【正文】 ................................................................................................................ 9 繼電器 ...................................................................................................................... 9 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ................................................................................................................11 系統(tǒng)控制流程圖 ..................................................................................................11 子程序流程圖 .......................................................................................................11 4 系統(tǒng)調(diào)試 ..........................................................................................................................13 系統(tǒng)的仿真 ............................................................................................................13 系統(tǒng)的安裝和焊接 ..............................................................................................13 系統(tǒng)調(diào)試 ................................................................................................................14 5 結(jié)束語 ...............................................................................................................................15 致謝 .........................................................................................................................................16 附錄 A 英文文獻(xiàn)原文 .....................................................................................................18 附錄 B 英文文獻(xiàn)譯文 .....................................................................................................21 附錄 C 實(shí)物圖 ............................................................... 24 附錄 D 源程序 ............................................................... 25 附錄 E 元器件清單 ..........................................................................................................33 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 共 33 頁 引言 進(jìn)入 21世紀(jì)以來，人們的生活和工作環(huán)境發(fā)生著巨大的變化。生活快節(jié)奏， 工作重壓力，無一不占用我們的時間和精力。隨著社會快速發(fā)展，生活水平的提高，許多人越來越向往那種悠然自得的生活方式，越來越多人喜歡花卉等盆栽植物的種植，不僅可以美化環(huán)境，而且還可以愉悅我們的心情 [1]。但目前困擾人們的巨大問題是沒有多余的時間與精力 或者由于長時間出行， 無法定時打理照顧這些花卉植物， 從而導(dǎo)致這些 花卉 植物枯萎死亡。 對于人類來說，最重要的水資源，對所有生命物體都一樣重要 [2]。所以，為了應(yīng)對 人們 們現(xiàn)今生活 和 工作狀態(tài)，而又種植著花卉等 盆栽 植物的人們來說，設(shè)計出一種無人管理的情況下自動控制澆花系統(tǒng)尤為 重要，這樣不論在什么時候什么地方，都不會造成花卉枯萎死亡的情況發(fā)生 。 該自動澆花器 具有 系統(tǒng)體積小、抗干擾 能力 強(qiáng) 、 操作 簡單靈活和 價格低 廉等特點(diǎn) ， 使用此自動澆花器 可以節(jié)省人力 物力財力 ，方便人們 出行出差 的時候，不 會 影響 到 花卉 盆栽 的生長，如果在家也可以關(guān) 閉自動模式 手動澆花，用戶可以自由設(shè)定各種基準(zhǔn)值來實(shí)現(xiàn)自動 澆花的功能 ，從而使 盆栽 植物健康的生長， 也減輕了養(yǎng)花者的工作，使人們種養(yǎng)盆栽更輕松，能更好地欣賞我們所種植的盆栽植物 [3]。 