盆花自动浇水系统的设计.doc
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1、盆花自动浇水系统设计测控07级2班 肖璐 指导老师:赵彦如摘 要:此次设计盆花自动浇水系统包含土壤温湿度检测和控制和蓄水箱自动上水及水位报警两大部分。土壤温湿度检测和控制部分又包含了土壤温湿度检测和显示、自动浇水系统。土壤温湿度检测和显示以温湿度传感器SHT-11为感应部件,将检测到土壤温湿度值送入AT89C51单片机,再由其输出到LCD屏进行显示。自动浇水系统设计为智能和手动两个部分:智能浇水部分是经过单片机程序设定浇水上下限值和SHT-11送入单片机土壤湿度值相比较,当低于下限值时,单片机输出一个信号控制电磁阀打开,开始浇水,高于上限值时再由单片机输出一个信号控制电磁阀关闭,停止浇水;手动
2、部分是由单片机从时钟芯片DS1302读入月份和天天实时时刻,经过软件程序设定定时浇水时间和浇水量。蓄水箱自动上水及水位报警采取纯硬件电路控制,实现水箱水位实时监测、自动上水和水位上下限报警功效。关键词:AT89C51单片机 SHT-11温湿度传感器 LCD DS1302时钟芯片 C51程序 数字电路Design of potted flowers automatic watering systemAbstract:The design of the automatic watering system includes soil pot humidity detection and displa
3、y, automatic watering and storage box automatic water and water level alarm three parts. S- oil testing and display of temperature and humidity system takes Temperature and humidity sen- sor SHT - 11 as inductive components, it will detect the soil temperature and humidity value and input the value
4、to the AT89C51 microcontroller,then the temperature and humidity value will be output to LCD screen displayed. Automatic watering system design for intelligence and manual two parts.Intelligent watering part through the microcontroller program setting the upper and lo- wer water attained,then compar
5、ing this upper and lower water attained with the vale that throug -hing SHT-11 inputting to the microcontroller. When below the limit SCM outputs a signal to o- pening the Electromagnetic valve ,and Start watering .if Above the upper limit value,the SCM will output another signal to Turnning off the
6、 Electromagnetic valve ,and Stop watering. Manual part read the time from the clock chip DS1302 by microcomputer. Through software program to setting the regular wateringtime and Watering amount.Storage box Water level control system u- ses Pure hardware control. Realizing real-time monitoring water
7、 tank, Automatic water supply and Level alarming function.Keywords: AT89C51 microcontroller; SHT - 11 temperature and humidity sensor; LCD; clock chip DS1302;C51 program; Digital circuit 目 录1、绪论11.1 选题目标和意义11.2自动浇花器诞生背景及中国外发展现实状况11.3毕业设计所采取研究方法和手段22、AT89C51单片机42.1 AT89C51单片机基础组成42.2 AT89C51关键特征52.3管
8、脚说明52.4 AT89C51单片机存放器72.4.1 程序存放器72.4.2 数据存放器82.5 振荡电路和时钟92.6 AT89C51中止系统102.6.1 中止系统结构和中止控制102.6.2 中止响应过程122.7 定时器/计数器122.7.1定时器/计数器0和1介绍122.7.2 和定时器/计数器0和1相关特殊功效寄存器133、温湿度传感器143.1 数字温湿度传感器SHT-11153.2 SHT-11传感器输出163.2.1 湿度值输出173.2.2 温度值输出173.2.3 露点计算183.2.4 非线性校正及温度赔偿183.3 SHT-11特征193.3.1 SHT-11特点1
9、93.3.2 SHT具体规格193.4 SHT-11引脚203.5 SHT-11内部命令和接口时序213.5.1 SHT-11内部命令213.5.2 SHT-11命令次序及命令时序213.5.3 SHT-11状态寄存器223.6 硬件接口233.7 恢复处理233.8 SHT-11相关程序244、DS1302时钟芯片304.1 DS1302时钟芯片介绍304.2 引脚304.3 命令字节314.4 DS1302相关程序345、液晶显示器LCD385.1 液晶显示器分类385.2 AMPIRE 12864385.2.1 LCD 12864引脚功效395.2.2 KS0108控制器指令功效405.
