基于单片机的盆花自动浇水控制系统设计.doc
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1、目 录摘要1关键词11前言21.1选题的目的和意义21.2自动浇花器的诞生背景及国内外发展现状21.3毕业设计采用的研究方法和手段42 AT89C51单片机42.1AT89C51单片机的基本组成42.2AT89C51重要特性52.3管脚说明62.4AT89C51单片机的存储器82.4.1程序存储器82.4.2数据存储器82.5振荡电路和时钟92.6AT89C51的中断系统102.6.1中断系统结构和中断控制102.6.2中断响应过程112.7定期器/计数器122.7.1定期器/计数器0和1的简介132.7.2定期器/计数器0和1相关的特殊功能寄存器133温湿度传感器143.1数字温湿度传感器
2、SHT-11143.2SHT-11的特性153.2.1SHT-11的特点153.2.2SHT的详规格163.3SHT-11的引脚163.4SHT-11的内部命令与接口时序173.4.1SHT-11的命令顺序及命令时序173.4.2SHT-11的内部命令183.4.3SHT-11的状态寄存器183.5硬件接口193.6恢复解决204DS1302时钟芯片204.1DS1302时钟芯片的简介204.2引脚214.3命令字节215液晶显示器LCD245.1液晶显示器的分类245.2ATMPIRE 12864255.2.1LCD 12864 引脚功能265.2.2KSO108 控制器指令功能265.2.
3、3应用说明286盆花自动浇水系统的设计286.1土壤温湿度检测与控制286.2 硬件电路的设计296.3系统软件的设计337结论36参考文献36 致谢37附录38基于单片机的盆花自动浇水控制系统设计摘 要:本次设计的盆花自动浇水系统涉及土壤温湿度的检测与控制和蓄水箱自动上水及水位报警两大部分。土壤温湿度的检测与控制部分又涉及了土壤温湿度的检测和显示、自动浇水系统。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:智能浇水部分是通过单片机程序设定浇水的上下限值与SHT-1
4、1送入单片机的土壤湿度值相比较,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;手动部分是由单片机从时钟芯片DS1302读入月份与天天的实时时刻,通过软件程序设定定期浇水的时间与浇水的量。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Potted plant watering control system based on PLCAbstract:The design of the automatic watering system includes soil p
5、ot humidity detection and display, 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 hum
6、idity value and input the value 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
7、- wer water attained,then comparing 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 an
8、other signal to Turnning off the 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. Keyw
9、ords: AT89C51 microcontroller; SHT - 11 temperature and humidity sensor; LCD; clock chip DS1302;C51 program; Digital circuit 1 前言1.1 选题的目的和意义随着社会生活的进步,人们的生活质量越来越高。在家里养盆花可以陶冶情操、丰富生活。同时,盆花通过光合作用可吸取二氧化碳,净化室内空气,在有花木的地方空气中阴离子聚积较多,所以空气也特别清新,并且有许多花木还可吸取空气中的有害气体,因此,养盆花如今被许多的人所爱慕。盆花浇水量是否能做到适时适量,是养花成败的关键。但是,在
10、生活中人们总是会有无暇顾及的时候,比如工作太忙或者出差、旅游等。花草生长问题80%以上是由花儿浇灌问题引起;好不容易种植几个月的花草,由于浇水不及时,长势不好,用来美化家园的花草几乎成了“鸡肋”;不种植了吧,家中没有绿色烘托感觉没有生机;保存吧,花草长得不够旺盛,还影响家庭装饰效果。虽然目前市面上有卖盆花自动浇水器的,但价格十分的昂贵,并且大多只能设定一个定期浇水的时间,很难做到给盆花适时适量浇水。也有较经济的盆花缺水报警器,可以提醒人们及时的给盆花浇水。可是这种报警器只能报警,浇水还是需要人们亲自动手。当家里无人时,即使报警也无人浇水,就起不到应有的作用了。因此,我想通过设计一种集盆花土壤湿
11、度检测,自动浇水以及蓄水箱自动供水于一体的盆花自动浇水系统。让盆花在人们无暇照顾时也能得到及时的浇灌。1.2 自动浇花器的诞生背景及国内外发展现状 微喷系统是近几年运用国内外先进技术组装的新型灌溉设施,重要是运用水流通过低压管道系统以一定速度从特制的喷头喷出,在空气中分散成细小的水滴,着落在花草植物、作物及周边的地面上,从而达成及时补充水分的目的。该系统具有用水量少、冲击力小的灌溉特性,合用于栽培密度大、植株柔软细嫩的植物。自动浇花器的诞生是随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快而诞生的一种懒人园艺用品。它把微喷的概念应用于家庭盆花浇灌中,通过相应的改善,达成合理给盆花自动浇水的目的。早在很数
12、年前,国外就已经开始普及,国内使用的电子类自动浇花器多数从国外进口的,价格昂贵,但质量比较可靠。但是这并不太合用于国内,目前国内外比较流行的是玻璃制作的自动浇花器。这种类型的浇花器多数在我国山西和浙江一带加工生产的,价格比较低廉,实用性没有电子类自动浇花器好。随着国内居民消费水平和生活质量的提高,居家园艺市场异常火爆,但是由于生活节奏加快,种花容易养花难的问题暴露出来,而养花最重要的问题就是浇水问题,研究表白花草80%以上的死亡由于浇水不及时引起,因此国内商家已经看到了这种需求潜力。目前这类小居家用品的厂家重要集中在广东,上海,浙江一带。现在市面上所出售的自动浇花器重要有以下几类: 电子类自动
