【正文】 叫；當(dāng) 輸出低電平，晶體管 截止，蜂鳴器停止發(fā)生 [7]。 1602 型 LCD顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn) 。當(dāng) RS 和 R/W共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。 ② 識(shí)別哪一個(gè)鍵被按下，并求出相應(yīng)的鍵值。為了確保對(duì)一次按鍵動(dòng)作只確認(rèn)一次按鍵有效，必須消除抖動(dòng)期 t1 和 t3 的影響 [4]。 當(dāng)某一按鍵按下時(shí)，對(duì)應(yīng)的檢測(cè)線就變成了低電平，與其他按鍵相連的檢測(cè)線仍為高電平，只需 讀入 I/O 輸入線的狀態(tài)，判別哪一條 I/O 輸入線為低電平，很容易識(shí)別哪個(gè)鍵被按下。 由于矩陣式鍵盤(pán)中行、列線為多鍵共用，各按鍵彼此將相互發(fā)生影響，所以必須將行、列線信號(hào)配合，才能確定閉合鍵位置。 第 2 步，識(shí)別出哪個(gè)按鍵被按下。兩步即可確定按鍵所在的行和列，從而識(shí)別出所按的鍵。 該芯片廣泛應(yīng)用于暖通空調(diào)、汽車(chē)、消費(fèi)電子、 自動(dòng)控制等領(lǐng)域。 SHT11 傳感器的校準(zhǔn)系數(shù)預(yù)先存在 OTP 內(nèi)存中。此功能主要為了比較加熱前后的溫度和濕度值，可以綜合驗(yàn)證兩個(gè)傳感器元件的性能。 圖 SHT11 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DATA GND VDD 濕度傳感 溫度傳感 放大器 14 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 標(biāo)定儲(chǔ)存 I2C 總 線 接 口 SCK 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 第七節(jié) 系統(tǒng)整體硬件電路圖 系統(tǒng)硬件電路圖如圖 所示： 圖 系統(tǒng)整體硬件電路圖 第八節(jié) 本章小結(jié) 本章硬件設(shè)計(jì)是為了設(shè)計(jì)的思路清晰，對(duì)各個(gè)部分都要求很慎重，比如單片機(jī)選擇問(wèn)題，考慮到了很多因數(shù)：抗干擾、節(jié)約性、方便、速度快等方面，而且從實(shí)際的使用仿真角度出發(fā)，由于一些老的芯片已經(jīng)完全停產(chǎn)了，所以不利于購(gòu)買(mǎi)，因此放棄了一些芯片的選擇，最后選擇功能比較全面的 AT89C51，適合該設(shè)計(jì)的需要。 第二節(jié) 初始化模塊 系統(tǒng)初始化模塊的主要功能是完成系統(tǒng)的初始化以及設(shè)定系統(tǒng)的工作狀態(tài)，初始化部分包括以下方面的內(nèi)容： ① 單片機(jī)初始化以及各種引腳定義。其中 I2C 總線以同步串行兩線方式進(jìn)行通信 (1 條時(shí)鐘線，1 條數(shù)據(jù)線 )， SPI 總線則以同步串行三線方式進(jìn)行通信 (1 條時(shí)鐘線， 1 條數(shù)據(jù)輸入線， 1 條數(shù)重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 據(jù)輸出線 )，而 SCI 總線是以異步方式進(jìn)行通信的 (1 條數(shù)據(jù)輸入線， 1 條數(shù)據(jù)輸出線 )。寫(xiě)指令的時(shí)候要求 E 為高脈沖， RS=1（不同點(diǎn)）。 其程序流程圖如圖 所示： 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 開(kāi) 始寫(xiě) 入 上 下 限 溫濕 度 值讀 取 溫濕 度 值與 上 下 限 溫 濕度 值 比 較在 其 范 圍 內(nèi) 則只 顯 示高 于 上 限 值 或低 于 下 限 值 則報(bào) 警 圖 報(bào)警電路模塊程序流程圖 第六節(jié) 按鍵處理 一、按鍵消抖編程 一般情況下，鍵盤(pán)采用機(jī)械彈力開(kāi)關(guān)來(lái)反映一個(gè)電壓信號(hào)的開(kāi)、斷。 另一種是采用專(zhuān)用的鍵盤(pán) /顯示器接口芯片，這類(lèi)芯片中都有自動(dòng)去抖動(dòng)的硬件電路 [6]。防抖動(dòng)措施有軟件和硬件兩種方法。報(bào)警燈模塊是完成 LED 有規(guī)律的轉(zhuǎn)換，以便從視覺(jué)上提醒用戶。因?qū)懭霑r(shí)，要求 E 出現(xiàn)負(fù)調(diào)變， 所以送出數(shù)據(jù)后需另 E 置 0，方可完成寫(xiě)入過(guò)程。因此，溫度、濕度傳感器用途越來(lái)越廣泛。他的工作過(guò)程是：當(dāng)系統(tǒng) 接通電源后， AT89C51 單片機(jī)進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)，同時(shí)完成對(duì)各個(gè)端口的初始化工作，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，產(chǎn)生申請(qǐng)中斷，進(jìn)入響應(yīng)的中斷程序，完成鍵盤(pán)處理工作。通信協(xié)議與通用的 I2C 總線協(xié)議是不兼容的，因此需要用通用微處理器 I/O 口模擬該通信時(shí)序。