1)相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀、國內(nèi)外發(fā)展趨勢 20 世紀(jì)的 70 年代，微電子技術(shù)正處于快速發(fā)展的階段 ，隨著人們生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快，自動澆花系統(tǒng)也隨之誕生，成為一種新型的懶人園藝用品。多年前，國外就已經(jīng)開始使用，但是其價格卻特別昂貴，而在 國 內(nèi) 使用的電子類自動澆花器多數(shù) 是 從國外進(jìn)口的，價格 更加昂貴 ，但質(zhì)量比較可靠。不過這并不適用于國內(nèi)， 大多適用于花園、農(nóng)場等廣闊的地方。隨著經(jīng)濟(jì)與電子科技的快速發(fā)展，人們在注重生活質(zhì)量的同時，也更加注重休閑養(yǎng)生。種養(yǎng)盆栽將成為人們越來越喜歡的休閑項(xiàng)目。因此，需要將灌溉用的自動澆花器改良為桌面盆栽用的小型自動澆花器，這也將會成為種養(yǎng)盆栽者的首選之物。目前這些澆花器的市 場也越來越大，市場上的自動澆花器的功能也在不斷發(fā)展，在 國內(nèi)外比較流行的是玻璃 和陶瓷 制作 而成 的自動澆花器。這種類型的 自動 澆花器 大多數(shù) 是 在我國山西和浙江 等地區(qū) 加工生產(chǎn)的，價格比較 便宜 ， 但其 實(shí)用性沒有電子類自動澆花器好。研究表明，養(yǎng)花最重要的問題就是澆水問題 。有調(diào)查顯示 80%以上的 花草 死亡 是 由于澆水不及時引起 的。 因此 ， 國內(nèi)商家已經(jīng)看到了這種 市場 需求潛力。目前電子類自動澆花器 這類的 小居家用品的廠家主要集中在廣東 、 上海 和 浙江 等地區(qū) 。 現(xiàn)在市 場 上所出售的自動澆花器，主要有以下幾類 : （ 1） 電子類自動澆花器。電子類自動 澆花器又叫時空噴淋裝置。系統(tǒng)構(gòu)成為主機(jī) 、 主管 、 分水接頭 、副管 和噴淋管 [4]。電子類自動澆花器根據(jù)電源的不同 可以 分為交流電自動澆花器和電池自動澆花器兩種。 （ 2） 玻璃 、 陶瓷類自動澆花器。玻璃 、 陶瓷類自動澆花器又叫自動滲水裝置。它有本身材質(zhì)的物理結(jié)構(gòu)構(gòu)成，根據(jù)器皿的物理滲水原理完成自動澆灌。當(dāng)自動澆水器內(nèi)部存水，自身 會 形成一定的壓力 ， 遇到干燥的土壤 ， 水就會自上而下地流出，土壤濕潤以后會形成一個堵塞壓力 ， 從而導(dǎo)致水流速度變慢，或者停止。器具工藝不同效果也不一樣。當(dāng)然也因土壤的疏松情況決定器具內(nèi)水流速度。 當(dāng)前傳感 器技術(shù)與單片機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，其應(yīng)用逐步由工業(yè)軍事領(lǐng)域向其他領(lǐng)域滲透 ,已經(jīng)和我們的日常生活息息相關(guān) ,而且智能家居 [5]概念也越來越受人們的推崇。因此，微電腦控制的電子類自動澆花系統(tǒng)，有著很好的發(fā)展前景。 隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，自動化設(shè)備越來越普遍，當(dāng)然花卉自動澆水系統(tǒng)的應(yīng)用也很廣泛?；ɑ茏詣訚菜到y(tǒng)可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)土壤濕度范圍，這也是根據(jù)不同植物的不同需水習(xí)性設(shè)計的。在今后的生活中，將不再局限于花卉方面的應(yīng)用，還可以用于農(nóng)田以及公路綠化中等等。在生活中常見的滴灌技術(shù)其實(shí)也是自動澆花系統(tǒng)的變相用法。近 10年來 ，滴灌技術(shù) [6]在我國發(fā)展速度已居世界前列，目前主要應(yīng)用在大田 (棉花、玉米、葡萄、辣椒等 )、溫室大棚、果園及綠化帶等。在最近幾年，滴灌技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域出現(xiàn)新的變化趨勢，由溫室大棚小單元滴灌向室外露地的大單元滴灌擴(kuò)展；由平地大面積滴灌向山區(qū)崎嶇地勢滴灌發(fā)展；由蔬菜單一植物滴灌向多種經(jīng)濟(jì)作物滴灌延伸；由農(nóng)場集中大面積向農(nóng)村小面積分散發(fā)展；由原來的高附加植作物向一般經(jīng)濟(jì)作物普及。此外，公路鐵路沿線和荒漠風(fēng)沙治理綠化也開始陸續(xù)采用滴灌技術(shù)，而且還陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 共 33 頁 進(jìn)一步應(yīng)用在城市綠地、林木、屋頂花園等非農(nóng)領(lǐng)域，盡管用量較少，但卻為滴灌 技術(shù)的今后推廣提供了更為廣闊的市場，相信伴隨著社會主義新農(nóng)村建設(shè)的推進(jìn)和建設(shè)節(jié)約型社會的發(fā)展要求，滴灌技術(shù)的應(yīng)用范圍會越來越廣闊。 自動化滴灌技術(shù)是世界許多發(fā)達(dá)國家發(fā)展高效農(nóng)業(yè)節(jié)水的重要舉措。在以色列、美國、和印度等一些國家都已經(jīng)采用先進(jìn)的自動化灌溉技術(shù)。由傳統(tǒng)充分灌溉向非充分灌溉方向發(fā)展，通過采用遙感、傳感器來監(jiān)測土壤墑情和作物生長，對灌溉區(qū)用水進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測預(yù)報，實(shí)現(xiàn)用水管理的全自動遙控，對灌溉區(qū)實(shí)行動態(tài)管理，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)灌溉用水管理的自動化。