【正文】 成績： 復(fù)審人簽名： 職稱： 公章 年 月 日 教務(wù)處終審意見： 公章 年 月 日 IV 答 辯 情 況 記 錄 答 辯 題 目 答 辯 情 況 正確 基本正確 經(jīng)提示 回 答 不正確 未回答 此表由主持答辯的同志填寫。 4. 增強(qiáng)學(xué)生對實(shí)際電路的認(rèn)識，掌握 單片機(jī)基本應(yīng)用方法及單片機(jī)簡單的編程 具體要求： 要求實(shí)現(xiàn)用單片機(jī)控制澆花系統(tǒng)根據(jù)外部條件自動運(yùn)行 。 利用濕度傳感器檢測花卉 (也可以用于蔬菜等 )的濕度，采集的 濕度傳送到 單片機(jī) 處理單元， 單片機(jī) 根據(jù)濕度控制是否澆水，如果需要澆水，單片機(jī) 將引 繼電器 置為閉合， 線圈通電，敞開觸點(diǎn)閉合，打開電磁閥，實(shí)現(xiàn)定時(shí)定量的自動澆 水，設(shè)定時(shí)間到，電磁閥自動閉合，并且水量可根據(jù)花卉所需要的土壤濕度來調(diào)節(jié)定時(shí)器，進(jìn)而調(diào)節(jié)電動機(jī)噴水時(shí)間。 在諸多缺水國家之中，我國是水資源嚴(yán)重短缺的國家之一。 現(xiàn)代生活中，隨著人們生活水平的提高，人們對花卉、樹木等綠色植物的喜愛和種植越來越多，然而以前對花木的澆灌、施肥等工作都需要靠人工來實(shí)現(xiàn)，由于現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快，人們往往忙于工作而忘記定期、及時(shí)地為花卉補(bǔ)充水分及養(yǎng)料，或者由于放假回家而將花放在辦公室沒有人管理導(dǎo)致花木枯死。因此軟件系統(tǒng)的研制開發(fā)將不斷深入完善，其中以專家系統(tǒng)為主的 智能管理系統(tǒng)已取得了不少研究成果，而且應(yīng)用前景非常廣闊。硬件將通過調(diào)研對比分析，選用高性價(jià)比元件，采用一自動控制澆花 系統(tǒng) ２ 些成熟電路設(shè)計(jì)，達(dá)到提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性與精度，降低成本，提高市場竟?fàn)幜Φ哪繕?biāo)。具體功能如下 : ? 實(shí)現(xiàn)按需灌溉功能。當(dāng)空氣溫度高于上 限值時(shí)，自動打開窗戶進(jìn)行自然降溫，達(dá)到要求值時(shí)則自動關(guān)閉。C 控制范圍 60～ 80 20～ 30 表 21 系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo) 系統(tǒng)測控原理 在控制技術(shù)方面，有諸如開環(huán)、閉環(huán)反饋控制，模糊控制，自適應(yīng)控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等現(xiàn)代控制技術(shù)。 系統(tǒng)的工作原理 系統(tǒng)的工作中，有太陽能電池給電池充電， 電池的輸出經(jīng)過穩(wěn)壓模塊，避免電壓的較大變化， 電池為整個(gè) 系統(tǒng)提供電能。 自動控制澆花 系統(tǒng) ５ 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)的選擇 電子技術(shù)飛速 發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)不斷更新?lián)Q代。 目前世界上最具實(shí)力的單片機(jī)開發(fā)公司有 :美國的 Intel， ATMEL，荷蘭的 PhilipS，德國的 SiemenS 等。 ST89C51RC 簡介 : STC89C51RC 系列單片機(jī)具有成本低、性能高的特點(diǎn)，支持 ISP（在系統(tǒng)編程）及 IAP（在應(yīng)用編程）技術(shù)。 表 31 中為 STC89 系列單片機(jī)部分型號 參數(shù)。 RST/Vpd（ 9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。作為輸出口用時(shí)，每 位能吸收電流的方式驅(qū)動 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對端口 P0寫 “1” 時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。對端口寫 “1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。 P2 口： P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。 Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 亦接收高位地址和一些控制信號。此時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 ALE/PROG： 當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 圖 33 STC89C51RC 外部引腳 引腳配置及功能 STC89C51RC單片機(jī)有 40個(gè)引腳 ,32個(gè)外部雙向輸入 /輸出端口，同時(shí)內(nèi)含 2個(gè)外中端口，3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器， 2 個(gè)全雙工串行通信口， STC89C51RC 可按照常規(guī)方法進(jìn)行編程。