【正文】 時(shí)間基準(zhǔn)，時(shí)鐘信號通常用兩種電路形式得到:內(nèi)部振蕩和外部振蕩。只要買來晶振，電容，連上就可以了，按圖接上即可。 硬件各部分設(shè)計(jì) 單片機(jī)主機(jī)控制電路本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)的最小系統(tǒng)。 　　狀態(tài)寄存器的格式如圖617所示。PC0為AINTR，PC1為ABF，PC2為 ，PC3為BINTR，PC4為BBF，PC5為 。 　　ALT2：A口，B口為基本輸入/輸出，C口為輸出方式。C口可工作于基本I/O方式，也可作為A口、B口在選通工作方式時(shí)的狀態(tài)控制信號線。 　　8155的地址編碼及工作方式 　　在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，8155是按外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址的，為16位地址，其高8位由片選線 提供， CE＝0，選中該片。 　　PC0～PC5：有兩個(gè)作用，既可作為通用的I/O口，也可作為PA口和PB口的控制信號線，這些可通過程序控制。8155內(nèi)部設(shè)有地址鎖存器，在ALE的下降沿將單片機(jī)P0口輸出的低8位地址信息及 ，IO/ 的狀態(tài)都鎖存到8155內(nèi)部鎖存器。 　　CE：片選信號線，低電平有效。與單片機(jī)的低8位地址/數(shù)據(jù)總線（P0口）相連。如果同時(shí)有兩個(gè)或兩個(gè)以上優(yōu)先級相同的中斷請求時(shí)，則由內(nèi)部按查詢優(yōu)先順序來。 PX1（）：設(shè)定外部中斷 INT1的優(yōu)先次序。 －（）：保留位，無定義。 EX1（）：允許外部中斷 INT1的中斷（EX1＝1允許，EX1＝0 禁止）。 －（）：保留位，無定義。 表8 SCON 控制字位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H符號SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI IE1（）：外部中斷 1工作標(biāo)志，當(dāng)外部中斷被檢查出來時(shí)，硬件自動(dòng)設(shè)定此位，在執(zhí)行中斷服務(wù)程序后，則清 0。 TR1（）：計(jì)時(shí)器1啟動(dòng)控制位，可以由軟件來設(shè)定或清除。C/T=0為定時(shí)器方式，采用單片機(jī)內(nèi)部振蕩脈沖的12分頻信號人作為時(shí)鐘計(jì)數(shù)脈沖，若采用12MHz的振蕩器，則定時(shí)器的計(jì)數(shù)頻率為1MHz，從定時(shí)器的計(jì)數(shù)值便可得定時(shí)時(shí)間。（1）方式控制寄存器TMOD的控制字格式如下：表5 TMOD控制字位地址D7D6D5D4D3D2D1D0符號GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0低4位為T0的控制字，高4位為T1的控制字。由于中斷方式具有CPU效率高，適合于實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，因而更為常用。每個(gè)寄存器均為8位（一個(gè)字節(jié)），所以實(shí)際上這128個(gè)字節(jié)并未全部利用。 （4）外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）64K字節(jié)。 P（）：奇偶校驗(yàn)位，在每一個(gè)指令周期中，若累加器（A）中的“1”的位個(gè)數(shù)是奇數(shù)個(gè)則P＝1，偶數(shù)個(gè)則P＝0。用戶通過改變RS1和 RS0的狀態(tài)可以方便地決定R0～R7的實(shí)際物理地址。 AC（）：輔助進(jìn)位標(biāo)志。在做乘除運(yùn)算時(shí)，B寄存器用來存放一個(gè)操作數(shù)，也用來存放運(yùn)算后的一部分結(jié)果；若不作乘除操作時(shí)，則B可用做通用寄存器。 圖3 內(nèi)部震蕩電路 圖4 外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路單片機(jī)的CPU： MCS51單片機(jī)的CPU由運(yùn)算器、控制器和若干個(gè)特殊功能寄存器組成，運(yùn)算器可以加、減以及各種邏輯運(yùn)算，還可以進(jìn)行乘除運(yùn)算。用戶也可以采用外部時(shí)鐘。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容CC2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。 EA／VPP：外部訪問允許。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)ALE脈沖。