fā)生器CGRAM。 3.2.3 LCD1602管腳功能 LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，如圖3.6所示，其中： 圖3.6 LCD1602引腳圖 第1腳：VSS為電源地； 第2腳：VDD接5V電源正極； 第3腳：V0是用來(lái)弄對(duì)比度的； 第4腳：RS選擇指令和數(shù)據(jù)，由電平選擇，高為數(shù)據(jù)；低為指令。 第5腳：R/W很明顯為READ和WRITE，讀和寫(xiě)高為讀低為寫(xiě)； 第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端； 第7～14腳：DB0～DB7為8位雙向數(shù)據(jù)端； 第15～16腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。 3.3 AT89C51復(fù)位電路模塊 RST端口是本系統(tǒng)中AT89C51單片機(jī)的復(fù)位端，當(dāng)我們啟動(dòng)單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行工作的時(shí)候，時(shí)鐘電路就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行運(yùn)作，如果在運(yùn)行單片機(jī)時(shí)有大于2個(gè)周期的高水平存在，和RST輸入端口的單片機(jī)，這個(gè)時(shí)候就復(fù)位，并運(yùn)行該程序?qū)念^開(kāi)始。還有一種能夠進(jìn)行復(fù)位的方法，那就是利用定時(shí)計(jì)數(shù)器，進(jìn)行定時(shí)復(fù)位。單片機(jī)復(fù)位，程序計(jì)數(shù)器PC為0000H，中央處理器將從源頭開(kāi)始運(yùn)行，在外圍電路的設(shè)置，我們連接到電源。整個(gè)系統(tǒng)就等于再?gòu)?fù)位，還有就是有一個(gè)復(fù)位按鈕可以設(shè)置復(fù)位[9]。 如圖3.7所示，圖中描述了一個(gè)很簡(jiǎn)單的復(fù)位的電路原理。當(dāng)通電一剎那，由于電容的延時(shí)特性，使得電容兩個(gè)電片之間的電壓不能夠迅速發(fā)生變化，所以單片機(jī)RST為“1”，電容充電過(guò)程，RST引腳的電壓會(huì)逐漸下降，到了圖3.8所示的t1時(shí)刻，單片機(jī)復(fù)位端的電壓降到了3.6V的水平，隨著充電的繼續(xù)，電容將會(huì)被充滿電，那么復(fù)位端口的電壓最終將會(huì)變成0。如圖3.8所示的是復(fù)位端口電平的變化圖。如果要單片機(jī)重啟，就需要有兩個(gè)機(jī)械周期時(shí)間存在“1”，在單片機(jī)中，機(jī)器所用的頻率是由所給的外圍的晶振提供的，圖3.7中，所使用的電阻不能過(guò)小，一般使用的電阻值是 8.2kΩ；可以通過(guò)電阻R和其頻率f的數(shù)值算出C3電容的大小。 圖3.7RC上電復(fù)位電路 圖3.8 RST引腳電壓-時(shí)間關(guān)系 圖3.9 組合復(fù)位電路 如圖3.9中所顯示的，電阻R2一般設(shè)置得比較小，很多時(shí)候都是十幾歐姆，由于R2遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于R1，而我們的電壓VR端與電源基本相同，使得復(fù)位引腳的電壓被設(shè)置成了高電平，松開(kāi)復(fù)位鍵后，過(guò)程和我們重啟是一樣的。 在單片機(jī)系統(tǒng)中，為了使單片機(jī)復(fù)位時(shí)，需要穩(wěn)定的電路設(shè)計(jì)外，并在第一連接微控制器。這種方法，有利于穩(wěn)定設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)工作穩(wěn)定，也提高了系統(tǒng)壽命。當(dāng)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中需要多個(gè)復(fù)位的芯片的時(shí)候，我們選擇的復(fù)位芯片，如果它的匹配性合理，可以將他們直接接在單片機(jī)上，所以盡量選這種芯片更簡(jiǎn)單。