【正文】 化，利用這一特性即可測(cè)量濕度。本設(shè)計(jì)外圍電路接有七個(gè)獨(dú)立按鍵，其中兩個(gè)作為電機(jī)手動(dòng)啟停按鍵，一個(gè)作為PH值演示按鍵，剩下四個(gè)按鍵作為時(shí)鐘調(diào)整按鍵。每個(gè)獨(dú)立式按鍵單獨(dú)占有一根I/O口線，每根I/O口線上的按鍵的工作狀態(tài)不會(huì)影響其他I/O口線的工作狀態(tài)。綜上所述，本系統(tǒng)不但具有非常友好的人機(jī)交互界面，而且具有良好的實(shí)時(shí)控制功能，能及時(shí)響應(yīng)用戶請(qǐng)求。灌溉進(jìn)行一定的時(shí)間后自動(dòng)停止，該時(shí)間由用戶加載在單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)決定。在閉環(huán)控制方式下，利用濕度采集模塊將多處不同地點(diǎn)檢測(cè)到的溫濕度已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，再傳送給單片機(jī)。模塊化設(shè)計(jì)是綠色設(shè)計(jì)方法之一，它已經(jīng)從理念轉(zhuǎn)變?yōu)檩^成熟的設(shè)計(jì)方法[3]。根據(jù)本設(shè)計(jì)的功能要求，由于時(shí)間和花費(fèi)的種種問(wèn)題，本設(shè)計(jì)的PH值和EC值部分先不考慮，現(xiàn)確定此方案：以AT89S52單片機(jī)為控制電路的核心，采用模塊化的設(shè)計(jì)方案。加拿大、澳大利亞和韓國(guó)等國(guó)家和地區(qū)也都有開發(fā)成功并形成系列的灌溉控制器產(chǎn)品，其中，比較有代表性的如澳大利亞的HARDIE IRRGATION公司的灌溉控制器，已形成了MICROMASTER、RAINJET等多個(gè)系列，幾十種型號(hào)的產(chǎn)品。國(guó)外一些先進(jìn)國(guó)家，如美國(guó)、以色列和加拿大等，運(yùn)用先進(jìn)的電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)，在節(jié)水灌溉技術(shù)方面起步較早，并已經(jīng)日趨成熟。天津市水利科學(xué)研究所研制的溫室滴灌施肥智能化控制系統(tǒng)主要用于現(xiàn)代溫室，日光溫室作物的灌溉營(yíng)養(yǎng)液施肥，環(huán)境監(jiān)測(cè)的智能控制，采用世界先進(jìn)的可編程序控制器和觸摸屏控制技術(shù)，性能可靠、功能齊全、人機(jī)界面友好、操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，此控制系統(tǒng)的控制流量為15，控制規(guī)模為1~2時(shí)，能控制24路閥門，系統(tǒng)具有人工干預(yù)灌溉施肥功能，定時(shí)、定量灌溉施肥功能，條件控制灌溉施肥功能。 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)在開發(fā)灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)方面還處于研制、試用階段，真正能投入實(shí)際應(yīng)用，且應(yīng)用較廣的灌溉控制器還是很少。同時(shí)隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)也為節(jié)水灌溉控制器的研發(fā)開辟了廣闊的應(yīng)用前景。隨著中國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的加快、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、以及我國(guó)加人世貿(mào)組織等因素，可以預(yù)計(jì)對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉自動(dòng)化技術(shù)的要求會(huì)越來(lái)越高，灌溉控制器在我國(guó)將有巨大的市場(chǎng)。灌溉時(shí)間一到，驅(qū)動(dòng)電路則停止驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，灌溉停止。本課題以AT89S52單片機(jī)為主要硬件模塊，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤溫度和濕度進(jìn)行多點(diǎn)檢測(cè)，當(dāng)所測(cè)的實(shí)際濕度低于警戒值時(shí)，將觸發(fā)灌溉控制器裝置，進(jìn)行自動(dòng)灌溉，系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間控制方式，隨時(shí)灌溉，從而也體現(xiàn)了多用途、人性化的現(xiàn)代智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。隨著科技不斷進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，生產(chǎn)力極大提高以及人口只增不減，水資源危機(jī)開始顯現(xiàn)并日漸明顯。 LCD12864。在閉環(huán)（自動(dòng)）模式下，該系統(tǒng)能自動(dòng)對(duì)土壤的溫濕度進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)實(shí)際濕度低于警戒值時(shí)單片機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行灌溉。自動(dòng)控制節(jié)水灌溉技術(shù)的高低代表著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展?fàn)顩r，灌溉系統(tǒng)自動(dòng)化水平較低是制約我國(guó)高效農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要原因，節(jié)水灌溉作為一項(xiàng)現(xiàn)代化的工程技術(shù)，無(wú)論是工程節(jié)水、農(nóng)業(yè)節(jié)水，還是管理節(jié)水都必須建立在節(jié)水灌溉設(shè)備實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的基礎(chǔ)上。節(jié)水灌溉技術(shù)是為了解決水資源不足，提高灌溉效率而發(fā)展起來(lái)的現(xiàn)代灌溉技術(shù)之一。