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。作輸入端時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。 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，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL）。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（IIL）。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。GND：地 空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)／計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。內(nèi)部自帶2K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器的低電壓、高性能COMS八位微處理器，與Intel MCS51系列單片機(jī)的指令和輸出管腳相兼容。具有RS2485 通訊接口。采用數(shù)字通訊的方式,將溫濕度遠(yuǎn)傳到集中控制室的計(jì)算機(jī)中。(5) 低電壓檢測SH T11 的工作極限功能可以檢測V DD 電壓是否低于2. 45 V ,準(zhǔn)確度為177。需要注意的是,為使SHT11 溫升高低于0. 1℃,則此時(shí)工作頻率不能大于15 %(如:12 位精確度時(shí),每秒最多進(jìn)行3 次測量) 。(3) 溫濕度測量時(shí)序當(dāng)發(fā)出了溫(濕) 度測量命令后,控制器就要等到測量完成后才開始動(dòng)作。(1) 傳輸開始:初始化傳輸時(shí),應(yīng)發(fā)出“傳輸開始”命令,具體為SCK是高電平時(shí),DA TA 由高電平變?yōu)榈碗娖?并在下一個(gè)SCK為高時(shí)將DA TA 升高。[RH]true = ( T 25) ( t1 + t2 SORH ) + [RH]linear (7)當(dāng)SORH為12 位時(shí), t1 = 0. 01 , t2 = 0. 00008 。②2 線性　當(dāng)系統(tǒng)對濕度測量精度要求較高時(shí),可采用以下的2 線性計(jì)算公式,即用最小的計(jì)算復(fù)雜性來提高精確度。lg[ EW] (0. 66077 + 7. 5 T/ 237. 3 + T) +(lg [RH] 2) (3)DP = [ (0. 66077 lg[ EW] 237. 3) ]/(lg[ EW] 8. 16077) (4)式中,[ EW] —飽和水蒸氣壓強(qiáng)(mmHg) 。從中可以看出,SHT11 的輸出特性呈一定的非線性,為了補(bǔ)償濕度傳感器的非線性以獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù),可按下式修正濕度值:[ RH]linear = c1 + c2 S ORH + c3 S O2RH(1)式中,SORH —傳感器相對濕度測量值。 ⑧ 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)I2 C 總線接口。 ④無需外圍元件。芯片內(nèi)包括經(jīng)校準(zhǔn)的相對濕度和溫度傳感器,它們與一個(gè)14 位的A/ D 轉(zhuǎn)換器相連,每一個(gè)傳感器都是在精確的溫室中進(jìn)行校準(zhǔn)的,校準(zhǔn)系數(shù)預(yù)先存在OTP 內(nèi)存中,在測量校準(zhǔn)的全過程都要用到這些系數(shù),二線串行I2 C 總線接口支持簡單、快速的系統(tǒng)集成。同時(shí),模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換也在一個(gè)芯片內(nèi)同時(shí)完成,這可使信號對噪聲不敏感,尤其重要的是,在傳感器芯片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)裝載的針對每一只傳感器的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)保證了每一只傳感器都有相同的功能,可以實(shí)現(xiàn)100 %的互換。首先,由具有不同保護(hù)的“微型結(jié)構(gòu)”檢測電極系統(tǒng)與聚合物覆蓋層組成了傳感器芯片的電容,這樣除保持了電容式濕敏器件的原有特性外還可抵御來自其它方面的影響。 硬件選型及介紹 土壤濕度傳感器　 溫濕度的測量在農(nóng)業(yè)大棚管理,倉儲(chǔ)管理、生產(chǎn)制造、氣象觀測、恒溫恒濕的空調(diào)房、科學(xué)研究及日常生活中被廣泛應(yīng)用。（2）硬件電路以AT89C51單片機(jī)為核心，系統(tǒng)輸入由采集土壤濕度傳感器、及傳感器信號處理電路組成，輸出控制由繼電器、執(zhí)行器構(gòu)成。