开元体育自动浇花系统图文

　　开元体育自动浇花系统图文一、毕业设计的任务书和具体要求： 一、毕业设计的任务书和具体要求： 本系统以方便人们花卉的浇水,实现智能浇花,让人们从繁琐的浇花工作中解放 本系统以方便人们花卉的浇水,实现智能浇花,让人们从繁琐的浇花工作中解放 出来,自动浇花系统的设计和应用应运而生。本系统采用AT89C52 单片机,配以相应的 出来,自动浇花系统的设计和应用应运而生。本系统采用AT89C52 单片机,配以相应的 外围电路完成土壤含水量的检测和自动浇花的控制过程。由土壤湿度传感器采集土壤 外围电路完成土壤含水量的检测和自动浇花的控制过程。由土壤湿度传感器采集土壤 信息,再经过信息处理模块处理后由 ADC0832A/D 转换芯片转换成数字信号,AT89C52 单 信息,再经过信息处理模块处理后由 ADC0832A/D 转换芯片转换成数字信号,AT89C52 单 片机作为控制中心,配以 DS1302 时钟芯片、 LCD1602 液晶显示模块等组成数据处理控 片机作为控制中心,配以 DS1302 时钟芯片、 LCD1602 液晶显示模块等组成数据处理控 制模块,实现智能浇花,显示时钟功能。通过一系列的设计实现,简单的电路及低价的成 制模块,实现智能浇花,显示时钟功能。通过一系列的设计实现,简单的电路及低价的成 本实现 自动浇花系统是可行的,进一步可以推广到蔬菜大棚,园林,草地等的自动浇灌 本实现 自动浇花系统是可行的,进一步可以推广到蔬菜大棚,园林,草地等的自动浇灌 管理。对于实现科技服务生活具有重要意义。 管理。对于实现科技服务生活具有重要意义。 二、毕业设计说明书应包含的内容： 二、毕业设计说明书应包含的内容： 第1章 系统功能与特色：包括系统功能特色简介和功能指标； 第1章 系统功能与特色：包括系统功能特色简介和功能指标； 第2章 系统硬件设计：包括硬件框架、主控芯片、温湿度采集模块、土壤湿度采集模 第2章 系统硬件设计：包括硬件框架、主控芯片、温湿度采集模块、土壤湿度采集模 块、光照强度采集模块、浇水模块等； 块、光照强度采集模块、浇水模块等； 第3章 系统软件设计：包括系统软件设计和系统工作原理； 第3章 系统软件设计：包括系统软件设计和系统工作原理； 第4章 系统实物； 第4章 系统实物； 第5章 总结：包括毕业设计的收获及存在的问题等。 第5章 总结：包括毕业设计的收获及存在的问题等。 三、毕业设计应完成的图纸： 三、毕业设计应完成的图纸： 图 2-1 硬件框架图 见 3 页； 图 2-1 硬件框架图 见 3 页； 图 2-10 浇水模块图 见 8 页； 图 2-10 浇水模块图 见 8 页； 图 2-11 电源模块图 见 10 页； 图 2-11 电源模块图 见 10 页； 图 3-1 软件设计图 见 12 页。 图 3-1 软件设计图 见 12 页。 四、要求： 四、要求： 五、毕业设计的期限： 五、毕业设计的期限： 自 2012 年 12 月 10 日至 2013 年 5 月 12 日 自 2012 年 12 月 10 日至 2013 年 5 月 12 日 六、毕业设计 （论文）进度计划 六、毕业设计 （论文）进度计划 起 止 日 期 工 作 内 容 备 注 起 止 日 期 工 作 内 容 备 注 2012 年 12 月 10 日— 查找资料文献，准备毕业报告； 2012 年 12 月 10 日— 查找资料文献，准备毕业报告； 2013 年 2 月 9 日 2013 年 2 月 9 日 2013 年 2 月 10 日—2013 设计总体方案，完备整体思路； 2013 年 2 月 10 日—2013 设计总体方案，完备整体思路； 年 2 月 25 日 年 2 月 25 日 2013 年 2 月 26 日—2013 理论分析系统，编译程序； 2013 年 2 月 26 日—2013 理论分析系统，编译程序； 年 3 月 29 日 年 3 月 29 日 2013 年 3 月 30 日—2013 使用软件，调试系统，完成论文初 2013 年 3 月 30 日—2013 使用软件，调试系统，完成论文初 年 4 月 15 日 稿； 年 4 月 15 日 稿； 2013 年 4 月 16 日—2013 撰写论文，论文评阅，毕业设计答 2013 年 4 月 16 日—2013 撰写论文，论文评阅，毕业设计答 年 5 月 12 日 年 5 月 12 日 辩，根据答辩委员会意见修改论文 辩，根据答辩委员会意见修改论文 。 。 毕业设计终审不及格补审意见： 毕业设计终审不及格补审意见： 成绩： 补审人签名： 职称： 年 月 日 成绩： 补审人签名： 职称： 年 月 日 学院审查 （补）意见： 学院审查 （补）意见： 成绩： 审查（补）人签名： 职称： 年 月 日 成绩： 审查（补）人签名： 职称： 年 月 日 教务处终审 （补）意见： 教务处终审 （补）意见： 成绩： 审查（补）人签名： 职称： 年 月 日 成绩： 审查（补）人签名： 职称： 年 月 日 参考文献、资料索引 参考文献、资料索引 文献、资料名称 编 著 者 出 版 单 位 文献、资料名称 编 著 者 出 版 单 位 1.单片机原理与应用实例 李泉溪 北京航空航天大学出版社 1.单片机原理与应用实例 李泉溪 北京航空航天大学出版社 仿线.C 语言程序设计 [M] 贾宗璞,许合利 中国矿业大学出版社 2.C 语言程序设计 [M] 贾宗璞,许合利 中国矿业大学出版社 3.传感器应用电路 400 例 王煜东 中国电力出版社 3.传感器应用电路 400 例 王煜东 中国电力出版社 [M] [M] 4.单片机控制的节水灌溉 王芳琴 华中农业大学 4.单片机控制的节水灌溉 王芳琴 华中农业大学 系统的研究[J] 系统的研究[J] 此表由学生填写所参考的文献、资料 此表由学生填写所参考的文献、资料 摘 要 摘 要 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 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 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，研究表明花草 80%以上的死亡由于浇水不及时 重要的问题就是浇水问题，研究表明花草 80%以上的死亡由于浇水不及时 引起，因此设计和使用自动带来很多便利。本次设计的盆花自动浇 引起，因此设计和使用自动带来很多便利。本次设计的盆花自动浇 水系统包括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 水系统包括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。介绍一款可以自己编程、设置参数、自己动手组装的自动浇花控制 分。介绍一款可以自己编程、设置参数、自己动手组装的自动浇花控制 器。这是一款基于 Bardolino 的，使用土壤湿度传感器对土壤湿度 器。这是一款基于 Bardolino 的，使用土壤湿度传感器对土壤湿度 进行监测，通过温湿度传感器对室内温度、湿度进行测量，控制水泵或电 进行监测，通过温湿度传感器对室内温度、湿度进行测量，控制水泵或电 池阀进行浇水，从而达到自动浇灌的目的。