【正文】 有三種傳送方式 ： 定時(shí)傳送方式、查詢方式、中斷方式，這里選用了定時(shí)傳送方式。 電路連接主要涉及兩個(gè)問題，一是 8 路模擬信號(hào)通道選擇，二是 A/D 轉(zhuǎn)換完成后轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送。通過數(shù)字量運(yùn)算比較的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量的測量及控制。 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片種類繁多，但大量投放市場的單片集成或模塊 A/D 按其變換原理主要分為逐次比較式、雙積分式、量化反饋式和并行式 A/D 轉(zhuǎn)換器。專用寄存器 PSW(程序狀態(tài)字 )中有 2 位 (RS0, RS1)用來確定 采用哪一個(gè)工作寄存器組，低 128 字節(jié)區(qū)中所有單元都既可通過直接尋址方式訪問，又可通過間接尋址方式訪問。而本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量不太大，程序也不太長，選用的 AT89C51單片機(jī)內(nèi)部含有 4KB的 Flash沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） — 20— 閃速存儲(chǔ)器， 128KB 的 RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， 即可滿足要求，因此不需擴(kuò)展存儲(chǔ)器電路。為保證能可靠地復(fù)位， RST 端的高電平信號(hào)必須維持足夠長的時(shí)間。 P3端口 (P3. 0~)是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/0端口，除了一些與 P1， P2部分相同 的功能外，還有一些專門功能。 PSEN 程序存貯允許 ( PSEN)輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89C51 由外部程序存貯器取指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效 (即輸出 2 個(gè)脈沖 )，但在此期間內(nèi)，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，兩次 PSEN 有效信號(hào)都不輸出。 [19] AT89C51 的主要性能有 [20]: ? 與 MCS51 微控 制器產(chǎn)品兼容 ； ? 4KB 可改編程序 Flash 存儲(chǔ)器 ； (可經(jīng)受 1， 000 次的寫入 /擦除周期 ) ? 全靜態(tài)工作 ： 0HZ24MHZ； ? 三級(jí)存儲(chǔ)器保密 ； 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） — 16— ? 128X8 字節(jié)內(nèi)部 RAM； ? 32 條可編程 I/0 線 ； ? 2 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ； ? 6 個(gè)中斷源 ； ? 可編程串行通道 ； ? 片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器 ； ? 空閑狀態(tài)維持低功耗和掉 電狀態(tài)保存片內(nèi)以 RAM 中的內(nèi)容。 ③ 對(duì)于較長時(shí)間的連續(xù)觀察，探頭最好能與垂線呈一定角度安放 (一般取100~450)，這樣可以減小土壤的非均質(zhì)性，作物根系的垂直生長特性以及垂直干裂 隙、蛆叫洞等的影響，并可克服垂直安放探頭易引發(fā)干裂縫及孔洞，從而造成降雨或灌水時(shí)水分沿探頭下滲的弊端。該器件還具有合適于電噪聲環(huán)境中的合用數(shù)據(jù)總線應(yīng)用的許多特點(diǎn) [5]。利用 X25045 低 Vcc 檢測電路 ，可以保護(hù)系統(tǒng)使之免受低電壓的影響。 經(jīng)過 16 分頻的方波信號(hào)輸入 AT89C51 單片機(jī)，由軟件對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行處理，通過分段擬合，以降低誤差，同時(shí)進(jìn)行查表計(jì)算，獲得相應(yīng)的濕度值。探頭的探針必須是絕緣的，這里 采取了搪瓷的方法，因?yàn)榇稍谕寥乐胁粫?huì)被腐蝕，絕緣性好，且質(zhì)地堅(jiān)硬，耐 磨性較好，可以達(dá)到理想的效果。它有小且易安裝的接頭，由于它是線性的電壓輸出濕度檢測模塊，因此能直接與微控制器相接，價(jià)格相對(duì)便宜，具有較高的性價(jià)比。 圖 34 DCEDTE 的連接關(guān)系 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） — 11— 第四 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 土壤水分傳感器的選擇與使用 土壤水分傳感器的選擇 快速、準(zhǔn)確地測定農(nóng)田土壤水分，對(duì)于探明作物生長發(fā)育期內(nèi)土壤水分的盈虧，以便適時(shí)做出灌溉、施肥決策和排水措施等具有重要意義。 ) SIM 卡電源 29 SIM_GND SIM 卡地 與通常的工作地： GND 信號(hào)連接同時(shí)要求與 SIM卡的 GND信號(hào)連接 30 Vbackup I/O 備用電池電源信號(hào) 參考后面章節(jié)的推薦設(shè)計(jì) 31 RST I (177。 ) 清除發(fā)送 GTM900C上 PIN 腳定義為輸出信號(hào) 21 UART_RTS0 I (177。該連接器是由 HRS 公司提供的，器件編碼是 (10)，具體的圖形和尺寸如圖 34 所示。 