（4）執(zhí)行元件:直接對控制對象進(jìn)行操作的元件。（1）比較元件:用來比較輸入信號和反饋信號之間的偏差。如圖21所示就是一個(gè)典型的反饋控制系統(tǒng)，由圖可以看出，作為一個(gè)典型的反饋控制系統(tǒng)應(yīng)該包括反饋元件、給定元件、比較元件、執(zhí)行元件等。所謂“檢測偏差用以糾正偏差”的原理是:需要控制的是受控對象的被控量，而測量的則是被控量和給定值，并計(jì)算兩者的偏差，該偏差信號經(jīng)放大后送到執(zhí)行元件，去操縱受控對象，使被控量按預(yù)定的規(guī)律變化，力圖消除偏差。設(shè)計(jì)一個(gè)節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)能否做到因地制宜主要用三條標(biāo)準(zhǔn)加以衡量。在田間分布各種傳感器檢測點(diǎn)，如土壤水分、溫度、濕度、光照、作物蒸騰量等，檢測結(jié)果送至微機(jī)，微機(jī)對結(jié)果進(jìn)行處理，然后通過通訊技術(shù)，將處理結(jié)果發(fā)送至上位機(jī)，即實(shí)驗(yàn)室或家里的計(jì)算機(jī)中，操作者就可以在家里或?qū)嶒?yàn)室里觀察到作物生長狀況和土壤墑情，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)判斷作物是否缺水及所需灌溉量與灌溉時(shí)間，然后發(fā)出灌溉命令給微機(jī)，微機(jī)就可以根據(jù)命令控制灌溉量與灌溉時(shí)間，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水灌溉。 微機(jī)測控技術(shù)另一種節(jié)水灌溉自動(dòng)控制技術(shù)是微機(jī)測控技術(shù)。（4）開發(fā)受限制，單一性強(qiáng)，投入過高。 但是，在目前情況下專家系統(tǒng)還不能在我國進(jìn)行推廣，它除了具有上述的優(yōu)點(diǎn)外，還存在著下述缺點(diǎn)：（1）專家系統(tǒng)模型大，開發(fā)周期長，在我國目前科技水平較低情況下投入大量人力、物力及資金去開發(fā)不太可能。當(dāng)進(jìn)行控制時(shí)，就將己獲得的作物生長狀態(tài)、氣候條件等輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)經(jīng)過計(jì)算推理，把它劃分歸屬于某一細(xì)則，再按這一細(xì)則的要求，如灌溉量和灌溉時(shí)間，進(jìn)行灌溉。其特點(diǎn)在于把人(專家)在解決生產(chǎn)實(shí)際問題過程中所使用的啟發(fā)性知識、判斷性知識分成事實(shí)和規(guī)則，以一定的知識表示形式存入計(jì)算機(jī)，建立知識庫，并采用合適的產(chǎn)生式系統(tǒng)(Production System)，按輸入的原始數(shù)據(jù)，選擇合適的規(guī)則，進(jìn)行推理、演繹，作出專家級的智能判斷與決策。其中的讓傳感器采集土壤水分信息送入到單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析處理控制電磁閥動(dòng)作。用高新技術(shù)改造農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，實(shí)施節(jié)水灌溉已成為我國農(nóng)業(yè)乃至國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展帶戰(zhàn)略性的根本大事?，F(xiàn)代灌溉控制器的研究使用在我國農(nóng)：林、及園藝為數(shù)不多，與發(fā)達(dá)國家相比，有較大的差距，還基本停留在人工操作上，即使有些地方搞了一些灌溉工程的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，也是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法來確定每天灌溉次數(shù)和每次灌溉量，如果灌溉量與作物實(shí)際需水量相比太少，便不能有效的促進(jìn)作物健康成長；而灌溉量太多，肥水流失，又會(huì)造成資源浪費(fèi)，同時(shí)傳統(tǒng)的灌溉法還需要相關(guān)專家的實(shí)時(shí)觀察并經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)生產(chǎn)，勞動(dòng)生產(chǎn)率低，這也不能與現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)向優(yōu)化、高效化方向發(fā)展要求同步。灌溉系統(tǒng)自動(dòng)化東平較低是制約我國離效農(nóng)業(yè)發(fā)展豹主要原因。農(nóng)業(yè)的發(fā)展從長遠(yuǎn)來看很重要，一是水的闖題，二是科技的闖題。