關(guān)鍵詞：AT89S52；DHT11溫濕度傳感器；ULN2003達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)；LCD12864 ；DS1302IIABSTRACTIn recent years, along with the global water resources is nervous, countries in the world explore actively effective ways and measures of watersaving. Automatic control the discretion of watersaving irrigation technologies represents the agricultural modernization, low level of the development situation of irrigation system automation bee the main cause of restricting highefficient agriculture development, watersaving irrigation is a modern engineering technology, whether engineering section water, water saving, or management of agricultural water must be based on the basis of watersaving irrigation equipment realizing industrialization production. Watersaving irrigation technique is used to deal with the water shortage, improve irrigation efficiency and be developed into one of the modern irrigation techniques.This topic design an intelligent irrigation system, this system select the AT89S52 SCM as control core, adopt the modularizing design scheme, which contain the temperature and humidity acquisition module, PH value detection module, clock module, stepping motor control module, keyboard interface module and LCD and humidity sensor is selected as the core of temperature and humidity acquisition module, clock module is mainly posed of the clock DS1302 and crystal of , stepping motor control circuit module adopted reach linton drive chip ULN2003, display circuit module is mainly consisted of the LCD12864 constitutes. In the loop (automatically) mode, the system can automatically detect on soil temperature and humidity, when actual humidity under alert value singlechip microputer automatic start stepping motor for irrigation.Key Words：AT89S52。DS1302目 錄1 緒論 1 引言 1 課題來(lái)源 1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 22 方案設(shè)計(jì)與論證 4 總體方案論證 4 鍵盤電路 5 6 6 73 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 9 AT89S52單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu) 9 9 AT89S52最小系統(tǒng) 12 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì) 13 濕度采集模塊 14 溫濕度傳感器的原理 14 pH值檢測(cè)裝置 17 19 19 DS1302 內(nèi)部寄存器 21 22 22 23 25 25 ULN2003驅(qū)動(dòng)芯片 25 264 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 27 程序設(shè)計(jì) 27 28 12864 LCD顯示子程序設(shè)計(jì) 30結(jié) 論 35參考文獻(xiàn) 36致 謝 37附錄一 總體電路圖 38附錄二 源程序 391 緒論 引言水是一切生命過(guò)程中不可替代的基本要素，也是維系國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)資源。隨著中國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的高速發(fā)展、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整以及我國(guó)加入世貿(mào)組織等因素，節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的要求越來(lái)越高，灌溉控制器在我國(guó)有著巨大的市場(chǎng)。根據(jù)本設(shè)計(jì)的功能要求，可確定此方案：以AT89S52單片機(jī)為控制電路的核心，采用模塊化的設(shè)計(jì)方案。在時(shí)間控制方式下，用戶通過(guò)鍵盤輸入進(jìn)行灌溉的時(shí)間，時(shí)間一到，灌溉停止。節(jié)水灌溉控制器近期在中國(guó)應(yīng)朝著價(jià)格低、性能可靠、操作簡(jiǎn)便的方向發(fā)展。而國(guó)內(nèi)在灌溉控制器的研制方面還沒(méi)有形成規(guī)模大、應(yīng)用范圍廣的成套灌溉控制產(chǎn)品。在開發(fā)的產(chǎn)品中有著代表性的如中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究院聯(lián)合多家單位研制的2000型溫室自動(dòng)灌溉施肥系統(tǒng)。北京澳作生態(tài)儀器有限公司的澳作智能節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)可與各種滴、噴灌系統(tǒng)連接，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤墑情，根據(jù)要求自動(dòng)灌溉。這些國(guó)家從最早的水力控制、機(jī)械控制，到后來(lái)的機(jī)械電子混合協(xié)調(diào)式控制，到現(xiàn)今應(yīng)用廣泛的計(jì)算機(jī)控制、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等，控制精度和智能化程度越來(lái)越高，可靠性越來(lái)越好，操作也越來(lái)越簡(jiǎn)便。