【正文】 展。所以這種工藝將是今后一段時(shí)期單片機(jī)發(fā)展的主要途徑。 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 現(xiàn)在可以說(shuō)單片機(jī)是百花齊放，百家爭(zhēng)鳴的時(shí)期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從 8 位、 16 位到犯位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流 7 C5l 系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)用提供廣闊的天地。小到家用電器儀器儀表，大到機(jī)器設(shè)備和整套生產(chǎn)線(xiàn)都可用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。此外，單片機(jī)在工商，金融，科研、教育分廣泛的用途。例如工廠(chǎng)流水線(xiàn)的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專(zhuān)用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇： 6 (1) 在智能儀器儀表上的應(yīng)用 單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣 泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類(lèi)型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。要利用某型號(hào)單片機(jī)開(kāi)發(fā)自己的應(yīng)用系統(tǒng)，掌握其結(jié)構(gòu)特征和技術(shù)特征是必須的 [6]。 不同的單片機(jī)有著不同的硬件特征和軟件特征，即它們的技術(shù)特征均不盡相同，硬件特征取決于單片機(jī)芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用戶(hù)要使用某種單片機(jī)，必須了解該型產(chǎn)品是否滿(mǎn)足需要的功能和應(yīng)用系統(tǒng)所要求的特性指標(biāo)。 5 單片機(jī)是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力 (如算術(shù)運(yùn)算，邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理 )的微處理器 (CPU)，隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，只讀程 序存儲(chǔ)器 (ROM)，輸入輸出電路 (I/O)，可能還包括定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行通信口 (SCI)，顯示驅(qū)動(dòng)電路 (LCD 或 LED 驅(qū)動(dòng)電路 )，脈寬調(diào)制電路 (PWM)，模擬多路轉(zhuǎn)換器及 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)最小然而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 此期間，單片機(jī)園地里，單片機(jī)品種異彩紛呈，爭(zhēng)奇斗艷。 九十年代以后，單片機(jī)獲得了飛速的發(fā)展，世界各大半導(dǎo)體公 司相繼開(kāi)發(fā)了功能更為強(qiáng)大的單片機(jī)。所謂單片機(jī)是利用大規(guī)模集成電路技術(shù)把中央處理單元 (Center Processing Unit，也即常稱(chēng)的 CPU 和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)，程序存儲(chǔ)器 (ROM)及其他 I/O 通信口集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)最小的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，而現(xiàn)代的單片機(jī)則加上了中斷單元，定時(shí)單元及 A/D 轉(zhuǎn)換等更復(fù)雜、更完善的電路，使得單片機(jī)的功能越來(lái)越強(qiáng)大，應(yīng)用更廣泛。調(diào)整參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)較高穩(wěn)定度的顯示。 方案二：動(dòng)態(tài)顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止。國(guó)外生產(chǎn)的濕度標(biāo)定設(shè)備價(jià)格十分昂貴。但在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中，濕度是最難準(zhǔn)確測(cè)量的一個(gè)參數(shù)。%，響應(yīng)時(shí)間為 5s。國(guó)外生產(chǎn) 濕敏電容的主廠(chǎng)家有 Humirel 公司、 Philips 公司、 Siemens 公司等。濕敏電阻的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，主要缺點(diǎn)是線(xiàn)性度和產(chǎn)品的互換性差。 濕敏元件是最簡(jiǎn)單的濕度傳感器。本次設(shè)計(jì)的重要意義還在于對(duì)單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)做更進(jìn)一步的了解，此次設(shè)計(jì)更進(jìn) 一步了解基本電路的設(shè)計(jì)流程，提高自己的設(shè)計(jì)理念，豐富自己的理論知識(shí)，鞏固所學(xué)知識(shí)，使自己的動(dòng)手動(dòng)腦能力有更進(jìn)一步提高，為自己今后的學(xué)習(xí)和工作打好基礎(chǔ)，為自己的專(zhuān)業(yè)技能打好基礎(chǔ)。 本課題的意義在于它既節(jié)省了成本，又 簡(jiǎn)單和精 確 能實(shí)現(xiàn) 預(yù)期 功能。