《智能浇花控制系统的设计方案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能浇花控制系统的设计方案（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、智能浇花控制系统的设计方案 1. 绪论近年来，人们的生活水平有了大幅度的提高，然后如何真正提高生活质量，如何使生活产生质的飞跃成为了大多数人们思考的问题。种植花草是中国人千百年来的维持不变的喜好，故多数人选择种植花草来陶冶情操，同时，也把它作为一项业余的消遣活动，但由于人们生活节奏快和经常出差等缘故，不能按时为花草浇水成为了花草死亡的主要原因。为了解决按时为花草浇水的问题，人们会采取在手机中存备忘录以及做各种备忘录等方法，但这些方法始终存在很多缺陷，市场上的智能浇花系统仪器功能繁多但是价格过于昂贵，而且对于普通家庭而言，过于复杂的应用和多功能是不必要的。智能浇花系统的出现正可以解决这一问题，该
2、系统其主要执行装置是一个电磁阀门，其一端连接水管，另外一端连接外置的水管作为浇水口，浇水的水量主要由单片机控制。设备主要是通过控制浇水的时间间隔和浇水的持续时间来控制浇水量的。操作方便简便，这样即实现了家庭生活的现代化又保证了植物的正常生长。近年来，以电子技术为代表的新技术促进了电子行业的飞速增长，也极大地推动了智能家电和智能家用设备的快速发展。国外的智能家用设备市场俨然已经做大做强，鉴于中国在全球制造链和设计链的重要地位，使得这里成为全球各大生产智能家用设备厂商逐鹿的大战场，同时，也带动了中国本土智能家用设备仪器研发与测试技术应用的迅速发展。智能浇花控制系统自然也包括在其中，近些年来，国内外
3、出现了许多种智能浇花控制系统，其功能与控制原理也存在着许多的不同，但根本目的均为方便人们的日常生活和保证花草的正常生长。众所周知，在二十世纪，人类跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和电脑时代。但这种电脑，通常指个人计算机，也就是我们平时所说的PC机。它由主机、显示器、键盘等组成。除此之外还有一类计算机，大多数人很不熟悉。这种计算机就是把智能赋予给各种机械的单片机（微控制器）。这种计算机最小的系统只用一片集成电路，就能进行简单运算和控制。因为其体积小，通常都被放在被控机械的“肚子”里。在整个装置中，他的作用有如人类头脑，若它出了毛病，整个装置也就瘫痪了。现如今，这种单片机的使用领域已发
4、展的十分广泛，如智能仪表、导航系统、实时工控、通讯设备、家用电器等。各种家用产品用上了单片机以后，便能起到令产品换代升级的功效，通常都会在产品名称前加上形容词“智能型”，例如智能型洗衣机等等。 而花卉养殖作为大多数人生活中的一部分，却常常因为人们工作等原因被忽略，智能浇花控制系统可为人们解决这一问题，与此同时，智能浇花控制系统若能走进家庭，也是人们生活进入智能化的标志之一。2. 系统设计方案2.1系统工作原理智能浇花控制系统的设计，其主要执行装置是一个电磁阀门，其一端连接水管，另外一端连接外置的水管作为浇水口，浇水的水量主要由单片机控制。设备主要是通过控制浇水的时间间隔和浇水的持续时间来控制浇
5、水量的1。2.2系统方框图设计系统主要是由单片机、电源、按键、显示、指示灯、复位电路、电磁阀模块等组成。方框图如图2-1所示：复位电路模块电磁阀模块显示模块指示灯模块单片机模块按键模块电源模块图2-1 系统方框图2.3系统结构整个自动浇花设备的结构可以分为5大部分：中央处理单元(CPU)，LED显示部分,电磁阀部分，按键部分，指示灯部分等。2.3.1单片机模块单片机模块对整个系统进行控制，实现以下功能：(1) 控制显示模块显示工作参数；(2) 根据按键的输入做出正确的计算，并传输到显示器件上实现时间的调整设置；(3) 控制LED的点亮和熄灭；(4) 实现电磁阀的控制。2.3.2显示模块数码显示
6、模块能够将需要的时间参数显示出来，提供了系统和操作者的交流窗口，是人机界面的重要组成部分之一。2.3.3电磁阀模块电磁阀是本设备的执行设备，系统通过电磁阀控制水的流通和截止，实现了电能到机械能的转换。2.3.4按键模块按键是人机界面的另一个重要组成部分，它是最主要的输入设备。用户通过按键将自己的要求告知单片机，单片机根据用户的设置进行相应的操作。2.3.5指示灯模块指示灯是数码显示模块以外的另一输出设备，在数码管的基础上起到辅助作用。2.3.6复位电路模块复位模块主要功能为在上电的一瞬间，电压不是直接跳变到单片机可工作的电压范围。并且在外部输入电压较低的时候（电压在临界范围），这个时候单片机可