扩展功能还增加了通过对串口 池阀进行浇水，从而达到自动浇灌的目的。扩展功能还增加了通过对串口 数据的来实现对当前串口返回的土壤湿度和室内温度、湿度等 数据的来实现对当前串口返回的土壤湿度和室内温度、湿度等 参数的读取，其读取时间不定，该软件会自动监测串口数据的接收并自动 参数的读取，其读取时间不定，该软件会自动监测串口数据的接收并自动 读取，不会在没有数据的时候随意读取，避免了一定的数据读取冲突造成 读取，不会在没有数据的时候随意读取，避免了一定的数据读取冲突造成 错误。土壤温湿度的检测与控制部分又包括了土壤温湿度的检测和显示、 错误。土壤温湿度的检测与控制部分又包括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 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 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 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-11送入单片机的土壤湿度值相比 过单片机程序设定浇水的上下限值与 SHT-11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， 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 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 读入月份与每天的实时时刻，通过软件 部分是由单片机从时钟芯片 DS1302 读入月份与每天的实时时刻，通过软件 程序设定定时浇水的时间与浇水的量，蓄水箱自动上水及水位报警采用纯 程序设定定时浇水的时间与浇水的量，蓄水箱自动上水及水位报警采用纯 硬件电路控制，实现水箱水位实时监测、自动上水以及水位上下限报警的 硬件电路控制，实现水箱水位实时监测、自动上水以及水位上下限报警的 1 1 功能。 功能。 关键词：Bardolino，串口数据，传感器，C51 程序，数字电路 关键词：Bardolino，串口数据，传感器，C51 程序，数字电路 2 2 目 录 目 录 第 1 章 系统功能与特色 4 第 1 章 系统功能与特色 4 1.1 系统功能特色简介 4 1.1 系统功能特色简介 4 1.2 功能指标 4 1.2 功能指标 4 第 2 章 系统硬件设计 6 第 2 章 系统硬件设计 6 2.1 硬件框架 6 2.1 硬件框架 6 2.2 主控芯片 6 2.2 主控芯片 6 2.3 温湿度采集模块 7 2.3 温湿度采集模块 7 2.4 土壤湿度采集模块 8 2.4 土壤湿度采集模块 8 2.5 光照强度采集模块 9 2.5 光照强度采集模块 9 2.6 时间显示模块 10 2.6 时间显示模块 10 2.7 显示模块 10 2.7 显示模块 10 2.8 水量提示模块 11 2.8 水量提示模块 11 2.9 存储模块 11 2.9 存储模块 11 2.10 浇水模块 11 2.10 浇水模块 11 2.11 电源模块 12 2.11 电源模块 12 第 3 章 系统软件设计 14 第 3 章 系统软件设计 14 3.1 系统软件设计 14 3.1 系统软件设计 14 3.2 系统工作原理 15 3.2 系统工作原理 15 第 4 章 系统实物 17 第 4 章 系统实物 17 第 5 章 总结 18 第 5 章 总结 18 参考文献 19 参考文献 19 致 谢 20 致 谢 20 附 录 21 附 录 21 3 3 东营职业学院毕业论文 第 1 章 系统功能与特色 东营职业学院毕业论文 第 1 章 系统功能与特色 第 1 章 系统功能与特色 第 1 章 系统功能与特色 1.1 系统功能特色简介 1.1 系统功能特色简介 （1）选择性浇水 （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， 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 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。 光照强度过高不适于浇水，则系统也不会浇水。 （2）加水提示 （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 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。 统会立刻提示用户加水。 （3）时间显示 （3）时间显示 DS1302 系统统内部装有一块 DS1302 时钟芯片，可以准确的显示时间，用户 系统统内部装有一块 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。 可以根据时间记录花期。 （4）浇水设置 （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 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。 限制。 （5）数据保存 （5）数据保存 EEPROM 系统内部放置了一块 EEPROM，可对用户的设置进行保存，具有掉电 系统内部放置了一块 ，可对用户的设置进行保存，具有掉电 保护功能。 保护功能。 1.2 功能指标 1.2 功能指标 1 1 1%RH 1 1 1%RH （）温度测量精确到 ℃，湿度测量精确到 ，土壤湿度测量精 （）温度测量精确到 ℃，湿度测量精确到 ，土壤湿度测量精 1%RH 1lx 确到 1%RH，光照强度测量精确到 1lx； 确到 ，光照强度测量精确到 ； 4 4 东营职业学院毕业论文 第 1 章 系统功能与特色 东营职业学院毕业论文 第 1 章 系统功能与特色 2 LCD 2 LCD （） 显示温湿度、土壤湿度、光照强度以及时间和浇水限值； （） 显示温湿度、土壤湿度、光照强度以及时间和浇水限值； 3 0.1s 3 0.1s （）电磁阀开断灵敏度 ； （）电磁阀开断灵敏度 ； 4 10 4 10 （）存储芯片擦写次数可达 万次以上； （）存储芯片擦写次数可达 万次以上； 5 5 东营职业学院毕业论文 第 2 章 系统硬件设计 东营职业学院毕业论文 第 2 章 系统硬件设计 第 2 章 系统硬件设计 第 2 章 系统硬件设计 2.1 硬件框架 2.1 硬件框架 温，湿度采集模 EEPROM 温，湿度采集模 EEPROM 按键输入 按键输入 土 壤 湿 度 采 集 土 壤 湿 度 采 集 浇水模块 浇水模块 MU 光 照 强 度 采 集 MU 光 照 强 度 采 集 C C 12864 液晶显 12864 液晶显 STC8 DS1302 STC8 DS1302 9C 9C 水位器 蜂鸣器 水位器 蜂鸣器 52 52 图2-1 硬件框架图 图2-1 硬件框架图 