【正文】 ④ 目標代碼加載： 在 PROTEUS 編輯環(huán)境雙擊 AT89C51， 彈出如圖 所示的對話框，在 PROGRAM FILE 一欄中單擊打開按鈕，選中“ 自動灌溉 .HEX” 文件。若開關(guān)按下，則代表需要灌溉；若開關(guān)處于斷開的狀態(tài)，則不灌溉。 （ 2） 具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真，是獨一無二的支持處理器與外圍電路的協(xié)同仿真電路設(shè)計軟件。鍵號入棧保護 K3: LCALL DELAY LCALL KS 。第 3 行 首鍵號 JNB ,JH 。第 1 列 CLR SETB SETB SETB MOV A,00 JNB ,JH MOV A,04 JNB ,JH MOV A,08 。第 0 行首鍵號 JNB ,JH 。鍵盤子程序流程圖如下： 開 始有 鍵 閉 合建 立 無 效 標 志建 立 有 效 標 志鍵 盤 掃 描計 算 鍵 值閉 合 鍵 釋 放找 到 閉 合 鍵返 回是否是否是否 圖 鍵盤 子程序 流程圖 LCD 數(shù)碼管顯示子程序： 。本鍵盤的思路如下：鍵盤采用中斷掃描方式， 作為行線， 作為列線，將行線用一個與門連起來。===============顯示程序 ==================== CHINE: MOV A,CODES MOV B,32 MUL AB ADD A,DPL MOV DPL,A MOV A,B ADDC A,DPH MOV DPH,A 。COM 中為實際的頁碼 ORL A,0B8h 。寫指令子程序 。第三位數(shù) MOV CODES,U2 MOV DPTR,TAB2 LCALL CHINE RET 。 開 始顯 示 屏 初 始 化清 屏選 擇 左 或 右 半 屏設(shè) 置 起 始 行 、 起 始 列半 屏 寫 完 ？是寫 字否結(jié) 束 圖 顯示屏顯示子程序流程圖 顯示屏顯示子程序： 。按鍵次數(shù)計數(shù)器 MOV P0,0FFH MOV P2,0F0H MOV P1,00H CLR A CLR EA 。若選擇手動模式，顯示屏還會提示用戶通過鍵盤設(shè)置灌溉時間。 在主程序模塊中，需要完成對各模塊接口的初始化工作，另外，在主程序模塊中還需要檢測 模式標志單元的值，若該單元的值為 0，則為手動模式，若為 1，則為自動模式。所謂“模塊”，實質(zhì)上就是能完成一定功能，并相對獨立的程序段，這種程序設(shè)計方法稱為模塊程序設(shè)計法 [16]。前者是指使用過程式 程序設(shè)計語言的程序設(shè)計，后者指非過程式程序設(shè)計語言的程序設(shè)計。 第 4 章 系統(tǒng) 軟件設(shè)計 程序設(shè)計 程序設(shè)計是指設(shè)計、編制、調(diào)試程序的方法和過程。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動力矩小 。 電機的位置和速度由導(dǎo)電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對應(yīng)關(guān)系。 （ 5） 顯示數(shù)據(jù) RAM（ DDRAM） ： 模塊內(nèi)部顯示數(shù)據(jù) RAM 提供 642 個位元組的空間，最多可控制 4 行 16 字（ 64 個字）的中文字型顯示，當寫入顯示數(shù)據(jù) RAM 時，可分別顯示 CGROM 與 CGRAM 的字型；此模塊可顯示三種字型，分別是半角英數(shù)字型 (16*8)、 CGRAM 字型及 CGROM 的中文字型，三種字型的選擇，由在 DDRAM中寫入的編碼選擇，在 0000H—0006H 的編碼中（其代碼分別是 0000、 000 0000006 共 4 個）將選擇 CGRAM 的自定義字型， 02H—7FH 的編碼中將選擇半角英數(shù)字的字型，至于 A1 以上的編碼將自動的結(jié)合下一個位元組，組成兩個位元組的編碼形成中文字型的編碼 BIG5（ A140—D75F）， GB（ A1A0F7FFH）。 圖 12864 液晶顯示屏 可以顯示 84 行 1616 點陣的漢字，也可完成圖形顯示，低電壓低功耗。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。具體的識別及編程方法如下所述。 （ 2） 應(yīng)用領(lǐng)域： 數(shù)據(jù)采集器、變送器、自動化過程控制、汽車行業(yè)、樓宇控制 amp。當探針結(jié)構(gòu)一定時 ,被測物質(zhì)的介電常數(shù)決定著探針的阻抗 ,而土壤的介電 常數(shù)又主要取決于土壤含水量 ,這樣最終通過探針阻抗的測量得出土壤含水量的數(shù)值。C 為等效導(dǎo)納的電容 ,則 ? ?22Y G wC?? 。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2 應(yīng)不接。當 P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 管腳說明 VCC（ 40） ：供電電壓，其工作電壓為 5V。 。單片機體積小，成本低，運用靈活，易于產(chǎn)品化；面向控制，能針對性地解決從簡單到復(fù)雜的各類控制任務(wù)；抗干擾能力強，適用范圍廣。探針式電容傳感器是介電常數(shù)傳感器中的一種 ,它可 以敏感不同深度土壤的含水量。它的測量范圍很大程度上受土質(zhì)的影響。行列式鍵盤的缺點是程序設(shè)計較復(fù)雜些。 獨立式按鍵接口電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，但每個按鍵必須占用一根 I/O 口線，在按鍵數(shù)量較多時， I/O 口線浪費較大。這種灌溉方式主要應(yīng)用于特殊情況 [4]。 在本系統(tǒng)中，分兩種控制方式：閉環(huán)控制方式和時間控制方 式，用戶可在兩種方式之間自由選擇。其中 HR6100 系列成本較低，是一種小型自動灌溉控制器，主要是面對家庭庭院和小面積的商業(yè)綠化場地的灌溉，而 MICROMASTER，系列產(chǎn)品是 HARDIE 公司為進行大面積灌溉而開發(fā)的控制器。北京澳作生態(tài)儀器有限公司的澳作智能節(jié)水 灌溉控制系統(tǒng)可與各種滴、噴灌系統(tǒng)連接，實時監(jiān)測土壤墑情，根據(jù)要 求自動灌溉。顯示模塊將采集數(shù)據(jù)和灌溉信息顯示在顯示屏上。在時間（手動）模式下，可通過鍵盤設(shè)置灌溉的時間，超過該時間，則停止灌溉。 