【正文】 自動(dòng)控制澆花 系統(tǒng) １８ 第四章軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 總體 設(shè)計(jì) 思想 目前支持單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的語(yǔ)言一般有機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言 (如 C51)。模塊化程序結(jié)構(gòu)清晰，組合靈活，可讀性好，易于驗(yàn)證，可靠性高，便于功能擴(kuò)充和版本升級(jí)，程序的修改可局部進(jìn)行，還可建立頻繁調(diào)用的子程序。軟件開發(fā)用 C語(yǔ)言，采用模塊式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)功能易于擴(kuò)展。 (3)因本人主要是從事電子的，軟件設(shè)計(jì)有待進(jìn)一步優(yōu)化處理。 自動(dòng)控制澆花 系統(tǒng) ２１ 參考文獻(xiàn) 文獻(xiàn)、資料名稱 編著者 出版單位 微 型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 51 單片機(jī) C 語(yǔ)言開發(fā)與實(shí)例 C 程序設(shè)計(jì) 單片微型機(jī)原理及應(yīng)用 繼電器用戶實(shí)用手冊(cè) 溫室自動(dòng)噴灌控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究 潘新民 ， 王燕芳 湯競(jìng)南，沈國(guó)琴 譚浩強(qiáng) 徐維樣，劉旭敏 吳義彬 吳水平 電子工業(yè)出版社 人民郵電出版社 清華大學(xué)出版社 大連理工大學(xué)出版社 國(guó)防工業(yè)出版社 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 此表由學(xué)生填寫所參考的文獻(xiàn)、資料 自動(dòng)控制澆花 系統(tǒng) ２２ 致 謝 首先衷心地感謝我的導(dǎo)師 XXX。 我還要感謝在一起愉快的度過畢業(yè)論文舍友們，正是由于你們的幫助，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神， 精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。今后在研究中要逐步加入這些問題，以便更實(shí)用。因本人水平、時(shí)間與試驗(yàn)條件有限，本文中還存在很多的不足，今后還應(yīng)進(jìn)行如下研究 : 自動(dòng)定時(shí)噴灌控制系統(tǒng)的改進(jìn)：一要解決所用繼電器的壽命問題；二是要完善產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與外殼的設(shè)計(jì)；三是加大推廣力度，搞高經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。對(duì)應(yīng)的程序流程 如 圖 42 所示 ： 圖 42 土壤濕度判定程序流程圖 自動(dòng)控制澆花 系統(tǒng) ２０ 結(jié)束語(yǔ) 論文 總結(jié) 基于溫度、土壤濕度與光照強(qiáng)度等多因子的自動(dòng)噴灌控制系統(tǒng)，由以 AT89S52 為核心的控制電路、傳感器電路和執(zhí)行器件及機(jī)構(gòu)組成，硬件電路簡(jiǎn)單，不需要傳 A/D 轉(zhuǎn)換器件，系統(tǒng)也不需擴(kuò)展，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)調(diào)試，系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本可以滿足預(yù)期功能要求。 系統(tǒng)程序的開發(fā)，采用了流行的模塊化設(shè)計(jì)方法。模擬電 路與數(shù)字電路地線分開有利于防止模擬電路與數(shù)據(jù)電路的干擾導(dǎo)致傳感器數(shù)據(jù)采集誤差，從而保證模擬信號(hào)的可靠采集。 采用光電耦合器隔離數(shù)字信號(hào)，強(qiáng)電與弱電之間采用繼電器隔離。提高穩(wěn)壓電源抗干擾能力，通常采用的 措施 :采用電源濾波和退禍 ； 通過低通濾波器接入電網(wǎng) 。 硬件的抗干擾設(shè)計(jì) 在自動(dòng)澆灌控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)可靠性的保證是非常重要的 ， 單片機(jī)硬件系統(tǒng)的可靠性決定了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。電磁閥選用的是直流電磁閥，具有使用方便，高靈敏度，高效節(jié)能，壽命長(zhǎng)，高可靠性的特點(diǎn)。響應(yīng)速度快，易與 TTL 電路配合使用，兼有隔離驅(qū)動(dòng)功能。 目前常用的開關(guān)量輸出驅(qū)動(dòng)隔離器件主要有 ： 功率晶體管、光電耦合器件和繼電器等。其邏輯框圖見圖 311 所示 : 開關(guān)量 圖 311 輸出通道控制示意圖 本系統(tǒng)的執(zhí)行器件和機(jī)構(gòu)只有開啟和停閉兩種狀態(tài)，采用開關(guān)量形態(tài)輸出控制，經(jīng) I/0口到受控對(duì)象，據(jù)輸出控制具體情況附加功率放大驅(qū)動(dòng)電路后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器件直接推動(dòng)受控對(duì)單片機(jī) 輸出驅(qū)動(dòng) 執(zhí)行器件 繼電器 光耦 自動(dòng)控制澆花 系統(tǒng) １６ 象。 在單片機(jī)完成控制處理后總是以數(shù)字信號(hào)通過 I/O 口線或數(shù)據(jù)總線輸出至受控 對(duì)象的。也可用來(lái)檢測(cè)能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量。