人均只有 2200 立方米，僅為世界平均水平的 1／ 4， 在世界上名列 121 位，是全球 13 個(gè)人均水資源最貧乏的國(guó)家之一。這樣，苦咸的的海水就不算在內(nèi)，連千年難化的冰川、不易取用的一部分地下水也排除在外了。 所以 ,水作為大自然賦予人類(lèi)的寶貴財(cái)富，早就被人們關(guān)注。 在現(xiàn)代工業(yè)中，沒(méi)有一個(gè)工業(yè)部門(mén)是不用水的。 而對(duì) 人體而言的生理功能是多方面，體內(nèi)發(fā)生的一切化學(xué)反應(yīng)都是在介質(zhì)水中進(jìn)行 的 ，沒(méi)有水，養(yǎng)料不能被吸收；氧氣不能運(yùn)到所需部位；養(yǎng)料和激素也不能到達(dá)它的作用部位；廢物不能排除，新陳代謝將停止，人將死 亡。 I 目 錄 第 1 章 概 述 .................................................... 1 課題研究的相關(guān)背景 ........................................ 1 選題的目的和意義 .......................................... 2 課題 研究的方案 ............................................ 2 第 2 章 單片機(jī)簡(jiǎn)介 ............................................... 4 單片機(jī)概述 ................................................ 4 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 .......................................... 5 單片機(jī) 的發(fā)展趨勢(shì) .......................................... 6 AT89S51 的功能及簡(jiǎn)介 ...................................... 7 第 3 章 數(shù)碼管電子時(shí)鐘硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................... 12 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì) ......................................... 12 系統(tǒng)硬件組成 ............................................. 12 模塊設(shè)計(jì) ................................................. 13 第 4 章 原理圖及 PCB 圖 .......................................... 20 原理圖： ................................................. 20 PCB 圖： ................................................. 20 第 5 章 總結(jié) .................................................... 22 物品清單： ............................................... 22 設(shè)計(jì)總結(jié)： ............................................... 22 參考文獻(xiàn) ...................................................... 24 致 謝 ......................................................... 25 附 錄 1 ........................................................ 26 附 錄 2 ........................................................ 27 1 第 1 章 概 述 課題研究的相關(guān)背景 水是 自然資源 的重要組成部分，是所有生物的結(jié)構(gòu)組成和生命活動(dòng)的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，水對(duì)人的生命是最重要的物質(zhì)。也沒(méi)有一項(xiàng)工業(yè)不和水直接或間接發(fā)生關(guān)系。但是人們經(jīng)常使用 “ 水資源 ”一詞，卻是近一二十年的事。水資源的價(jià)值在于，水資源地球生命的需求、為人類(lèi)服務(wù)包括水所具有的發(fā)電、航運(yùn)、養(yǎng)殖、環(huán)境等方面的能力 。 本設(shè)計(jì)主要介紹用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí) /計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)盆栽自動(dòng)澆灌的方法，本設(shè)計(jì)由單片機(jī) AT89S51 芯片和 LCD1602 液晶顯示器為核心，輔以必要的電路，構(gòu)成了一個(gè)單片機(jī)盆栽自動(dòng)澆灌。既可 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)手動(dòng)控制切換 ，又可 手動(dòng)調(diào)節(jié)濕度 ，還可以 在農(nóng)業(yè)的發(fā)展中起到作用 。 課題 主要研究現(xiàn)狀 人類(lèi)的生存和社會(huì)活動(dòng)與濕度密切相關(guān)。濕敏元件主要有電阻式、電容式兩大類(lèi)。 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、酷酸醋酸纖維等。以 Humirel 公司生產(chǎn)的SH1100 型濕敏電容為例，其測(cè)量范圍是 （ 1%～ 99%） RH，在 55%RH 時(shí)的電容量為 180pF（典型值）。 