【正文】 E(SCLK) H/L 使能信號 7 DB0 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 8 DB1 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 9 DB2 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 10 DB3 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 11 DB4 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 12 DB5 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 13 DB6 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 14 DB7 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 15 PSB H/L H： 8 位或 4 位并口方式， L：串口方式（見注釋 1） 16 /RESET H/L 復位端，低電平有效 17 VOUT — LCD 驅(qū)動電壓輸出端 18 A VDD 背光源正端（ +5V） 19 K VSS 背光源負端 模塊主要硬件構(gòu)成說明 控制器接口信號說明： （ 1） RS， R/W 的配合選擇決定控制界面的 4 種模式： 表 RS R/W 功能說明 L L MPU 寫指令到指令暫存器（ IR） L H 讀出忙標志（ BF）及地 址記數(shù)器（ AC）的狀態(tài) H L MPU 寫入數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)暫存器（ DR） H H MPU 從數(shù)據(jù)暫存器（ DR）中讀出數(shù)據(jù) （ 2） E 信號 表 E 狀態(tài) 執(zhí)行動作 結(jié)果 高 —低 I/O 緩沖 —DR 配合 /W 進行寫數(shù)據(jù)或指令 高 DR—I/O 緩沖 配合 R 進行讀數(shù)據(jù)或指令 低 /低 —高 無 無 （ 3） 忙標志 BF： BF 標志提供內(nèi)部工作情況 。剩下的一個鍵是空閑鍵，留作擴展功能用。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下 [12]。 確定矩陣式鍵盤上何鍵被按下介紹一種“行掃描法”。 矩陣 鍵盤電路設(shè)計 矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復雜一些，識別也要復雜一些，圖 中，列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機的 I/O 口作為輸出端，而列線所接的 I/O口則作為輸入。暖通空調(diào)、電力、計量測試、醫(yī)藥業(yè) 。 （ 1） 產(chǎn)品特點： ① SHT10 系列為 貼片型溫濕度傳感器芯片 ② 全量程標定，兩線數(shù)字輸出； ③ 濕度測量范圍： 0～ 100%RH； ④ 溫度測量范圍： 40～ +℃ ； ⑤ 濕度測量精度： 177。 SHT10 數(shù)字溫濕度傳感器 由瑞士 Sensirion 推出的 SHTxx 系列數(shù)字溫濕度傳感器，基于領(lǐng)先世界的CMOSens 174。當在探針上加一個電流 i 時 ,在電容兩端產(chǎn)生一個幅 值為 u ,相角為 ? 的電壓 ju ue?? ,則探針導納 可表示為jiY ue??。 根據(jù)高頻電子線路理論可知 0Ck??? 。由于水的介電常數(shù)比一般物料的介電常數(shù)要大得多 ,所以當土壤中的水分增加時 ,其介電常數(shù)相應增大 ,測量時水分傳感器測出的電容值也隨之上升 ,根據(jù)傳感器的電容量與土壤水分的對應關(guān)系可測出土壤的水分。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的 寬度。 圖 AT89C51 引腳圖 AT89C51 最小系統(tǒng) XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。作為輸入端時，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流 （ ILL）。在給出地址 “1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存 儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 端口 （ ） ： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫 “1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高 [9]。 GND（ 20） ：接地。 另 外， AT89C51 是用靜態(tài)邏輯來設(shè)計的，其工作頻率可下降到零并提供兩種軟件的省電方式 空閑方式和掉電方式。 AT89C51 是一種低功耗 /低電壓、高性能的八位 CMOS 單片機，片內(nèi)有一個 4KB的 FLASH 可編程可擦除只讀存儲器 （ FPEROM—Flash ProgrammAble and Erasable Read Only Memory） ， 它采用了 CMOS 工藝和 ATMEL 公司的高密度 非易失性存儲器技術(shù)，而且其輸 出引腳和指令系統(tǒng)都與 MSC— 51 兼容。 在本系統(tǒng)中， AT89C51單片機的 P0口用于單片機與 LCD之間的數(shù)據(jù)傳送， ~ 步進電機的驅(qū)動接口 ， LCD顯示的位驅(qū) ， LCD的讀寫控制信號， LCD的指令是屬于寫數(shù)據(jù)還是寫指令。 本系統(tǒng)采用 AT89C51單片機作為中央處理 器，其主要任務是讀取自動灌溉控制器的模式，并在相應模式下進行相應的控制。從應用領(lǐng)域來看，單片機主要用于控制，所以又稱微控制器 （ MicroControllerUnit） 或嵌入式控制器（ Embedded Controller）。探針用來感測土壤的水分 ,其長度和距離根據(jù)被測對象的靈敏度優(yōu)化確定。對一定幾何結(jié)構(gòu)的電容式水分傳感器 ,其電容量與兩極間被測物料的介電常數(shù)有正比關(guān)系。該方法所測量的是土壤水的吸力 ,需要依據(jù)土壤水分特征曲線來換算成土壤含水量 ,由于土壤水分能量關(guān)系非常復雜 ,呈非線性 ,且容易受到許多土壤理化特性的影響 ,即使對同一塊田 ,這一關(guān)系也十分復雜 ,使得用張力推求土壤含水量時極為困難 ,不方便 ,帶來較大誤差。 張力計式土壤水分傳感器 張力計式土壤水分傳感器是一種廣泛成功地用于某些土壤水分測量的傳感器。 因為本設(shè)計需要的按鍵數(shù)目較多，為了節(jié)省 I/O 口線資源，選用矩陣式鍵盤，故采取方案二。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。故在按鍵數(shù)量不多時，常采用這種按鍵結(jié)構(gòu)。 圖 自動灌溉控制器系統(tǒng)基本模塊原理框圖 鍵盤方案選取 方案一 :獨立式按鍵 。 綜上所述，本系統(tǒng) 不但具有非常友好的人機交互界面，而且具有良好的實時控制功能，能及時響應用戶請求。灌溉進行一定的時間后自動停止，該時間由用戶加載在單片機內(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 處不同地點檢測到的濕度模擬量輪流進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化后對各數(shù)據(jù)進行綜合處理，再傳送給單片機。