toda 整數(shù)型的 TD— Destination— address中的 8位“類型 — 地址”字段（當(dāng) da的首字符為 +（ IRA 43）時(shí)，缺省值為 145；否則缺省值為 129） 舉例：發(fā)送文本方 AT+CMGF=1 NOTE：設(shè)置以文本方式發(fā)送短信 式的短信 OK AT+CMGS=15840343232 NOTE：輸入對(duì)方號(hào)碼 SMS NOTE：輸入短信內(nèi)容，以 ctrlZ發(fā)送； ESC取消 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） — 4— OK 舉例：發(fā)送和接收 PDU方式的短信 AT+CMGF=0 OK AT+CMGS=16 0891683108202105F011000D91683118087981F60004000168 OK PDU編碼解析： 發(fā)送數(shù)據(jù)： 0891683108202105F011000D91683118087981F60004000168 表 35 PDU編碼解析 碼段 含義 說明 08 SMSC地址信息的長度 共 8個(gè)八位字節(jié)（包括 91） 91 SMSC地址格式（ TON/NPI 用國際格式號(hào)碼（在 前面加‘ +’） 683108202105F0 SMSC地址 8613800210500，補(bǔ)‘ F’湊成偶數(shù)個(gè) 11 基本參數(shù)（ TP— MTI/VFP） 發(fā)送 ,TP— VP用相對(duì)格式 00 消息基準(zhǔn)值（ TPMR） 0 0D 目標(biāo)地址數(shù)字個(gè)數(shù) 共 13個(gè)十進(jìn)制數(shù)（不包括 91和‘ F39。 AT+CXXX 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） — 2— 消息發(fā)送和寫入命令 發(fā)送消息： AT+CMGS 使用設(shè)置命令，可將 SMS（ SMSSUBMIT）從 TE發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)側(cè)。 GTM900C 無線模塊的業(yè)務(wù)演示框圖 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） — 16— 圖 31 GTM900C業(yè)務(wù)演示框圖 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） — 1— GTM900C 無線模塊 AT命令 本課題 中的 GSM模塊包括移動(dòng)設(shè)備 ME（ Mobile Equipment）、移動(dòng)臺(tái) MS（ Mobile Station）、終端適配器 TA（ Terminal Adapter）、數(shù)據(jù)通信設(shè)備 DCE（ Data Communication Equipment）和傳真 DCE（包括傳真 Modem和傳真板）。 GTM900C 模塊產(chǎn)品特性 表 31 GTM900C 的產(chǎn)品特性表 工作頻段 EGSM900/GSM1800 雙頻 最大發(fā)射功率 EGSM900 Class4(2W) GSM1800 Class1(1W) 接收靈敏度 106dBm 工作溫度 正常工作溫度 :20176。它支持標(biāo)準(zhǔn)的AT命令及增強(qiáng) AT 命令，提供豐富的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等功能，是高 速數(shù)據(jù)傳輸?shù)雀鞣N應(yīng)用的理想解決方案。灌水定額 =(田間持水量一灌水前土壤含 水量 )。 灌水時(shí)間間隔的確定 兩次灌水之間的時(shí)間間隔又稱灌水周期 T=m/E， T 為灌水周期 (h)； E 為作物需水量 ； m為灌水定額 (mm)。以色列、日、英、美等國家己采用先進(jìn)的節(jié)水灌溉制度，由傳統(tǒng)的充分灌溉向非充分灌溉發(fā)展，對(duì)灌區(qū)用水進(jìn)行監(jiān)測預(yù)報(bào)，實(shí)行動(dòng)態(tài)管理，采用遙感技術(shù)，監(jiān)土壤墑情和作物生長，開發(fā)和制造了一系列用途廣泛、功能強(qiáng)大的數(shù)字式灌溉控制器，得到廣泛應(yīng)用 [2]。 世界上單片機(jī)灌溉技術(shù)的發(fā)展最有代表性的國家應(yīng)首推以色列，其溫室種植全部采用單片機(jī)灌溉。 農(nóng)業(yè)節(jié)水不僅是可能的，而且潛力很大，對(duì)占消費(fèi)水 80%左右的農(nóng)業(yè)用水的合理使用和發(fā)揮最大效益應(yīng)該說具有非常重要的意義。軟件設(shè)計(jì)采取了模塊化編程方法，軟件程序的開發(fā)全部采用了 C51 高級(jí)語言。它能實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)采集、多路控制信號(hào)輸出功能。我國水資源總量為 萬億 mm3，居世界第 6位，我國人均占水僅 2200m3，排在世界第 109 位。 單片機(jī)灌溉技術(shù)是當(dāng)前世界上諸多節(jié)水灌溉技術(shù)中省水率最高的一種先進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)，單片機(jī)灌溉屬局部灌溉、精細(xì)灌溉，灌節(jié)水 50%~60%，增產(chǎn)20%~30%，一般只用于溫室中水果、蔬菜、花卉等產(chǎn)值高、收益高的經(jīng)濟(jì)作 。 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） — 7— 但是我 國單片機(jī)灌溉技術(shù)還處于初級(jí)發(fā)展階段，系統(tǒng)的成套性還較差，主要部件品種少，質(zhì)量不穩(wěn)定，自動(dòng)化程度低，大部分單片機(jī)灌溉技術(shù)還停留在人工操作上，即使有些地方搞了一些灌溉工程自控系統(tǒng)，也只是從國外引進(jìn)或者是小規(guī)模的局部控制，國內(nèi)開發(fā)的自動(dòng)灌溉控制器目前還處于研制、試用階段。 