土壤濕度傳感器電路組成如圖 39 所示： 自動(dòng)控制澆花 系統(tǒng) １４ 1KRes Adj21161K1163KR13AV1V2D2116R14A1 2U6AMC74AC04N石墨電極石墨電極 圖 310 濕度傳感器電路組成 光照檢測(cè)電路的選擇 光照是作物生長(zhǎng)的必要條件，是植物制造營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能源，沒有光的存在光合作用就不能進(jìn)行，作物的生長(zhǎng)發(fā)育就要受到影響。 考慮到成本及電路的復(fù)雜程度本系統(tǒng)采用簡(jiǎn)單電路即可實(shí)現(xiàn) ，使本系統(tǒng)控制土壤的濕度在 60%～ 80%之間。 針對(duì)室內(nèi)的具體環(huán)境，對(duì)濕度傳感器要求 ： 可應(yīng)用在線監(jiān)測(cè)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，有良好的靈敏度和精確度、寬量程，測(cè)濕范圍為 0～ 100%RH，檢測(cè)壽命長(zhǎng)，可靠性、穩(wěn)定性高，傳感器為線性輸出濕度檢測(cè)模塊。 應(yīng)用包括溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費(fèi)品、溫度計(jì)或任何熱感測(cè)系統(tǒng) DS18B20 與另一款測(cè)溫軟件 AD590 相比，其外圍硬件電路更加簡(jiǎn)單，通過一個(gè)單線接口發(fā)送或接受信息，與單片機(jī)之間僅需一條連接線，無(wú)需外部電源，無(wú)需 A\D 轉(zhuǎn)換電路，安裝、自動(dòng)控制澆花 系統(tǒng) １２ 使用方便，大大的節(jié)省了成本。 溫度計(jì)分辨率可以被使用者選擇為 9～ 12 位數(shù)字 178。C ～ 85176。 測(cè)溫范圍為 55176。 每個(gè)器件有唯一的 64 位的序列號(hào)存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器中 178。 與前一代產(chǎn)品不同，新產(chǎn)品支持 3V～ 5V 的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活。C 。C ， 在 10176。 5DS18B20 簡(jiǎn)介 Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20 是世界上第一片支持 “ 一線總線 ” 接口的溫度傳感器。并且溫度的變化速度較慢，因而不需要傳感器的反應(yīng)速度太高。線性度好，熱慣性小，靈敏度高，但互換性差。但它的不足之處在于非線性和互換性差。常用的溫度傳感器有熱敏電阻、熱電偶、成溫度傳感器、熱電阻等。其中敏感元件 “ 指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺?(或響應(yīng) )被測(cè)量的部分 ” ，此處的被測(cè)量一般為非電量 ； 轉(zhuǎn)換元件是 “ 指?jìng)鞲衅髦心軐⒚舾性惺?(或響應(yīng) )的被測(cè)量轉(zhuǎn)換成適于傳輸或測(cè)量的電信號(hào)部分 ” 。 22uF470ΩSVCCRST 圖 35 按鍵復(fù)位電路 傳感器的選擇 傳感器基本概念 ： 傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)及通信機(jī)技術(shù)構(gòu)成了信息技術(shù)，成為信息時(shí)代的三大支柱。電路中反饋元件選用石英晶體，電容 Cl 和 C2 均為 22PF，電容與晶體的安裝位置應(yīng)盡量靠近單片機(jī)。 時(shí)鐘電路與復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) AT89S52 單片機(jī)內(nèi)部有個(gè)振蕩器，可以用作 CPU 的時(shí)鐘源。 XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為 0000H— FFFFH）， EA自動(dòng)控制澆花 系統(tǒng) ８ 端必須保持低電平（接地）。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí) ，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無(wú)效。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) AL 脈沖。 RST： 復(fù)位輸入。 P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR 指令）時(shí)， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和輸入（ ）。在 Flash 編程時(shí)， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 P0～ P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中， P0 端口（ 32～ 39 腳）被定義為 N1 功能控制端口，分別與 N1 的相應(yīng)功能管腳相連接， 13 腳定義為IR 輸入端， 10 腳和 11 腳定義為 I2C 總線控制端口，分別連接 N1 的 SDAS（ 18 腳）和 SCLS（ 19腳）端口， 12 腳、 27 腳及 28 腳定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板 CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。功能包括對(duì)會(huì)聚主 IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù) RAM 及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào) IR 的接收解碼及與主板 CPU 通信等。利用 IAP 技術(shù)能將內(nèi)部部分專用 Flash 當(dāng)作 EEPROM 使用，實(shí)現(xiàn)停電后保存數(shù)據(jù)的功能，擦寫次數(shù)為 100000 次以上，可省去外接 EEPROM（如 93C4 24C02 等）。 ATMEL 公司