詳情如圖 3.9所示，而圖3.10 表示的是74HCl4施密特電路的原理圖[10]。 監(jiān)控電路和復(fù)位電路。這樣的集成電路不僅能夠提供可靠性高的復(fù)位信號(hào)，還具備有監(jiān)制、看門狗功能。復(fù)位后，ALE引腳端電平為輸入功能；片上RAM不受影響；P0～P3口的各個(gè)引腳輸出的是高電平，這些端口是用作雙端口，但是是用于輸入的，程序計(jì)數(shù)器指向程序代碼指令的開(kāi)始位置，因此從程序存儲(chǔ)器0000H位置控制器開(kāi)始取出一條指令并解析實(shí)現(xiàn)。因此，當(dāng)我們的程序出現(xiàn)了死循環(huán)或者有DEBUG時(shí)，我們可以使其重新運(yùn)行。 圖3.10 74HCl4施密特反相器 3.4 YL-69土壤濕度傳感器 YL-69器件是一個(gè)小的芯片，用來(lái)測(cè)量土壤濕度的傳感器。內(nèi)部是個(gè)電容，收到濕度的影響，濕度影響它的電阻，在地里面的水分發(fā)生變化時(shí)，它的阻止變化從而能產(chǎn)生變化的電信號(hào)，這樣就能將濕度直接轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。它的體積小，價(jià)格很便宜，適合大規(guī)模的生產(chǎn)，因此被廣泛的應(yīng)用[11]。在本智能系統(tǒng)中的電路原理圖如圖3.11。 圖3.11YL-69與AD轉(zhuǎn)電路 3.5 ADC0832功能特點(diǎn)及引腳 ADC0832是模數(shù)轉(zhuǎn)換器。三根線連接了它與單片機(jī)，價(jià)格便宜，用電量低，用在小的智能系統(tǒng)里面很多。ADC0832的分辨率是八位，所以平常的信號(hào)都能模擬出來(lái)。由于模數(shù)轉(zhuǎn)換會(huì)不準(zhǔn)確，所以它用了雙數(shù)據(jù)的傳輸，準(zhǔn)確安全，穩(wěn)定。它能自己輸入，這樣單片機(jī)就能同一時(shí)間處理多個(gè)器件。我們用DI端灌入數(shù)據(jù)，這樣可以很簡(jiǎn)單。其主要特點(diǎn)如下： (1)8位分辨率，基準(zhǔn)電壓為5V； (2)功耗低僅僅為15mW。 (3)5V的電源供電； (4)輸入和輸出電平與CMOS及TTL兼容； (5)輸入模擬信號(hào)的電壓范圍在0到5V之間； (6)在時(shí)鐘頻率為250KHZ時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間是32us； ADC0832有DIP和SOIC兩類，DIP的ADC0832引腳排列如圖3.12所示。各引腳說(shuō)明如下： (1)CS——片選端，低電平有效。 (2)CH0，CH1——兩路模擬信號(hào)的輸入端。 (3)DI——數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。 (4)DO——數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 (5)CLK——串行時(shí)鐘輸入端。 (6)Vcc/REF——電源的輸入和參考電壓輸入。 (7)GND——電源地。 圖3.12 ADC0832引腳圖 3.6 繼電器 繼電器其實(shí)就是一種開(kāi)關(guān)，繼電器工作的原理很簡(jiǎn)單，它就是用非常小的電流去控制大的電流，這樣做可以保證安全，還可以遠(yuǎn)程控制，在就是單片機(jī)只能是小電流，所以必須用繼電器做一個(gè)開(kāi)關(guān)，來(lái)關(guān)聯(lián)水泵和單片機(jī)。 市面上有很多種繼電器，本智能抽水系統(tǒng)采用的是電磁繼電器，這種繼電器的工作機(jī)制很簡(jiǎn)單，電磁顧名思義就是磁鐵相關(guān)了，在它的內(nèi)部有線圈和鐵塊，這就是為了曾大它的磁力。當(dāng)通電的時(shí)候它內(nèi)部產(chǎn)生磁力，從而把那個(gè)貼片吸引下來(lái)，這樣就形成了閉路，這樣被控制的那個(gè)模塊電路就連同了，從而達(dá)到了開(kāi)啟的作用。斷電磁力消失，鐵片在彈簧的作用下又彈回，斷開(kāi)。這樣就形成了開(kāi)閉電路的作用[12]。 