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） — 9— 第二章 智能灌溉系統(tǒng)的組成 灌溉總系統(tǒng)的組成 自動(dòng)化單片機(jī)灌溉系統(tǒng)是指利用微機(jī)技術(shù)對(duì)單片機(jī)灌溉工程的主要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、控制以及各種信息處理，及時(shí)地對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行全面地分析和準(zhǔn)確的判斷，確保灌溉工程安全、合理和經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行?？偣嗨?M=∑ mi； M 為灌溉定額即總 灌水量〔 m3〕 ；mi為各次單片機(jī)灌溉灌水量，即灌水定額 (m3)。之后由于作物的吸收及土壤蒸發(fā)，含水量又開始逐步的下降，直至抵達(dá) E 點(diǎn)，開始下一次灌水過程。 主要功能 : GSM/GPRS Phase 2/2+ ； GSM 短信業(yè)務(wù)； GPRS CLASS 10 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；支持 Group3， Class2 傳真業(yè)務(wù)；電路交換業(yè)務(wù) (， )；分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) () ； FR/HR/EFR/AMR 語音編碼；呼叫轉(zhuǎn)移、等待、保持、呼叫前轉(zhuǎn)；多方通話、來電顯示、可選鈴聲 接口特性： 40pin zip 連接器；紅外串口接口； SIM 和 接口； 2 路模擬音頻輸入輸出接口；電源輸入接口和充電管理； ADC 輸入；全雙工串行接口， TTL 電平；支持 ， ； TCP/IP 擴(kuò)展 AT指令集。 C to～ +80176。 AT+CXXX=? . 測試命令 該命令用于查詢設(shè)置命令或內(nèi)部程序設(shè)置的參數(shù)及其取值范圍。 zz” ,在該格式的消息中，字符部分表示年（最后 2位）、月、日、小時(shí)、分鐘、秒和地區(qū)。 信號(hào)連接器 GTM900C 的信號(hào)連接器是一個(gè) 40 Pin 的 ZIF 連接器，引腳間距為 ，線距，結(jié)構(gòu)為單排彎式表貼型，帶電纜鎖緊機(jī)構(gòu)，型號(hào)是 Hirose 的 。 ) 振鈴指示 18 UART_RXD0 O (177。 ) SIM 卡復(fù)位信號(hào) 26 SIM_DATA I/O (177。 UART 接口有 512 byte 的發(fā)送 FIFO（ First In First Out）和接收 FIFO，支持可編程的數(shù)據(jù)寬度、可編程的數(shù)據(jù)停止位、可編程的奇 /偶校驗(yàn)或者沒有校驗(yàn)。但靈敏度稍低，設(shè)備較復(fù)雜，價(jià)格稍貴。土壤水分傳感器的原理框圖如圖 4. 1 所示。在其他參數(shù)一定的情況下，電容值不同，輸出的波形周期也不同，從而實(shí)現(xiàn)了電容與周期的一一 對(duì) 應(yīng)。當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)，在可選的超時(shí)周期之后，看門狗將以 RESET 信號(hào)作出響應(yīng)。同時(shí)， SN75LBC184的片內(nèi) A， B 引腳接有高能量瞬變干擾保護(hù)裝置，這種結(jié)構(gòu)能承受 400W 的過壓瞬變，從而顯著地提高了器件抗過壓瞬變的可靠性。對(duì)于淺層根系作物，如大多數(shù)蔬菜作物，可在 10~15cm， 25~40cm 深度之間各埋一個(gè)。 根據(jù)本課題的特點(diǎn)， 這里選 ATMEL 公司 89 系列的標(biāo)準(zhǔn)型單片機(jī) AT89C51[18] 89C51 單片機(jī)性能與應(yīng)用 AT89C51 是一種低功耗、高性能的 8位單片機(jī)，片內(nèi)帶有一個(gè) 4K字節(jié)的 Flash 可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器 (EPROM)，它采用了 CMOS 工藝和 ATMEL 公司的高密度非易失性存儲(chǔ)器 (NURAM)技術(shù)，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS51 兼容。 沈陽建筑大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） — 17— ③控制或與其它電源復(fù)用引腳 RST， /ALE/ PROG ， PSEN 和 EA /VPP RST 復(fù)位輸入端，當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在該引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 P1端口 (~)是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙 向 I/0 端口，它的位地址是90H與 97H. PI 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 輸入，對(duì)端口寫 1時(shí)可用作輸入口，此時(shí)那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電流。 AT89C51 的上電復(fù)位電路如圖 所示。 AT89 系列單片機(jī)可尋址的外部程序總空間為 64KB， 引腳接高電平時(shí)，執(zhí)行內(nèi)部 ROM 中的命令， EA 引腳接低電平時(shí)，單片機(jī)就從外部程序存儲(chǔ)器中取指令。如果一個(gè)中斷服務(wù)子程序足夠短的話，則可全部存放在這 8 個(gè)單元中。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的選擇 A/D 轉(zhuǎn)換電路是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心電