13、浇花器电子类自动浇花器又叫时控喷淋装置,系统构成为:主机(或者控制器)、主管(可以是花园管也可以是4/7mm的微喷淋管)、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)。电子类自动浇花器根据电源的不同分为交流电自动浇花器和电池自动浇花器两种。控制器的一般性能有:电磁阀控制;智能时控电路微电脑芯片控制;合用电源为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;可天天自动完毕十次以上浇水作业,可天天、隔天、隔多天自动循环进行浇水,手动自动两用;天天计时误
14、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,它由自身材质的物理结构构成,根据器具的物理渗水原理完毕自动浇灌,当自动浇水器内部存水,自身形成一定的压力,当碰到干燥的土壤,水就会自上而下的流出,当土壤湿润以后,会形成一个堵塞压力,从而导致水流速度变慢或者停止。器具工艺不同,效果也不同样,当然也因土壤的疏松情况决定器具内水流的速度。当前传感器技术与单片机技术发展迅速,其应用逐步由工业、军事等领域向其他领域渗透,已经和我们的平常生活息息相关。并且智能家居概念也越来越受人们的推崇,因此,微电脑控制的电子类自动浇花系统有
15、很好的发展前景。1.3 毕业设计所采用的研究方法和手段 本次毕业设计是设计一种单片机控制的自动浇水系统,实现室内盆花浇水的自动化系统。该系统可对土壤的温湿度进行监控,并对作物进行适时、适量的浇水。其核心是单片机和温湿度传感器以及浇水驱动电路构成的检测控制部分。重要研究土壤湿度与浇水量之间的关系、浇灌控制技术及设备系统的硬件、软件编程各个部分。检测部分,单片机选用AT89C51单片机,温湿度传感器选用SHT11温湿度传感器。SHT-11采用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、校准数据存储器、标准I2C总线等电路所有集成在一个芯片内。软件选用C51语言编程。土壤温
16、湿度传感器可将检测到的土壤温湿度模拟量放大转换成数字量通过单片机内程序控制精确的将温度与湿度分别显示在LCD显示屏上,同时通过单片机内的中断服务程序判断是否要给盆花浇水,若需浇水,则单片机系统发出浇水信号,并经放大驱动设备,启动电磁阀进行浇水,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,系统工作时通过设立键的按下与否来选择浇水系统的工作方式。土壤浇水驱动电路采用继电器开关电路,蓄水箱水位报警以及自动上水部分采用纯硬件控制。2 AT89C51单片机AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROMFalsh Programmable and Er
17、asable Read Only Memory)的低电压,高性能CMOS8位微解决器,俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100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,AT89C51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。2.1 AT89C51单片机的基本组成AT89C51由一个8位的微解决器,128KB片内数据存储器RAM,21个特殊功能寄存器SFR,4KB片内程序存储器Flash ROM,64KB可寻
18、址片内外统一编址的ROM,64KB可寻址片外的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位的定期器/计数器,具有位操作功能的布尔解决机及位寻址功能的五个中断源、两个优先级的中断控制系统以及片内振荡器和时钟产生电路。其基本组成框图如图2-1所示。图2-1 AT89C51的基本组成2.2 AT89C51重要特性AT89C51重要特性有:与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命:1000写/擦循环数据保存时间:2023全静态工作:0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定期器/计数器5个中断源 可
19、编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 2.3 管脚说明 此处省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系扣扣:九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载!该论文已经通过答辩2.4 AT89C51单片机的存储器在单片机中,存储器分为程序存储器ROM和数据存储器RAM,并且两个存储器是独立编址的。AT89C51单片机芯片内配置有8KB(0000H1FFFH)的Flash程序存储器和256字节(00HFFH)的数据存储器RAM,根据需要可外扩到最大64KB的程序存储器和64KB的数据存储器,因此AT89C51的存储器结构可分为4部分:片内程序存储器、片外
20、程序存储器、片内数据存储器和片外数据存储器。假如以最小系统使用单片机,即不扩展,则AT89C51的存储器结构就较简朴:只有单片机自身提供的8KB Flash程序存储器和256字节数据存储器RAM。图2-3给出了AT89C51单片机的存储器分布空间。左侧线框中为单片机自身提供的8KB Flash程序存储器和256字节数据存储器RAM。右侧为可扩展的64KB的程序存储器ROM和64KB的数据存储器RAM。2.4.1 程序存储器AT89C51单片机出厂时片内已带有8KB的Flash程序存储器,使用时,引脚要按高电平(5V),这时,复位后CPU从片内ROM区的0000H单元开始读取指令代码,一直运营到
21、1FFFH单元,假如外部扩展有程序存储器ROM,则CPU会自动转移到片外ROM空间2023HFFFFH读取指令代码。图2-3 存储器空间分布图2.4.2 数据存储器AT89C51单片机出厂时片内已带有256字节的数据存储器RAM,假如不够用,可以在片外扩展,最多可扩展64KB RAM。图2-4 片内数据存储器的结构单片机自带的数据存储器RAM结构如图2-4所示,此256字节单元(00HFFH)的低128字节(00H7FH)单元为用户使用区,高128字节(80HFFH)单元为特殊功能寄存器SFR区。片内数据存储器的00H7FH单元又划分为3块:00H1FH块是工作寄存器所用;20H2FH块是位寻
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