7、能工作也可能不工作，故而会引起芯片内程序道德无序执行，复位电路需要确保在上电的时候暂时不让单片机立刻进入工作状态，即上电延时状态。2.4系统人机界面设计操作界面如图2-2所示,主要由2位数码管、7个按键和3个发光二级管组成。图中各部分介绍如下：数码管：用于显示工作持续时间和时间间隔，配合按键完成各项参数的设置。LED1：电源指示灯，当通电以后就亮起，说明系统已经开始工作。LED2和LED3：参数指示灯。当LED2亮起以后，说明目前数码管上显示的是工作间隔时间，可以通过按键对其设置。当LED3亮起时，说明目前显示的是工作持续时间。ON/OFF ：电源开关，按下后电源指示灯LED1点亮，系统开始工
8、作。RESET：系统复位。当遇到意外情况系统出现死机，可通过此按键恢复正常工作。SWITCH：用于切换工作间隔时间和工作持续时间，按下以后LED2和LED3将依次点亮。UP和DOWN：增加和减少数码管所显示数字的值。OK：确定键，当用户使用UP和DOWN键设置好时间以后，按下OK键进行保存和应用。CLEAR：清零键，可通过此按键将当前数码管示数快速清零，重新进行设置。ON/OFFRESETOKDOWNUPCLEARSWITCHLED1LED2LED3图2-2 操作人机界面2.5系统操作步骤(1) 将入水管连接到自来水龙头和电磁阀之间，用出水管连接电磁阀和花盆，这个过程中注意水管的密封性，也不要
9、让水溅到电路板上。(2) 将控制系统通电，按下电源开关ON/OFF，LED1亮，表示一切正常。(3) 按下SWITCH键，LED2点亮，通过UP和DOWN设置工作间隔时间。按下CLEAR可清零。(4) 按下SWITCH键，LED2熄灭，LED3点亮，通过UP和DOWN设置工作持续时间，按下CLEAR可清零。(5) 按下OK键，LED3熄灭，系统按照设定的参数开始工作。3. 关键器件的选型3.1单片机的选择AT89C51单片机是Atmel公司推出的一款产品，一般小芯片的价格都比较低，同样AT89C51作为一款小芯片产品其价格相对而言较为便宜，并且其与MCS-51系列兼容行很好，所以本系统决定采用
10、AT89C51作为芯片2。3.1.1AT89C51简介AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是
11、它的一种精简版本。AT89C5x单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案3。3.1.2AT89C51的主要性能(1)与MCS-51 兼容；(2)4K字节可编程FLASH存储器；(3)寿命：1000写/擦循环；(4)数据保留时间：10年；(5)全静态工作：0Hz-24MHz；(6)三级程序存储器锁定；(7)1288位内部RAM；(8)32可编程I/O线；(9)两个16位定时器/计数器；(10)5个中断源；(11)可编程串行通道；(12)低功耗的闲置和掉电模式；(13)片内振荡器和时钟电路。3.1.3AT89C51的管脚说明AT89C51的引脚图如图3-1所示。 图3-1 AT89
12、C51的引脚图VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接
13、收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号4。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1
14、”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL），这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 表3-2 P3管脚第二功能表P3口管脚备选功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2INT0（外部中断0）P3.3INT1（外部中断1）P3.4T0（计时器0外部输入）P3.5T1（计时器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器
15、时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。3.2继电器的选择