10、2.3 应用说明425.2.4 LCD相关程序426、盆花自动浇水系统设计496.1 土壤温湿度检测和控制496.1.1 硬件电路设计496.1.2 系统软件设计536.2 蓄水箱自动供水系统656.2.1基础导电理论666.2.2系统工作原理676.2.3 系统硬件组成666.2.4 系统电路连接706.2.5 参数计算716.2.6 水箱水位控制系统检测717、总结738、致谢74参考文件751、绪论1.1 选题目标和意义伴随社会生活进步,大家生活质量越来越高。在家里养盆花能够陶冶情操、丰富生活。同时,盆花经过光合作用可吸收二氧化碳,净化室内空气,在有花木地方空气中阴离子聚积较多,所以空气
11、也尤其清新,而且有很多花木还可吸收空气中有害气体,所以,养盆花现在被很多人所喜爱。盆花浇水量是否能做到适时适量,是养花成败关键。不过,在生活中大家总是会有没有暇顾及时候,比如工作太忙或出差、旅游等。花草生长问题80%以上是由花儿浇灌问题引发;好不轻易种植多个月花草,因为浇水不立即,长势不好,用来美化家园花草几乎成了“鸡肋”;不种植了吧,家中没有绿色衬托感觉没有生机;保留吧,花草长得不够旺盛,还影响家庭装饰效果。即使现在市面上有卖盆花自动浇水器,但价格十分昂贵,而且大多只能设定一个定时浇水时间,极难做到给盆花适时适量浇水。也有较经济盆花缺水报警器,能够提醒大家立即给盆花浇水。可是这种报警器只能报
12、警,浇水还是需要大家亲自动手。当家里无人时,即使报警也无人浇水,就起不到应有作用了。所以,我想经过设计一个集盆花土壤湿度检测,自动浇水和蓄水箱自动供水于一体盆花自动浇水系统。让盆花在大家无暇照料时也能得到立即浇灌。1.2自动浇花器诞生背景及中国外发展现实状况 微喷系统是近几年利用中国外优异技术组装新型浇灌设施,关键是利用水流经过低压管道系统以一定速度从特制喷头喷出,在空气中分散成细小水滴,着落在花草植物、作物及周围地面上,从而达成立即补充水分目标。该系统含有用水量少、冲击力小浇灌特征,适适用于栽培密度大、植株柔软细嫩植物。自动浇花器诞生是伴随大家生活水平提升和生活节奏加紧而诞生一个懒人园艺用具
13、。它把微喷概念应用于家庭盆花浇灌中,经过对应改善,达成合理给盆花自动浇水目标。早在很多年前,国外就已经开始普及,中国使用电子类自动浇花器多数从国外进口,价格昂贵,但质量比较可靠。不过这并不太适适用于中国,现在中国外比较流行是玻璃制作自动浇花器。这种类型浇花器多数在中国山西和浙江一带加工生产,价格比较低廉,实用性没有电子类自动浇花器好。伴随中国居民消费水平和生活质量提升,居家园艺市场异常火爆,不过因为生活节奏加紧,种花轻易养花难问题暴露出来,而养花最关键问题就是浇水问题,研究表明花草80%以上死亡因为浇水不立即引发,所以中国商家已经看到了这种需求潜力。现在这类小居家用具厂家关键集中在广东,上海,
14、浙江一带。现在市面上所出售自动浇花器关键有以下几类: 电子类自动浇花器电子类自动浇花器又叫时控喷淋装置,系统组成为:主机(或控制器)、主管(能够是花园管也能够是4/7mm微喷淋管)、分水接头(3通、4通、5通、6通、分水器)、副管(3/5mm)喷淋管(雾化喷头、旋转喷头、折射雾化喷头等)。电子类自动浇花器依据电源不一样分为交流电自动浇花器和电池自动浇花器两种。控制器通常性能有:电磁阀控制;智能时控电路微电脑芯片控制;适用电源为AC220V/50HZ;最适宜水压0.3-0.6Mpa;待机功率(4VA,浇水时12VA);可控制连续作业时间是1分钟至168个小时;可天天自动完成十次以上浇水作业,可天
15、天、隔天、隔多天自动循环进行浇水,手动自动两用;天天计时误差小于正负3秒;电器适应环境温度为-1050;相对湿度90%RH。 玻璃、陶瓷类自动浇花器玻璃、陶瓷类自动浇花器又叫自动渗水装置,它由本身材质物理结构组成,依据器具物理渗水原理完成自动浇灌,当自动浇水器内部存水,本身形成一定压力,当碰到干燥土壤,水就会自上而下流出,当土壤湿润以后,会形成一个堵塞压力,从而造成水流速度变慢或停止。器具工艺不一样,效果也不一样,当然也因土壤疏松情况决定器具内水流速度。目前传感器技术和单片机技术发展快速,其应用逐步由工业、军事等领域向其它领域渗透,已经和我们日常生活息息相关。而且智能家居概念也越来越受大家推崇
16、,所以,微电脑控制电子类自动浇花系统有很好发展前景。1.3毕业设计所采取研究方法和手段 此次毕业设计是设计一个单片机控制自动浇水系统,实现室内盆花浇水自动化系统。该系统可对土壤温湿度进行监控,并对作物进行适时、适量浇水。其关键是单片机和温湿度传感器和浇水驱动电路组成检测控制部分。关键研究土壤湿度和浇水量之间关系、浇灌控制技术及设备系统硬件、软件编程各个部分。检测部分,单片机选择AT89C51单片机,温湿度传感器选择SHT11温湿度传感器。SHT-11采取COMSens专利传感器技术将温度湿度传感器、A/D转换器、数字接口、校准数据存放器、标准I2C总线等电路全部集成在一个芯片内。软件选择C51
