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1、自动浇花系统毕业设计论文目录第1章 系统功能与特色1.1 系统功能特色简介（1）选择性浇水在每次浇水前，系统会对植物土壤湿度进行检测，如果超过一定值，就不进行浇水操作，防止过度浇水、浪费水资料；如果低于设定值但此时光照强度过高不适于浇水，则系统也不会浇水。（2）加水提示水箱装有红外检测器，水位过低时，红外被促发，系统记录下标志，系统会立刻提示用户加水。（3）时间显示系统统部装有一块DS1302时钟芯片，可以准确的显示时间，用户可以根据时间记录花期。（4）浇水设置本系统增加了外设键盘，用户可根据花的品种不同而设定不同的浇水限制。（5）数据保存系统部放置了一块EEPROM，可对用户的设置进行保存，
2、具有掉电保护功能。1.2 功能指标（1）温度测量精确到1，湿度测量精确到1%RH，土壤湿度测量精确到1%RH，光照强度测量精确到1lx；（2）LCD显示温湿度、土壤湿度、光照强度以及时间和浇水限值；（3）电磁阀开断灵敏度0.1s；（4）存储芯片擦写次数可达10万次以上； .专业.专注. 第2章 系统硬件设计2.1 硬件框架MUCSTC89C52温，湿度采集模块12864液晶显示按键输入土壤湿度采集模块浇水模块光照强度采集模块水位器蜂鸣器DS1302EEPROM图2-1 硬件框架图2.2 主控芯片 Bardolino是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存
3、储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得Bardolino为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为
4、止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。Bardolino单片机和atmel的对比: atmel：（1）8K字节程序存储空间；（2）512字节数据存储空间；（3）带4K字节EEPROM存储空间；（4）可直接使用串口下载。Bardolino单片机:（1）8K字节程序存储空间；（2）256字节数据存储空间；（3）没有带EEPROM存储空间。2.3 温湿度采集模块（1）DHT11数字温湿度传感器温湿度采集部分使用DHT11数字温湿度传感器。DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期
5、稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接，因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。校准系数以程序的形式储存在OTP存中，传感器部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为 4 针单排引脚封装，连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。（2）湿度值输出DHT-11可通过I2C 总线直接输出数字量湿度值,从其相对湿度输出特性曲线中可以看出,DHT11 的输出特性呈一定的非线性,
6、为了补偿湿度传感器的非线性以获取准确数据,可按式（3-1）修正湿度值:= 式中,SORH 表示传感器相对湿度测量值,系数取值分别如下:12位时：；8位时： 。（3）温度值输出DHT-11温度传感器的线性非常好,可用下列公式（3-2）将温度数字输出转换成实际温度值T : 式中，表示传感器温度测量值。当电源电压为5V，温度传感器的分辨率为14位时，；当温度传感器的分辨率为12位时，。图2-3 相对湿度输出特性曲线图2.4 土壤湿度采集模块Bardolino Moisture Sensor土壤湿度传感器可用于检测土壤的水分，当土壤缺水时，传感器输出值将减小，反之将增大，使用AD转换器读取它的值,然后
7、传送给单片机，单片机根据数值大小来判断是否该浇水。AD采用了TLC2543，TLC2543是TI公司的12位串行模数转换器，使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转换过程。由于是串行输入结构，能够节省Bardolino系列单片机I/O资源，且价格适中，分辨率较高，因此在仪器仪表中有较为广泛的应用。2TLC2543的特点:（1）12位分辩率A/D转换器；（2）在工作温度围10s转换时间；（3）11个模拟输入通道；（4）3路置自测试方式；（5）采样率为66kbps；（6）线性误差1LSBmax；（7）有转换结束输出EOC；（8）具有单、双极性输出；（9）可编程的MSB或LSB前导；（10）可编程输出数
8、据长度。图2-4 土壤湿度传感器2.5 光照强度采集模块光照采集采用了光敏电阻，根据光敏电阻阻值说光照强度的不同，而大小不一样这一特性采用电阻分压的方式采集光敏电阻两端电压值，经AD转换读取数据，根据AD值求出光照强度。2.6 时间显示模块DS1302是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态 RAM，采用SPI三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和 RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达2.55.5V。2.7 显示模块显示部分采用了一块