AT89S52 內(nèi)部含有一個(gè)高增益的反相放大器，通過 XTAL1(輸入端 )、 XTAL2(輸出端 )外接作為自動控制澆花 系統(tǒng) ９ 反饋元件的片外石英晶體 (或陶瓷諧振器 )和電容 C1， C2 組成的并聯(lián)諧振電路后便構(gòu)成片內(nèi)自激振蕩器，從而利用它內(nèi)部的振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘。按下 SW，電源對 C 充電，使 RST 端快速到達(dá)高電平；松開按鍵， C 向芯片內(nèi)阻放電，恢復(fù)為低電平，從而使單片機(jī)可靠復(fù)位，一般 R1 選 470 kΩ， R2 選 kΩ， C 選 22uF。傳感器技術(shù)是衡量一個(gè)國家科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志。前者包括溫度、濕度、二氧化碳、光照度等 ； 后者包括土壤溫度、土壤含水量、土壤 PH 值。目前使用的多為陶瓷熱敏電阻。結(jié)構(gòu)簡單，互換性好，是500℃ ～ 800℃ 溫區(qū)的首選溫度傳感器。相對其它傳感器有較好的線性度和一致性，且體積小，使用方便。由于具有結(jié)構(gòu)簡單不需要外接電路，可用一根 I/0 數(shù)據(jù)線既供電又傳輸數(shù)據(jù)，并且具有體積小，分辨率高，轉(zhuǎn)換快等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于測量和控制溫度的地方。 DS18B20 同 DS1820 一樣， DS18B20 也支持 “ 一線總線接口 ” ，測量溫度范圍為 55176。C 范圍內(nèi)精度為 177。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制。 DS18B20 的特征： 178。 無需外部器件 178。C （ 67～ +257176。0 .5176。 用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置 178。 DS18B20 測溫系統(tǒng)只需外接一個(gè)上拉電阻即可實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)之間的通訊線路簡單溫度檢測電路如圖 38 所示 : 自動控制澆花 系統(tǒng) １３ 123DS18B20VCC 圖 39 溫 度檢測電路 濕度是表示空氣中水蒸氣含量的物理量，常用絕對濕度和相對濕度來表示，影響植物生長的濕度是相對濕度。植物一般以土壤水分占土壤持水量的 60%～ 80%時(shí)生長最好，快速準(zhǔn)確地測定土壤水分對于探明植物生長發(fā)育期內(nèi)土壤水分盈虧以便適時(shí)作出灌溉施肥決策或排水措施等具有重要的意義。當(dāng)土壤水分降低到規(guī)定值時(shí)， V1 因其基極電位降低而導(dǎo)通，于是 V2 也導(dǎo)通，由 V 2 集電極輸出高電平，單片機(jī)控制電磁閥打開開始放水；待土壤水分降低至規(guī)定值時(shí)，檢測電路中的 V2 管就輸出高電平，經(jīng)反向器 U6 反向后輸出低電平給單片機(jī)的 端，控制電磁閥關(guān)閉。 光電傳感器是各種光電檢測系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器，它是把光信號 (紅外、可見及紫外光輻射 )轉(zhuǎn)變成為電信號的器件。 本系統(tǒng)的光照檢測電路采用 LM324 作比較器，光電三極管作感光元件，當(dāng)有光照并且達(dá)到一定的強(qiáng)度的時(shí)候，光電三極管導(dǎo)通， LM324 輸出低 電平，單片機(jī)接受低電平信號控制步進(jìn)電機(jī)做出相應(yīng)的動作 。而在實(shí)際的單片機(jī)測控系統(tǒng)中，數(shù)字量輸出控制已越來越廣泛地被應(yīng)用，尤其是其中的開關(guān)量輸出驅(qū)動和控制。開關(guān)量輸出電路中最主要的干擾是在控制動力設(shè)備啟停時(shí)的沖擊干擾。光電耦合器件具有輸出信號與輸入信號在電氣上完全隔離，抗干擾能力強(qiáng)，隔離電壓可達(dá)千伏以上 。并且繼電器觸點(diǎn)的負(fù)載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光電耦合的負(fù)載能力，它能直接控 制強(qiáng)電動力回路，且外電路安排靈活，且還有很大的電流放大作用是一種很好的開關(guān)量輸出隔離及驅(qū)動器件。窗戶電機(jī)選用 日本 /THINK 系列 /直流馬達(dá) /DC24V/小齒輪減速電機(jī) 。單片機(jī)硬件系統(tǒng)的抗干擾能力與元器件質(zhì)量、裝配質(zhì)量等因素都有關(guān)系，但主要取決于設(shè)計(jì)的可制造性 (DEM)，本系統(tǒng)采取如下相應(yīng)的抗干擾措施。 抑制電路內(nèi)部產(chǎn)生的干擾。在進(jìn)行印刷電路板抗干擾設(shè)計(jì)時(shí)除了遵循抗干擾設(shè)計(jì)原則外，在印刷電路板的重要元器件電源處均配置了退禍電容以有效地去除高頻成分的干擾。電磁閥控制 電路如圖 311 所示 ： 圖 312 電磁閥控制電路