2.2 主控芯片 2.2 主控芯片 Bardolino 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微，具有 8K 在系 Bardolino 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微，具有 8K 在系 统可编程 Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编 统可编程 Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编 程Flash开元体育·(中国)官方网站，使得Bardolino为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效 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 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，内置 4KB EEPROM，MAX810 复位电路，三个 16 位 定 口线，看门狗定时器，内置 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 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， 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 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 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到 护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到 6 6 东营职业学院毕业论文 第 2 章 系统硬件设计 东营职业学院毕业论文 第 2 章 系统硬件设计 下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率 35Mhz，6T/12T 可选。 下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率 35Mhz，6T/12T 可选。 Bardolino 单片机和 atmel 的对比: Bardolino 单片机和 atmel 的对比: atmel： atmel： （1）8K 字节程序存储空间； （1）8K 字节程序存储空间； （2）512 字节数据存储空间； （2）512 字节数据存储空间； （3）内带 4K 字节 EEPROM 存储空间； （3）内带 4K 字节 EEPROM 存储空间； （4）可直接使用串口下载。 （4）可直接使用串口下载。 Bardolino 单片机: Bardolino 单片机: （1）8K 字节程序存储空间； （1）8K 字节程序存储空间； （2）256 字节数据存储空间； （2）256 字节数据存储空间； （3）没有内带 EEPROM 存储空间。 （3）没有内带 EEPROM 存储空间。 2.3 温湿度采集模块 2.3 温湿度采集模块 （1）DHT11 数字温湿度传感器 （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 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 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 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 长期稳定性。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 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 内存 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 内存 中，传感器内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 中，传感器内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 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 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 则。产品为 4 针单排引脚封装，连接方便开元体育·(中国)官方网站，特殊封装形式可根据用户需求 而提供。 而提供。 （2）湿度值输出 （2）湿度值输出 7 7 东营职业学院毕业论文 第 2 章 系统硬件设计 东营职业学院毕业论文 第 2 章 系统硬件设计 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 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 的输出特性呈一定的非线性,为了补偿湿度传感 性曲线 的输出特性呈一定的非线性,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: 器的非线性以获取准确数据,可按式 （3-1）修正湿度值: 2 2 c c SO c SO RH linear c c SO c SO 3 1 RH linear 3 1 + + + + - [ ] ( - ) [ ] 1 2 RH 3 RH ( ) 1 2 RH 3 RH 式中,SORH 表示传感器相对湿度测量值,系数取值分别如下: 式中,SORH 表示传感器相对湿度测量值,系数取值分别如下: 6 -6 12 位时：c c c - 12 位时：c 4,c 0.0405,c 2.8 10 4, 0.0405, 2.8 10 ； - - ´ ； 1 - 2 3 - ´ 1 2 3 4 -4 - 8 位时： c c c 8 位时： c 4,c 0.648,c 7.2 10 4, 0.648, 7.2 10 。 - - ´ 。 1 - 2 3 - ´ 1 2 3 （3）温度值输出 （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 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 : 出转换成实际温度值 T : T d d SO 3 2 T d d SO 3 2 - + - + ( ) 1 2 T ( ) 1 2 T 式中，SO 式中，SO 表示传感器温度测量值。当电源电压为 5V，温度传感器的 T 表示传感器温度测量值。