9、12864中文字库液晶。12864液晶显示模块是12864点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，置国标GB2312码简体中文字库（16X16点阵）、128个字符（8X16点阵）及64X256点阵显示RAM（GDRAM）。可与CPU直接接口，提供两种界面来连接微处理机，8-位并行及串行两种连接方式。具有多种功能，如光标显示、画面移位、睡眠模式等。图2-7 12864液晶显示图2.8 水量提示模块水箱装有红外检测器，水位过低时，红外被促发，系统记录下标志，系统会立刻提示用户加水。原理说明：当没有物体反射红外线时，Ce之间截止，无电流流过，输出电压为电源电压，高电平；当有物体反射红外线时，
10、be饱和导通Ce也就导通了，输出端就相当于接地，输出电压为低电平。2.9 存储模块存储芯片采用AT24C02。AT24C02是一个2K位串行CMOS E2PROM，部含有256个8位字节，CATALYST公司的先进CMOS技术实质上减少了器件的功耗。AT24C02有一个16字节页写缓冲器，该器件通过IIC总线接口进行操作，有一个专门的写保护功能。2.10 浇水模块水部分采用了一个G1/4 2分口径电磁阀，单片机通过分析采集来的信息控制继电器的开断进而控制电磁阀的通断。图2-10 浇水模块图2.11 电源模块本系统创新性的加入了电源模块，不用再为不好供电而发愁。由于要12864液晶和功率较大的电
11、磁阀本系统的稳压芯片才用了功率较大抗干扰强的LM2596和LM7812。LM2596系列是美国国家半导体公司生产的3A电流输出降压开关型集成稳压芯片，它含固定频率振荡器（150KHZ）和基准稳压器（1.23v），并具有完善的保护电路：电流限制、热关断电路等。利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。提供有3.3V、5V、12V及可调（-ADJ）等多个电压档次产品。此外，该芯片还提供了工作状态的外部控制引脚。图2-11 LM2596芯片图LM2596系列开关稳压集成电路的主要特性如下： （1）最大输出电流：3A ；（2）最高输入电压：37V ；（3）输出电压：3.3V、5V、12V及（A
12、DJ）等，最大输出电压37V ；（4）震荡频率：150KHZ ；（5）转换效率：75%88%（不同电压输出时的转换效率不同） ；（6）工作温度围围：-40+125 ；（7）工作模式：低功耗/正常两种模式。可外部控制 ；（8）工作模式控制：TTL电点评相容 ；（9）所需外部组件：仅四个（不可调）；六个（可调） ；（10）器件保护：热关断及电流限制 ；（11）封装形式：5脚（TO-220(T)；TO-263(S)。LM7812电路部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。5V用来给单片机及其他芯片供电，12V用来给电磁阀供电。图2-11 电源模块图第3章 系统软件设计3
13、.1系统软件设计土壤温湿度检测与控制系统有自动和手动两种浇水方法。若设置键按下则为手动浇水方式，否则为智能浇水方式。手动浇水时，由单片机向时钟芯片DS1302读取实时时间，若与设定的定时浇水的时间相符，则单片机执行定时器/计数器0中断程序，完成定量浇水；智能浇水时，传感器起感应作用，当传感器把感应到的土壤温湿度信号传给单片机，由控制程序判断是否需要进行浇水，若需要浇水，单片机输出高电平打开电磁阀，给植物浇水。当浇了足量的水，传感器感应到后，把信号传给单片机判断，单片机再发出信号让电磁阀闭合。由此，实现了智能浇水，浇水的上下限由程序编程时设定。开始液晶显示器初始化DS1302初始化中断初始化温湿
14、度检测土壤湿度检测光照强度检测判断是否浇水？是否12864液晶显示器浇水模块水位检测判断是否有水？蜂鸣器启动是键盘输入设置存储器循环前面程序图3-1软件设计图3.2系统工作原理在本次设计中采用纯硬件控制电路，利用555定时器的定时与驱动功能制作一个性能可靠、成本低的蓄水箱自动供水系统。该系统主要分为模拟检测和逻辑判断两大块，如图3-2所示。模拟检测实际上测量的是B、C、D、E四个探头相对于A点（即地）电位的到底，在水箱里的四个探头B、C、D、E各点和A点之间实际上就相当于一个可变的电阻。当电阻值发生变化时，各点的位值不同，再通过逻辑判断及可以得到不同的输出，以达到操作控制不同的动作。图3-2
15、系统框图第4章 系统实物图4-1 系统实物图第5章 总结本次设计的盆花自动浇水系统以电子类的自动浇花器的工作原理为参考，运用现代传感器技术及单片机控制技术构成一个土壤温湿度采集与控制系统，再用数字电路控制自动给水系统及时的给浇水系统供水。整个盆花自动浇水系统包括土壤温湿度的检测和显示、自动浇水和蓄水箱自动上水及水位报警三个部分。土壤温湿度的检测和显示以温湿度传感器SHT-11为感应部件，将检测到的土壤温湿度值送入AT89C51单片机，再由单片机的I/O口输出到LCD液晶显示屏进行显示，同时此湿度值也是是否给盆花浇水的参考值。自动浇水部分与土壤温湿度的检测和显示部分共同构成土壤温湿度的检测与控制系统。它设计为智能和手动两个部分。智能浇水部分是通过单片机程序设定浇水的上下限值并与SHT-11送入单片机的土壤湿度值相比较，当传感器检测到的湿度值低于设定的下限值时，单片机输出一个信号控制电磁阀打开，开始浇水，高于设定的上限值时再