17、语言编程。土壤温湿度传感器可将检测到土壤温湿度模拟量放大转换成数字量经过单片机内程序控制正确将温度和湿度分别显示在LCD显示器上,同时经过单片机内中止服务程序判定是否要给盆花浇水,若需浇水,则单片机系统发出浇水信号,并经放大驱动设备,开启电磁阀进行浇水,若不需浇水,则进行下一次循环检测。在浇水系统中也同时设计一个手动浇水部分,系统工作时经过设置键按下是否来选择浇水系统工作方法。土壤浇水驱动电路采取继电器开关电路,蓄水箱水位报警和自动上水部分采取纯硬件控制。2、AT89C51单片机AT89C51是一个带4K字节闪烁可编程可擦除只读存放器(FPEROMFalsh Programmable and
18、Erasable Read Only Memory)低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。单片机可擦除只读存放器能够反复擦除100次。该器件采取ATMEL高密度非易失存放器制造技术制造,和工业标准MCS-51指令集和输出管脚相兼容。因为将多功效8位CPU和闪烁存放器组合在单个芯片中,ATMELAT89C51是一个高效微控制器,AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一个灵活性高且价廉方案。2.1 AT89C51单片机基础组成AT89C51由一个8位微处理器,128KB片内数据存放器RAM,21个特殊功效寄存器SFR,4KB片内程序存放器Flash ROM,64KB可寻址片内外统
19、一编址ROM,64KB可寻址片外RAM, 4个8位并行I/O接口(P0P3),一个全双工通用异步串行接口UART,两个16位定时器/计数器,含有位操作功效布尔处理机及位寻址功效五个中止源、两个优先级中止控制系统和片内振荡器和时钟产生电路。其基础组成框图图2-1所表示。图2-1 AT89C51基础组成2.2 AT89C51关键特征AT89C51关键特征有:和MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存放器 寿命:1000写/擦循环数据保留时间:全静态工作:0Hz-24Hz三级程序存放器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中止源 可编程串行通道低功耗闲置和掉电模式片
20、内振荡器和时钟电路 2.3管脚说明 AT89C51引脚图图2-2所表示。各引脚具体说明以下: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放器,它能够被定义为数据/地址第八位。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外部必需被拉高。 P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻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,这是因为
21、内部上拉缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。 P2口:P2口为一个内部上拉电阻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。并所以作为输入时,P2口管脚被外部拉低,将输出电流。这是因为内部上拉缘故。P2口当用于外部程序存放器或16位地址外部数据存放器进行存取时,P2口输出地址高八位。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放器进行读写时,P2口输出其特殊功效寄存器内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。图2-2 AT89C51引脚图P3口:P3口管脚是
22、8个带内部上拉电阻双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入口。作为输入,因为外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是因为上拉缘故。P3口也可作为AT89C51部分特殊功效口,如表2-1所表示。同时,P3口为闪烁编程和编程校验接收部分控制信号。表2-1 P3口特殊功效引脚名称功效说明引脚名称功效说明P3.0RXD串行输入口P3.4T0记时器0外部输入P3.1TXD串行输出口P3.5T1记时器1外部输入P3.2外部中止0P3.6外部数据存放器写选通P3.3外部中止1P3.7外部数据存放器读选通RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要
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