当电源电压为 5V，温度传感器的 T 40 分辨率为 14 位时， 40 分辨率为 14 位时，d d 0.01 d ，d 0.01；当温度传感器的分辨率为 12 位时， - ， ；当温度传感器的分辨率为 12 位时， 1 - 2 1 2 d 40 d 0.04 d 40，d 0.04 。 - ， 。 1 - 2 1 2 2-3  图2-3 相对湿度输出特性曲线图 图 相对湿度输出特性曲线 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， Bardolino Moisture Sensor 土壤湿度传感器可用于检测土壤的水分， 8 8 东营职业学院毕业论文 第 2 章 系统硬件设计 东营职业学院毕业论文 第 2 章 系统硬件设计 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 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,然后传送给单片机，单片机根据数值大小来判断是否该浇水。 的值,然后传送给单片机，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 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 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 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。 器仪表中有较为广泛的应用。 2TLC2543 的特点: 2TLC2543 的特点: （1）12 位分辩率 A/D 转换器； （1）12 位分辩率 A/D 转换器； μ （2）在工作温度范围内 10μ s 转换时间； （2）在工作温度范围内 10 s 转换时间； （3）11 个模拟输入通道； （3）11 个模拟输入通道； （4）3 路内置 自测试方式； （4）3 路内置 自测试方式； （5）采样率为 66kbps； （5）采样率为 66kbps； （6）线）线）有转换结束输出 EOC； （7）有转换结束输出 EOC； （8）具有单、双极性输出； （8）具有单、双极性输出； （9）可编程的MSB 或 LSB 前导； （9）可编程的MSB 或 LSB 前导； （10）可编程输出数据长度。 （10）可编程输出数据长度。 2-4  图2-4 土壤湿度传感器 图 土壤湿度传感器 2.5 光照强度采集模块 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 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 9 9 东营职业学院毕业论文 第 2 章 系统硬件设计 东营职业学院毕业论文 第 2 章 系统硬件设计 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 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。 转换读取数据，根据 AD 值求出光照强度。 2.6 时间显示模块 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 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 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 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 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 2.5～5.5V。 有闰年补偿功能。工作电压宽达 2.5～5.5V。 2.7 显示模块 2.7 显示模块 显示部分采用了一块 12864 中文字库液晶。12864 液晶显示模块是 128 显示部分采用了一块 12864 中文字库液晶。12864 液晶显示模块是 128 ×64 点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置国标 ×64 点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置国标 GB2312 码简体中文字库 （16X16 点阵）、128 个字符 （8X16 点阵）及 64X256 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 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 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。 位、睡眠模式等。 图 2-7 12864 液晶显示图 图 2-7 12864 液晶显示图 10 10 东营职业学院毕业论文 第 2 章 系统硬件设计 东营职业学院毕业论文 第 2 章 系统硬件设计 2.8 水量提示模块 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， 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 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 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，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 时，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。 平。 2.9 存储模块 2.9 存储模块 存储芯片采用 AT24C02。AT24C02 是一个 2K 位串行 CMOS E2PROM，内部 存储芯片采用 AT24C02。AT24C02 是一个 2K 位串行 CMOS E2PROM，内部 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 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 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。 操作，有一个专门的写保护功能。 2.10 浇水模块 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 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。 