如圖3.13中，三極管基極為低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，繼電器有磁力K1接通，水泵開(kāi)始工作，LED亮起。 圖3.13繼電器控制水泵 3.7 蜂鳴器及按鍵 蜂鳴器：蜂鳴器是本系統(tǒng)的報(bào)警器，電路結(jié)構(gòu)如圖：3.14所示。PNP管子通電時(shí)報(bào)警。 圖3.14 蜂鳴器 輸入按鈕模塊：設(shè)計(jì)圖如圖3.15所示。S1恢復(fù)出廠設(shè)置、S2設(shè)置濕度最值、S3調(diào)整最值加、S4調(diào)整最值減。 圖3.15 按鍵電路 按鍵模塊按照要求，控制的按鍵為4個(gè)：S1、S2、S3、S4，各個(gè)按鍵的功能如下： S1：復(fù)位按鍵； S2：設(shè)置濕度上下限和啟動(dòng)按鍵； S3：濕度值加； S4：濕度值減。 啟動(dòng)灌溉系統(tǒng)時(shí)，可以用S2按鍵來(lái)修改系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置的濕度上限值和下限值，首先根據(jù)已經(jīng)掌握的知識(shí)來(lái)設(shè)置值，用S3、S4來(lái)增加減少。如圖4.12是其電路圖，復(fù)位引腳接S1，S2-S4分別接單片機(jī)的P3.0-P3.2引腳[13]。 以啟動(dòng)電源開(kāi)始，S2用來(lái)控制要設(shè)置濕度上限值和下限值，即系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，顯示的是系統(tǒng)默認(rèn)的濕度上下限設(shè)置，那按一次S2就可以進(jìn)行濕度上下限的設(shè)置了；按S2開(kāi)始設(shè)置濕度值，這時(shí)候點(diǎn)S3濕度值增加，S4濕度值減少；設(shè)置好后，我們?cè)冱c(diǎn)S2確認(rèn)，這個(gè)時(shí)候濕度最值就設(shè)置好了，與此同時(shí)智能抽水系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行。在實(shí)驗(yàn)土壤的濕度小于我們?cè)O(shè)置的最值時(shí)候，這個(gè)時(shí)候報(bào)警、抽水，相反，大于的時(shí)候停止工作。在兩個(gè)最值之間的時(shí)候停止報(bào)警，但是繼續(xù)抽水。 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 上面是我們?cè)O(shè)計(jì)的硬件的部分，的確硬件部分很重要，但是軟件部分的系統(tǒng)設(shè)計(jì)也是本系統(tǒng)的核心，也是非常重要的一個(gè)部分。軟件的編程部分也會(huì)關(guān)系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以及效率。為了讓系統(tǒng)更好的運(yùn)行，穩(wěn)定，我們采用了最為基礎(chǔ)的語(yǔ)言C語(yǔ)言，它具有穩(wěn)定性，軟件我們用Keil軟件。 4.1 主界面控制流程 主界面如圖4.1所示，從程序控制的硬件來(lái)看，智能灌溉系統(tǒng)被啟動(dòng)時(shí)，單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位，液晶顯示屏也開(kāi)始顯示啟動(dòng)，晶振電路在單片機(jī)控制下復(fù)位并工作。LCD1602顯示屏在最開(kāi)始的內(nèi)容就是系統(tǒng)默認(rèn)的初始值，還有當(dāng)前土壤的濕度值，這時(shí)候的默認(rèn)值為百分之四十和百分之二十，在最上面的顯示的是傳感器傳回來(lái)的濕度值。啟動(dòng)并且有顯示后，可以通過(guò)四個(gè)按鍵開(kāi)始分別進(jìn)行濕度的上限值和下限值以及復(fù)位設(shè)置，通過(guò)按鍵的調(diào)整，得到我們所需要的濕度控制范圍，再點(diǎn)擊按鍵中的開(kāi)始，這樣，灌溉系統(tǒng)就可以啟動(dòng)了。圖4.1是由程序控制的大體流程圖，各模塊的詳細(xì)控制將在講解各模塊時(shí)做詳細(xì)介紹[14]。 