其次在傳感器芯片內(nèi)裝載的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)保證了每一只溫濕度傳感器都具有相同的功能，即具有重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 100%的互換性。 三、 SHT11 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理 SHT11 的溫濕度檢測(cè)運(yùn)用電容式結(jié)構(gòu)，并采用具有不同保護(hù)的 “微型結(jié)構(gòu) ”檢測(cè)電極系統(tǒng)與聚合物覆蓋層來(lái)組成傳感器芯片 的電容，除保持電容式濕敏器件的原有特性外，還可抵御來(lái)自外界的影響。每個(gè)傳感器芯片都在極為精確的濕度腔室中進(jìn)行標(biāo)定，以鏡面冷凝式濕度計(jì)為參照。 ② 線反轉(zhuǎn)法 掃描法要逐列掃描查詢，有時(shí)則要多次掃描。 第 1 步，識(shí)別鍵盤(pán)有無(wú)鍵按下。一個(gè) 4*4 的行、列結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成一個(gè) 16 個(gè)按鍵鍵盤(pán)。按鍵的信息通過(guò)軟件來(lái)獲取。如圖 所示，按鍵開(kāi)關(guān)的兩端分別連接在行線和列線上，通過(guò)鍵盤(pán)開(kāi)關(guān)機(jī)械觸點(diǎn)的斷開(kāi)、閉合，其行線電壓輸出波形如圖 所示。 第 16 腳：背光源負(fù)極 [8]。 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 1602 可以顯示 2 行 16 個(gè)字符，有 8 位數(shù)據(jù)總線 D0D7，和 RS、 R/W、 EN 三個(gè)控制端口，工作電壓為 5V， 并且?guī)в凶址麑?duì)比度調(diào)節(jié)和背光。其方法就是把計(jì)算機(jī)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)濾波，標(biāo)度變換之后，與該參數(shù)給定的上下限給定的值進(jìn)行比較，如果高于上限值（或低于下限值）則進(jìn)行報(bào)警，否則就作為采樣的正常值，進(jìn)行顯示和控制。 按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平和脈沖兩種方式。 AT89C51 的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)的。電容取 30PF 左右。 VSS： 地線。 表 P3 口功能引腳 RXD 串行輸入端 TXD 串行輸出地 INT0 外部中斷 0 低電平有效 INT1 外部中斷 1 低電平有效 T0 定時(shí)計(jì)數(shù)器 0 外輸入端 T1 定時(shí)計(jì)數(shù)器 1 輸入端 WR 外部存儲(chǔ)器寫(xiě)信號(hào) 0 有效 RD 外部存儲(chǔ)器讀信號(hào) 0 有效 ALE：地址鎖存控制信號(hào)。 在單片機(jī)使用上注意以下幾個(gè)既有相同點(diǎn)也有區(qū)別的概念。 第一節(jié) 控制電路模塊 一、單片機(jī)的基本概念 單片機(jī) 是把微型計(jì)算機(jī)中的微處理器、存儲(chǔ)器、 I/O 接口、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串行接口、中斷系統(tǒng)等電路集成到一片集成電路芯片上形成的微型計(jì)算機(jī)。提高系統(tǒng)的可靠性通常從以下幾個(gè)方面考慮：使用可靠性高的元器件；設(shè)計(jì)電路板時(shí)布線和接地要合理；對(duì)供電電源采用抗干擾措施；輸入輸出通道抗干擾措施；進(jìn)行軟硬件濾波；系統(tǒng)自診判斷功能等。當(dāng)濕度不滿足設(shè)定的澆水標(biāo)準(zhǔn)電磁閥保持關(guān)閉狀態(tài)（即不澆水狀態(tài)），進(jìn)而使土壤濕度達(dá)到適宜花卉、植物生長(zhǎng)需要的最佳狀態(tài) [2]。 濕度檢測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)智能化的系統(tǒng)，它的軟件主要實(shí)現(xiàn)功能： ① 單片機(jī)能夠控制濕度模塊對(duì)土壤進(jìn)行采樣； ② 把采集來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò)單片機(jī)處理，再以十進(jìn)制的形顯示出來(lái)； ③ 按鍵和顯示電路可對(duì)設(shè)置的定時(shí) 時(shí)間進(jìn)行更改，并通過(guò)顯示電路顯示出來(lái)?？v觀 20 年來(lái)單片機(jī)發(fā)展里程可以看出，單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展以微處理器（ MPU）技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展為先導(dǎo)，以廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域拉動(dòng)，表現(xiàn)出較微處理器更具個(gè)性的發(fā)展趨勢(shì)。盡管目前單片機(jī)的品種很多，但是我過(guò)使用最多的是 Intel公司的 MCS51 單片機(jī)系列。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成本也降低了，長(zhǎng)期使用也不會(huì)擔(dān)心精度達(dá)不到了。 