其中HR6100系列成本較低，是一種小型自動(dòng)灌溉控制器，主要是面對(duì)家庭庭院和小面積的商業(yè)綠化場(chǎng)地的灌溉，而MICROMASTER，系列產(chǎn)品是HARDIE公司為進(jìn)行大面積灌溉而開發(fā)的控制器。所謂的模塊化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是將產(chǎn)品的某些要素組合在一起，構(gòu)成一個(gè)具有特定功能的子系統(tǒng)，將這個(gè)子系統(tǒng)作為通用性的模塊與其他產(chǎn)品要素進(jìn)行多種組合，構(gòu)成新的系統(tǒng)，產(chǎn)生多種不同功能或相同功能、不同性能的系列產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)總分為六大模塊：溫濕度采集電路模塊、PH值檢測(cè)模塊、時(shí)鐘模塊、鍵盤接口電路模塊和液晶顯示電路模塊、步進(jìn)電機(jī)控制電路模塊。單片機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)和單片機(jī)內(nèi)存的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，若收到的數(shù)據(jù)低于設(shè)定的數(shù)值，則步進(jìn)電機(jī)控制電路模塊啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行灌溉。用戶可通過(guò)灌溉方式切換鍵切換到時(shí)間控制方式。系統(tǒng)支持的灌溉方式靈活多樣，用戶可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行模式選擇。獨(dú)立式按鍵接口電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵必須占用一根I/O口線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，I/O口線浪費(fèi)較大。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)所用的I/O口不是很多，而且需要的按鍵數(shù)目不多，故選用獨(dú)立式鍵盤。 濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酪酸醋酸纖維等。但由于符合應(yīng)用要求的土壤濕度傳感器購(gòu)買麻煩、價(jià)格昂貴且在最后演示時(shí)還得需要土壤樣本，故本設(shè)計(jì)選取了空氣濕度溫度傳感器作為替代。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。溫濕度傳感器DHT11外觀圖如圖23所示。主要由微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、I/O接口三大功能部分通過(guò)總線有機(jī)連接而成，在外部通過(guò)I/O接口配置各種外部設(shè)備就構(gòu)成微機(jī)的硬件系統(tǒng)[7]。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。在 flash編程時(shí)，P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令 字節(jié)。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。對(duì)P2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。在使用8位地址（如MOVX RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。如果需要，通過(guò)將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無(wú)效。PSEN:外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（PSEN）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。 AT89S52最小系統(tǒng) 在本設(shè)計(jì)中，AT89S52單片機(jī)的P0口用于單片機(jī)與LCD12864之間的數(shù)據(jù)傳送，~ 。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。AT89S52最小系統(tǒng)接線如圖32所示，在XTAL，在RESET端接上相應(yīng)的電阻、電容，如需要按鍵復(fù)位，加上按鍵即可組成一個(gè)最小系統(tǒng)，按要求通電后，系統(tǒng)就可以工作了。只要RST保持高電平，單片機(jī)就循環(huán)復(fù)位。但復(fù)位不影響單片機(jī)內(nèi)部的RAM狀態(tài)。整流電路的作用是將交流電壓U2轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)的直流電壓U3。整流濾波后得到的直流輸入電壓U4接在LM7805輸入端和公共端之間，在LM7805的輸出端即可得到穩(wěn)定的+5V輸出電壓U5。 ②數(shù)字信號(hào)輸出，從而減少用戶信號(hào)的預(yù)處理負(fù)擔(dān)。 ⑤全部校準(zhǔn)。其中，濕度為高16位。⑨ 測(cè)量濕度范圍從20％RH到90％RH；測(cè)量溫度范圍從0℃到50℃。另外，建議連接線長(zhǎng)度短于20時(shí)用5K上拉電阻,大于20米時(shí)根據(jù)實(shí)際情況使用合適的上拉電阻。 1. 通訊過(guò)程如圖36所示 圖36 通訊過(guò)程總線空閑狀態(tài)為高電平,主機(jī)把總線拉低等待DHT11響應(yīng),主機(jī)把總線拉低必須大于18毫秒,保證DHT11能檢測(cè)到起始信號(hào)。由于肥料一般或呈堿性，或溶于水后，在作物所能承受的濃度范圍內(nèi)pH大于農(nóng)藝要求，故施肥時(shí)，往往加酸，在本論文中，“pH調(diào)節(jié)液”一般指酸。后通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換芯片0809，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳送到單片機(jī)。START上升沿時(shí)，復(fù)位ADC0809：START下降沿時(shí)啟動(dòng)芯片，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持低電平。CLK——時(shí)鐘信號(hào)。EOC=0,正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。D0為最低位，D7為最高。Vcc——+5V電源。另