在農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)域合理地推廣自動化控制系統(tǒng)，尤其在干旱和半干旱 地區(qū)，不僅可以提高水資源利用率以及緩解水資源日趨緊張的矛盾，還可以使農(nóng)作物的產(chǎn)量增加，使農(nóng)產(chǎn)品的成本降低。高效農(nóng)業(yè)和精細(xì)農(nóng)業(yè)要求我們必須提高水資源的利用率，要將水源開發(fā)、輸配水、灌溉技術(shù)、水資源合理利用和降雨、蒸發(fā)、土壤墑情和農(nóng)作物需水規(guī)律等方面綜合統(tǒng)一考慮，根據(jù)多種因素合理調(diào)配水資源。因此，研制和推廣農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉控制新技術(shù)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展需要。 2)設(shè)計所采用的研究方法和手段 本次設(shè)計是一個采用 STC89C52單片機(jī)為核心的微控制澆水系統(tǒng)，系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)自動澆水和能夠根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定完成手動控制這兩種 功能。電路主要可以分成土壤濕度檢測顯示和控制水泵澆灌兩個模塊，以液晶顯示器和 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器組作為顯示電路，澆水電路利用電磁閥驅(qū)動水泵工作來完成。本次設(shè)計包括 STC89C52單片機(jī)及基本外圍電路模塊、顯示電路模塊、按鍵電路模塊、繼電器電路模塊、電源電路模塊等部分組成。本系統(tǒng)的設(shè)計將以上述內(nèi)容為思路、以單片機(jī)為控制核心，設(shè)計出一個持續(xù)地、有效地為花木澆水的系統(tǒng)，為我們解決無人管理情況下花木枯萎死亡的尷尬情況。 自動澆花系統(tǒng)，主要就是檢測土壤濕度。通過土壤濕度傳感器檢測土壤濕度含量，把檢測到的值 傳送到 A/D 模數(shù) 轉(zhuǎn)換器中，結(jié)束轉(zhuǎn)換后數(shù)值 反饋給單片機(jī)， 單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)，經(jīng)過軟件程序處理后傳送到 LCD1602 顯示信息。控制水泵灌溉部分分為智能和手動兩部分：其智能部分 是通過單片機(jī)程序設(shè)計澆水的上、下限值與電路送入單片機(jī)的土壤濕度值相比較，當(dāng)?shù)陀谙孪拗禃r，單片機(jī)輸出一個信號 控制電磁閥打開驅(qū)動水泵 澆水，高于上限值時再由單片機(jī)輸出一個信號使電磁閥關(guān)閉停止水泵澆水 。手動部分是通過關(guān)閉單片機(jī)電源，由外圍電路供電進(jìn)行澆灌。 該設(shè)計主要包括： 1） 硬件部分：包括傳感器的選擇、顯示模塊的選擇、 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器的選擇、繼電器的選擇和土壤濕度 信號轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計。 2）軟件部分：包括微處理器控制程序的編寫、原理圖的繪制和電路仿真。 3）系統(tǒng)的綜合調(diào)試與分析：在軟硬件完成以后，要對系統(tǒng)進(jìn)行綜合的測試與實(shí)驗(yàn)，分析系統(tǒng)的可靠性與實(shí)用性，調(diào)整系統(tǒng)的不足之處。 系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖 。 復(fù) 位 電 路按 鍵 模 塊晶 振 電 路單片機(jī)A / D 轉(zhuǎn) 換 模 塊液 晶 顯 示 模 塊繼 電 器 驅(qū) 動 模 塊濕 度 采 集 模 塊 圖 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁 共 33 頁 1 方案論證 設(shè)計方案的提出 方案一：此方案的設(shè)計是以核心控制軟件 AT89C52單片機(jī)， LCD12864液晶顯示器， ADC0809 模數(shù)轉(zhuǎn)換器， FC28 土壤濕度傳感器， SRD05VDCSLC 繼電器主要元件構(gòu)成，電路其他元器件的選擇沒有太大區(qū)別。 方案二：此方案的設(shè)計是以 STCC8951為核心控制軟件， LCD12864液晶顯示器， ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器， FC28土壤傳感器， SRD05VDCSLC繼電器等主要元器件構(gòu)成。 方案三：此方案的設(shè)計是以 STC89C52 為核心控制軟件， LCD1602液晶顯示器， ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換器， YL69土壤濕度傳感器， SRD05VDCSLC繼電器等主要元件構(gòu)成。 設(shè)計方案的比較 方案一：其中 AT系列的單片機(jī)的程序下載方式 不太方便，且 LCD12864液晶顯示器雖說不影響電路功能，但是根據(jù)設(shè)計簡單實(shí)用可操作性強(qiáng)的思想不能物盡其用。 ADC0809 速度比較快，但是其外圍電路復(fù)雜，市場價格比較高。 方案二：其中 STC 系列單片機(jī)下載程序方式較之 AT系列單片機(jī)比較簡單，但是 SCT89C51單片機(jī)的空間較小，可能沒有足夠的空間去操作， ADC0832雖然速度比不上 ADC0809，但是其外圍電路簡單