它沒有噴水或溝渠流水，只讓水慢慢滴出，并在重力和毛細(xì)管的作用下進(jìn)入士壤。 　?。ㄋ模└纳破焚|(zhì)、增產(chǎn)增效 　?。ㄈ┍３滞寥澜Y(jié)構(gòu) 　　（二）控制溫度和濕度同時(shí)，又由于能做到適時(shí)地供應(yīng)作物根區(qū)所需水分，不存在外圍水的損失問題，又使水的利用效率大大提高。 滴灌技術(shù)較之傳統(tǒng)溝灌和畦灌，具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。使用軟管滴灌可以看軟管的充水程度，以軟管充水后近圓形，水聲不大為宜，如果軟管繃得很緊，水聲很大，說明水壓過大，可用棚外截止閥調(diào)節(jié)。在使用過程中要注意六點(diǎn)：一是首次使用時(shí)，要清洗管路510min（分），防止管內(nèi)雜質(zhì)堵塞出水口。緊接著把施肥罐出水口下端的主出水管與過濾器的進(jìn)水口連接，過濾器的出水口管送出泵房與棚室內(nèi)的相應(yīng)澆灌設(shè)施連接。一般每667M2微噴選用750W單相自吸泵，流量最小達(dá)到3t/h。水庫水、河流水、井水等均可。其原理是把一定壓力的水流輸送到經(jīng)過特殊處理的帶有微孔的黑色聚乙烯膜管中，以細(xì)小的水流沿著膜管的微孔緩慢下滲到作物根部。其作用是將加壓水均勻地輸送到滴頭。人工移動(dòng)式滴灌系統(tǒng)是支管和毛管由人工進(jìn)行晝夜移動(dòng)的一種滴灌系統(tǒng)，其投資最少，但不省工。 　　2．移動(dòng)式滴灌系統(tǒng)。 滴灌系統(tǒng)的分類　　1．固定式滴灌系統(tǒng)。滴灌技術(shù)是通過干管、支管和毛管上的滴頭，在低壓下向土壤經(jīng)常緩慢地滴水；是直接向土壤供應(yīng)已過濾的水分、肥料或其它化學(xué)劑等的一種灌溉系統(tǒng)。面對WTO的挑戰(zhàn)，節(jié)水農(nóng)業(yè)更應(yīng)該賦予其新的內(nèi)涵，其內(nèi)涵應(yīng)擴(kuò)展為節(jié)水、高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)的農(nóng)業(yè)。灌區(qū)灌水自動(dòng)控制技術(shù)在“九五”期間才真正開始研制，進(jìn)行示范。在美國，早在1984年，Benami和Offen公司就開發(fā)了一套節(jié)水灌溉控制器，通過監(jiān)測土壤水分來確定是否打開灌水閥門。如果采用先進(jìn)的灌溉技術(shù)，將我國的灌水利用率提高到60％～70％，則在目前情況下每年可節(jié)約灌溉用水O．10～O．15萬億m 3m1。我國用水大戶仍然是農(nóng)業(yè)用水，約占70％，而農(nóng)業(yè)用水的90％是灌溉用水，因此節(jié)水首先要在農(nóng)業(yè)節(jié)水上做文章。在灌溉系統(tǒng)中，合理地推廣智能化控制，不僅可以提高水資源的利用率，緩解水資源日趨緊張矛盾，還可以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，降低農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，為我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)保障是十分必要的。另外一方面農(nóng)業(yè)用水浪費(fèi)又十分嚴(yán)重，就全國范圍而言，水資源的利用率僅為45%，而水資源利用率高的國家已達(dá)70%~80%，由于農(nóng)業(yè)灌溉用水的利用率低下，因此，提高節(jié)水灌溉的利用率，對于解決我國農(nóng)業(yè)灌溉用水，緩解水資源的緊缺非常重要。MCU(Microcontroller Unit)。該系統(tǒng)靈活性強(qiáng)，易于操作，可靠性高，將會(huì)有更廣闊的開發(fā)前景。LANZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目 節(jié)水灌溉智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 趙 勝 學(xué) 號 08220301 專業(yè)班級 自動(dòng)化（3）班 指導(dǎo)教師 成娟娟 學(xué) 院 電信工程學(xué)院 答辯日期 91 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)摘 要節(jié)水灌溉智能控制技術(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)智能化水平較低是制約我國高效農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要原因。系統(tǒng)主要具有以下功能：單片機(jī)可根據(jù)土壤濕度傳感器檢測到的土壤濕度，自動(dòng)控制灌溉系統(tǒng)，并且同時(shí)顯示出當(dāng)前土壤的濕度值。Humidity sensors。約為世界人均水量的1/4，屬于全球貧水