圖4.1 程序流程圖 4.2液晶顯示程序 對(duì)于時(shí)鐘的設(shè)計(jì)，我們就是要看到顯示出來(lái)的信息；所以在本設(shè)計(jì)中，顯示這一部分是最重要的。在這一部分程序中，主要有：LCD顯示的初始化，讀取數(shù)據(jù)，寫(xiě)入指令，查狀態(tài)和在指定位置顯示字符等程序。下面我們來(lái)介紹關(guān)于LCD1602的地址和指令[15]。 4.2.1 LCD1602地址 HD44780內(nèi)置了DDRAM（顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)RAM）、CGROM（字符存儲(chǔ)ROM）和CGRAM（用戶自定義RAM）。顯示數(shù)據(jù)就儲(chǔ)存在DDRAM中，它來(lái)寄存將要顯示的字符代碼。一共80個(gè)字節(jié)，地址與屏幕的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)下表4.1： 表4.1 DDRAM地址和屏幕的關(guān)系 顯示位置 1 2 3 4 5 6 7 …… 40 DDRAM地址 第一行 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H …… 27H 第二行 40H 41H 42H 43H 44H 45H 46H …… 67H 打個(gè)比方要在LCD上面一個(gè)地方顯示“K”我們要輸入命令，在哪個(gè)地方輸入這個(gè)字符就對(duì)了。至于詳細(xì)的寫(xiě)入我們要在下面講到。在LCD中有四十個(gè)地址，我們用前十六個(gè)滿足了就。應(yīng)見(jiàn)下表4.2： 表4.2 DDRAM地址與顯示位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系 1 2 3 4 …… 13 14 15 16 第一行 00H 01H 02H 03H …… 0CH 0DH 0EH 0FH 第二行 40H 41H 42H 43H …… 4CH 4DH 4EH 4FH 在這里我們要強(qiáng)調(diào)一個(gè)注意事項(xiàng)，在顯示中我們?cè)诘谝粋€(gè)位置輸入一個(gè)數(shù)字“2”我們不能直接把“2”輸入進(jìn)去，這樣做是一個(gè)容易出錯(cuò)的，所以我們要拿出來(lái)講解下，如果要輸入字，我們要在這個(gè)地址上面加上80H，也就是你想要輸入的地址都要加上80H這樣就能正確的顯示了。 4.2.2 LCD1602指令 表4.3 LCD1602指令集 指令名稱 指令編碼 指令功能 RS R/W DB7～DB0 Clear 0000000001 清除，在DDRAM中寫(xiě)入20H。光標(biāo)歸位 閃爍點(diǎn)歸位 000000001x 輸入閃爍點(diǎn)移到LCD屏幕的開(kāi)始 輸入模式設(shè)置 000001 I/D s 用來(lái)指定字符移動(dòng)的方向 顯示開(kāi)關(guān)控制 0000001DCB LCD屏的顯示、閃爍點(diǎn)顯示/關(guān)閉由CB控制， 設(shè)定顯示屏/光標(biāo)移動(dòng)方向 000001 S/C R/L x x 使光標(biāo)移位或整個(gè)顯示屏移位 功能設(shè)定 00001 DL N F X X 數(shù)據(jù)總線的位數(shù)、LCD顯示的行以及字形的設(shè)置 CGRAM地址的設(shè)置 0001 CGRAM的地址 設(shè)定下一個(gè)要存入數(shù)據(jù)的CGRAM的地址 設(shè)定DDRAM地址 001 DDRAM的地址 設(shè)定下一個(gè)要存入數(shù)據(jù)的DDRAM的地址 讀忙信號(hào)/AC地址 01 BF AC內(nèi)容 讀取忙信號(hào)BF的內(nèi)容，AC地址的內(nèi)容 寫(xiě)入數(shù)據(jù) 10 在CGRAM中寫(xiě)入數(shù)據(jù) 讀出數(shù)據(jù) 11 讀出DDRAM或CGRAM中的內(nèi)容 指令如表4.3想要看到什么樣的信息，就輸入對(duì)應(yīng)的指令，上表說(shuō)了十一條指令：1602液晶的操作有4種：①狀態(tài)讀操作——輸入：RS=0、R/W=1、E=1，輸出：DB0～DB7的狀態(tài)字；②數(shù)據(jù)讀操作——輸入：RS=1、R/W=1、E=1，輸出：DB0～DB7的數(shù)據(jù)；③指令寫(xiě)操作——輸入：RS=0、R/W=0、E=1，輸出：無(wú)；④數(shù)據(jù)寫(xiě)操作——輸入：RS=1、R/W=1、E=1，輸出：無(wú)。 