3 除電阻式、電容式濕敏元件之外，還有電解質(zhì)離子型濕敏元件、重量型濕敏元件（利用感濕膜重量的變化來(lái)改變振蕩頻率）、光強(qiáng)型濕敏元件、聲表面波濕敏元件等。用干濕球濕度計(jì)或毛發(fā)濕度計(jì)來(lái)測(cè)量濕度的方法，早已無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代科技發(fā)展的需要。 近年來(lái)， 國(guó)內(nèi)外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。該方式每一位都需要一個(gè) 8 位輸出口控制。所謂動(dòng)態(tài)顯示就 是一位一位的輪流點(diǎn)亮各個(gè)位，對(duì)于顯示器的每一位來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。動(dòng)態(tài)顯示節(jié)省了 I/O 口，降低了能耗。 20 世紀(jì) 70 年代，微電子技術(shù)正處于發(fā)展階段，集成電路屬于中規(guī)模發(fā)展時(shí)期，各種新材料新工藝尚未成熟，單片機(jī)仍處在初級(jí)的發(fā)展階段，元件集成規(guī)模還比較小，功能比較簡(jiǎn)單，一般均把 CPU、 RAM 有的還包括了一些簡(jiǎn)單的 I/O 口集成到芯片上，象 Fairchild 公司就屬于這一類(lèi)型，它還需配上外圍的其他處理電路方才構(gòu)成完整的計(jì)算系統(tǒng)。美國(guó) Microchip 公司發(fā)布了一種完全不兼容 MCS51 的新一代 PIC 系列單片機(jī)，引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注，特別它的產(chǎn)品只有 33 條精簡(jiǎn)指令集吸引了不少用戶(hù)，使人們從 INTEL 的 111 條復(fù)雜指令集中走出來(lái)。有 8 位、 16 位甚至 32 位機(jī)，但 8 位單片機(jī)仍以它的價(jià)格低廉、品種齊全、應(yīng)用軟件豐富、支持環(huán)境充分、開(kāi)發(fā)方便等特點(diǎn)而占著主導(dǎo)地位。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù) [4]。這里的技術(shù)特征包括功 能特性、控制特性和電氣特性等等，這些信息需要從生產(chǎn)廠(chǎng)商的技術(shù)手冊(cè)中得到。 單片機(jī)控制系統(tǒng)能夠取代以前利用復(fù)雜電子線(xiàn)路或數(shù)字電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，可以軟件控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)智能化，現(xiàn)在單片機(jī)控制范疇無(wú)所不在，例如通信產(chǎn)品、家用電器、智能儀器儀表、過(guò)程控制和專(zhuān)用控制裝置等等，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。 (3) 在家用電器中的應(yīng)用 可以這樣說(shuō)，現(xiàn)在的家用電器基本 上都采用了單片機(jī)控制，從電飯褒、洗衣讓機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門(mén)，丟無(wú)所不在。例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，國(guó)防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。 專(zhuān)用型單片機(jī)是指用途比較專(zhuān)一，出廠(chǎng)時(shí)程序已經(jīng)一次性固化好，不能再修改的單片機(jī)?？v觀(guān)單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，大致有： (1) 低功耗 CMOS 化 MCS51 系列的 8031 推出時(shí)的功耗達(dá) 630mW，而現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在100mW 左右，隨著對(duì)單片機(jī)功耗要求越來(lái)越低，現(xiàn)在的各個(gè)單片機(jī)制 造商基本都采用了 CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝 )。 (2) 微型單片化 現(xiàn)在常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將中央處理器 (CPU)、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ) (RAM)只讀程序存儲(chǔ)器 (ROM)、并行和串行通信接口，中斷系 統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如 A/D 轉(zhuǎn)換器、 PMW(脈寬調(diào)制電路 )、 WDT(看門(mén)狗 )、有些單片機(jī)將 LCD(液晶 )驅(qū)動(dòng)電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多，功能就越強(qiáng)大。 (3) 主流與多品種共存 現(xiàn)在雖然單片機(jī)的品種繁多，各具特色，但仍以 80S51 為核心的單片機(jī)占主流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有 PHILIPS 公司的產(chǎn)品， ATMEL 公司的產(chǎn)品和中國(guó)臺(tái)灣的單片機(jī)。在一定的時(shí)期內(nèi)，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某 個(gè)單片機(jī)一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補(bǔ)，相輔相成、共同發(fā)展的道路 [4]。與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