模塊化設(shè)計 是綠色設(shè)計 方法之一，它已經(jīng)從理念轉(zhuǎn)變?yōu)檩^成熟的設(shè)計方法 [3]。該系統(tǒng)采用分布式布置，可與上位機雙向通信 ，用微機對其進行編程操作和對其子控制器進行控制，并能用微機隨時監(jiān)控灌溉系統(tǒng)的工作狀況。 近年來隨著農(nóng)業(yè)對自動化程度要求的提高，以色列出現(xiàn)灌溉用的可編程邏輯控制器 (PLC)，這種控制器通過把不同的網(wǎng)絡連接到主機上進行數(shù)據(jù)采集和處理?？刂品绞届`活，手動、半自動、全自動任選且可隨意在計算機上更改，可同時控制多個設(shè)備，受控區(qū)位置及形狀，環(huán)境參數(shù)及設(shè)備狀態(tài)可同時顯示在中心計算機上。該系統(tǒng)是國家“九五”科技攻關(guān)項目中自主研發(fā)的科技產(chǎn)品，該系統(tǒng)結(jié)合我國溫室的環(huán)境和實際使用特點，以積木分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理，解決了計算機適時閉環(huán)控制、動態(tài)監(jiān)測、控制顯示中文、施肥泵混合比可調(diào)、電磁閥開度可調(diào)等關(guān)鍵技術(shù)問題。灌溉時間一到，驅(qū)動電路則停止驅(qū)動步進電機，灌溉停止。系統(tǒng)還可以實現(xiàn)時間控制方式，隨時灌溉，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)計要求。 關(guān)鍵詞 ： AT89C51；探針式電容濕度傳感器； ULN2803 達林頓驅(qū)動； LCD12864 目 錄 摘 要 .............................................................................................................. I 第 1 章 緒論 .................................................................................................. 1 引言 ................................................................................................. 1 國內(nèi)外現(xiàn)狀 ..................................................................................... 1 第 2 章 方案設(shè)計與論證 .............................................................................. 4 總體方案論證 ................................................................................. 4 鍵盤方案選取 ................................................................................. 5 土壤濕度傳感器的選取 .................................................................. 6 第 3 章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 .......................................................................... 9 AT89C51 單片機硬件電路 .............................................................. 9 濕度采集電路 ............................................................................... 12 矩陣鍵盤電路設(shè)計 ........................................................................ 14 LCD 液晶顯示電路 ....................................................................... 15 步進電機驅(qū)動電路 ........................................................................ 19 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ................................................................................ 21 程序設(shè)計 ....................................................................................... 21 主程序設(shè)計 ................................................................................... 22 12864 LCD 顯示子程序設(shè)計 ......................................................... 24 鍵盤子程序設(shè)計 .......................................................................... 28 第 5 章 系統(tǒng)仿真 ........................................................................................ 35 PROTUES 仿真軟件介紹 .............................................................. 35 仿真電路設(shè)計 ............................................................................... 35 系統(tǒng)總體電路仿真 ........................................................................ 36 第 6 章 結(jié)束語 ............................................................................................ 41 參考文獻 ..................................................................................................... 42 致謝 ............................................................................................................. 43 附錄 1 系統(tǒng)整體電路圖 ....................