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 图2-10 浇水模块图 11 11 东营职业学院毕业论文 第 2 章 系统硬件设计 东营职业学院毕业论文 第 2 章 系统硬件设计 2.11 电源模块 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 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磁阀本系统的稳压芯片才用了功率较大抗干扰 12864 液晶和功率较大的电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。 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 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，它内含固定频率振荡器 （150KHZ）和基准稳压器 （1.23v），并 稳压芯片，它内含固定频率振荡器 （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 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） 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。 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 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： 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 ； （1）最大输出电流：3A ； （2）最高输入电压：37V ； （2）最高输入电压：37V ； （3）输出电压：3.3V、5V、12V 及 （ADJ）等，最大输出电压 37V ； （3）输出电压：3.3V、5V、12V 及 （ADJ）等，最大输出电压 37V ； （4）震荡频率：150KHZ ； （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） ； （5）转换效率：75%~88% （不同电压输出时的转换效率不同） ； （6）工作温度范围围：-40℃~+125℃ ； （6）工作温度范围围：-40℃~+125℃ ； （7）工作模式：低功耗/正常两种模式。可外部控制 ； （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 ； （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） ； （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 ； （10）器件保护：热关断及电流限制 ； 12 12 东营职业学院毕业论文 第 2 章 系统硬件设计 东营职业学院毕业论文 第 2 章 系统硬件设计 （11）封装形式：5 脚（TO-220(T)；TO-263(S))。 （11）封装形式：5 脚（TO-220(T)；TO-263(S))。 LM7812 电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可 LM7812 电路内部还有过流、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 靠开元体育·(中国)官方网站、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。 电磁阀供电。 图2-11 电源模块图 图2-11 电源模块图 13 13 东营职业学院毕业论文 第 3 章 系统软件设计 东营职业学院毕业论文 第 3 章 系统软件设计 第 3 章 系统软件设计 第 3 章 系统软件设计 3.1 系统软件设计 3.1 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 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 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 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 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 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 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 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 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。 程序编程时设定。 14 14 东营职业学院毕业论文 第 3 章 系统软件设计 东营职业学院毕业论文 第 3 章 系统软件设计 开始 开始 DS1302 液 晶 显 DS1302 中 断 初 液 晶 显 中 断 初 键 盘 输 入 键 盘 输 入 初始化 初始化 示 器 初 始化 示 器 初 始化 存 储 存 储 水位检 温 湿 度 光 照 强 土 壤 湿 水位检 温 湿 度 光 照 强 土 壤 湿 否 否 判 断是 否 判 断是 否 12864 液 判 断是 否 12864 液 判 断是 否 晶 显 示 晶 显 示 是 是 是 是 蜂鸣器 蜂鸣器 浇水模 浇水模 循环前面程序 循环前面程序 图 3-1 软件设计图 图 3-1 软件设计图 3.2 系统工作原理 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 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 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、 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 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 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 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。 操作控制不同的动作。 15 15 东营职业学院毕业论文 第 3 章 系统软件设计 东营职业学院毕业论文 第 3 章 系统软件设计 图 3-2 系统框图 图 3-2 系统框图 16 16 东营职业学院毕业论文

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