本文設(shè)計了一個自動灌溉控制器，該系統(tǒng)以 AT89C51 單片機為控制核心 ， 采用模塊化的設(shè)計方案 ，由 濕度采集模塊、步進電機控制模塊、鍵盤接口模塊和顯示模塊組成。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。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。 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(luò)連接到主機上進行數(shù)據(jù)采集和處理。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]。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。 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 。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。 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。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。從應(yīng)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）。 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。 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。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]。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。 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。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(yīng)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(yīng)關(guān)系可測出土壤的水分。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(dǎo)納 可表示為jiY ue??。 （ 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。 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(fù)雜一些，識別也要復(fù)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。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下 [12]。剩下的一個鍵是空閑鍵，留作擴展功能用。 （ 4） 字型產(chǎn)生 ROM（ CGROM） ： 字型產(chǎn)生 ROM（ CGROM）提供 8192 個此觸發(fā)器是用于模塊屏幕顯示開和關(guān)的控制。這一線性關(guān)系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。而 0、 3 號齒和 A、 B 相繞組產(chǎn)生錯齒， 5 號齒就和 A、 D 相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。應(yīng)注意的是 ,達林頓管由于內(nèi)部由多只管子及電阻組成 ,用萬用表測試時 ,基極的正反向阻值與普通三極管不同。前者是指具有結(jié)構(gòu)性的程序設(shè)計方法與過程。 在硬件系統(tǒng)設(shè)計好以后，就要設(shè)計相應(yīng)的程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)功能。 （ 5） 模塊程序允許設(shè)計者分割任務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計者提供方便。執(zhí)行完一個灌溉周期后繼續(xù)循環(huán)檢測 口 的電平值。 第三個數(shù)的字型參數(shù) U3 EQU 29H 。 CS CS2 不同組合代表選擇左半屏或者右半屏。字形參數(shù) MOV DPTR,TAB2 LCALL CHINE 。寫指令子程序 LCALL RIGHT 。所送數(shù)據(jù) CLR E 。將實際的頁數(shù)和 40 的或所得的結(jié)果即是要送的指令代碼 MOV COM,A 。設(shè)置顯示起始頁為第 4 頁 LCALL PAGEFIRST 。單片機響應(yīng)外部中斷后，先延時 10ms，用以消除抖動。沒鍵按下結(jié)束 。有鍵按下轉(zhuǎn)求鍵號 MOV A,12 。第 2 列 CLR SETB SETB SETB MOV A,00 JNB ,JH MOV A,04 JNB ,JH MOV A,08 。第 3 行首鍵號 JNB ,JH 。實現(xiàn)按鍵功能 JMP A+DPTR TAB4: LJMP OPRE0 LJMP OPRE1 LJMP OPRE2 LJMP OPRE3 LJMP OPRE4 LJMP OPRE5 LJMP OPRE6 LJMP OPRE7 LJMP OPRE8 LJMP OPRE9 LJMP OPRE10 LJMP OPRE11 LJMP OPRE12 LJMP OPRE13 第 5 章 系統(tǒng)仿真 Proteus 仿真軟件介紹 Proteus 是英國 Labcenter 公司開發(fā)的電路分析與仿真軟件。 仿真電路設(shè)計 本系統(tǒng)硬件由 濕度采集電路模塊、步進電機控制電路模塊、鍵盤接口電路模塊和顯示電路模塊組成。 系統(tǒng)的 PROTEUS 仿真總體電路圖如下所示： L3L2L1L0H0H1H2H3L0L1L2L3ACBD ABCDE RWRSCS2CS1ERWRSH3H2H1H0A3A0A1A2A4A5A6A7A7A6A5A4A3A2A1A0A7A6A5A4A3A2A1A0CS 1CS 21B12B23B34B45B56B67B78B81C182C173C164C155C146C137C128C11CO M10U1ULN2 8 0 31 2 MCR Y S T A LC13 0 p FC2