4.2.3 LCD1602字符集 在LCD顯示屏的內(nèi)部有個(gè)儲(chǔ)存器（記憶器），在這個(gè)記憶器可以生產(chǎn)出字符，這些字符可以輸出一個(gè)圖，大致的目標(biāo)就是下面這樣的：阿拉伯?dāng)?shù)字，字母、包括大小寫(xiě)和符號(hào)每個(gè)字符能夠針對(duì)一段代碼，打比方一個(gè)字母C對(duì)應(yīng)43H，這個(gè)就是用十六進(jìn)制來(lái)表示的，最后的顯示就是把對(duì)應(yīng)的地址中的數(shù)據(jù)拿出來(lái)就會(huì)顯示在LCD屏上了。 這個(gè)對(duì)應(yīng)是由ASCII碼識(shí)別的，只能夠用它來(lái)識(shí)別，所以在設(shè)計(jì)中我們用的都會(huì)被轉(zhuǎn)化成ASCII碼，ASCII可以直接顯示，也可以由LCD內(nèi)部的記憶器轉(zhuǎn)換，這個(gè)過(guò)程不需要我們?nèi)藶榈娜マD(zhuǎn)換。 4.2.4 LCD1602程序 那么我們簡(jiǎn)單說(shuō)下LCD的初始化和在一個(gè)固定地方顯示字符；初始化的流程圖如圖4.2所示：包括液晶顯示開(kāi)始啟動(dòng)，顯示模式設(shè)置初始化，關(guān)閉顯示，清屏顯示，顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置，顯示開(kāi)以及光標(biāo)設(shè)置、退出等。 圖4.2 液晶初始化流程圖 LCD屏的初始化是有關(guān)顯示器的機(jī)制，和原理的相關(guān)操作。我就不多說(shuō)了。下面是在一個(gè)固定位置顯示的代碼，如下： void DLC(uchar X, uchar Y, uchar code *DData) { uchar ListLength,j; ListLength = strlen(DData); Y &= 0x1; X &= 0xF; //限制X不能大于15，Y不能大于1 if (X <= 0xF) //X坐標(biāo)應(yīng)小于0xF { for(j=0;j下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔，確保文檔完整性，對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
- 2.下載的文檔，不會(huì)出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入（下載+內(nèi)容+預(yù)覽）歸上傳者、原創(chuàng)作者；如果您是本文檔原作者，請(qǐng)點(diǎn)此認(rèn)領(lǐng)！既往收益都?xì)w您。
文檔包含非法信息？點(diǎn)此舉報(bào)后獲取現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì)！
下載文檔到電腦，查找使用更方便
9.9 積分
| 下載 |
還剩頁(yè)未讀，繼續(xù)閱讀
- 配套講稿：
如PPT文件的首頁(yè)顯示word圖標(biāo)，表示該P(yáng)PT已包含配套word講稿。雙擊word圖標(biāo)可打開(kāi)word文檔。
- 特殊限制：
部分文檔作品中含有的國(guó)旗、國(guó)徽等圖片，僅作為作品整體效果示例展示，禁止商用。設(shè)計(jì)者僅對(duì)作品中獨(dú)創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞：
- 基于 單片機(jī) 智能 抽水 灌溉系統(tǒng) 設(shè)計(jì)
裝配圖網(wǎng)所有資源均是用戶自行上傳分享，僅供網(wǎng)友學(xué)習(xí)交流，未經(jīng)上傳用戶書(shū)面授權(quán)，請(qǐng)勿作他用。
相關(guān)資源
更多
正為您匹配相似的精品文檔
相關(guān)搜索
鏈接地址：http://m.jqnhouse.com/p-6643697.html