當(dāng)檢測(cè)的濕度低于設(shè)定的濕度，就開(kāi)始澆花，到了設(shè)定的濕度就停止?jié)不?。種養(yǎng)花卉盆景不僅可以賞心悅目，陶冶情操，還可以 起到凈化空氣的作用，對(duì)人體鍵康也非常有益。在此過(guò)程中無(wú)需人為的操作，就能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)給花卉澆水，大大的 提高了花卉澆水控制的自動(dòng)化水平，并具有擴(kuò)展性好、實(shí)用性強(qiáng)、便于操作等特點(diǎn)。 編 號(hào)： 審定成績(jī)： 重慶郵電大學(xué) 移通學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于土壤定時(shí)檢測(cè)的家庭自動(dòng)澆花 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單 位（系別） ： 自動(dòng)化系 學(xué) 生 姓 名 ： 專(zhuān) 業(yè) ： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) ： 學(xué) 號(hào) ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 答辯組 負(fù)責(zé)人 ： 重慶郵電大學(xué) 移通學(xué)院 教務(wù)處制重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì) (論文 )題目 基于土壤定時(shí)檢測(cè)的家庭自動(dòng)澆花系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 楊猛 系別 自動(dòng)化系 專(zhuān)業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí) 05110901 指導(dǎo)教師 職稱 助教 聯(lián)系電話 教師單位 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院 下任務(wù)日期 20xx 年 1 月 3 日 主 要 研 究 內(nèi) 容 、 方 法 和 要 求 主要內(nèi)容： 利用濕度傳感器檢測(cè)土壤的濕度，采集的濕度傳送到單片機(jī)處理單元，單片機(jī)根據(jù)濕度控制電磁閥自動(dòng)給花卉澆水。 此系統(tǒng)是利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆花，使用的方式是濕度澆花。但由于各種工作生活的壓力，使一些人即使想種養(yǎng)些花卉盆景，也無(wú)精力去照顧。當(dāng)檢測(cè)濕度足夠，就不需要澆花。所以，它的魔力不僅是在現(xiàn)在，在將來(lái)將會(huì)有更多的人來(lái)接受它、使用它。 MCS51 系列是在 MCS48 的基礎(chǔ)上于 20 世紀(jì) 80 年代初發(fā)展起來(lái)的，雖然它是 8 位的單片機(jī)，但其功能較MCS48 有很大的增強(qiáng)。 可以預(yù)言，今后的單 片機(jī)將是功能更強(qiáng)，集成度和可靠性更高而功耗更低，以及使用更方便等特點(diǎn)。 二、基本要求 對(duì)本次設(shè)計(jì)的主要要求有以下幾點(diǎn)： ① 熟悉單片機(jī)的編程語(yǔ)言和相關(guān)傳感器的使用； ② 完成自動(dòng)澆水控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)； ③ 系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)基本的定時(shí)澆水功能 ； ④ 設(shè)置相應(yīng)按鍵能夠調(diào)整定時(shí)時(shí)間。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 四 節(jié) 系統(tǒng)完成的技術(shù)指標(biāo) 本系統(tǒng)需要完成以下 5 點(diǎn)基本技術(shù)指示： ① 實(shí)時(shí)顯示絕對(duì)濕度，系統(tǒng)的精度為 10mg/L； ② 采用 LCD 燈進(jìn)行濕度顯示； ③ 顯示報(bào)警上限值為 80mg/L,下限值為 20mg/L； ④ 濕度超過(guò)上下限濕度時(shí)進(jìn)行報(bào)警并用 LED 燈顯示； ⑤ 傳感器要求達(dá)到的技術(shù)指 標(biāo)： 濕度測(cè)量范圍 ： 0 to 100％ RH； 濕度測(cè)量精度： 177。 二、操作維護(hù)方便 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 在系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從操作者的角度考慮操作和維護(hù)方便，盡量減少對(duì)操作人員專(zhuān)用知識(shí)的要求，以利于系統(tǒng)的推廣。因而被稱為單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。 ① 單板機(jī)：將微處理器（ CPU）、存儲(chǔ)器、 I/O 接口以及簡(jiǎn)單的輸入 /輸出設(shè)備組裝在一塊電路板上的微型計(jì)算機(jī)，稱為單板機(jī)。在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)， ALE 用控制把 P0 口輸出的低 8 位址鎖存，以 現(xiàn)低住地址和數(shù)據(jù)的隔離。 VCC： +5 V 電源 [5]。本系統(tǒng)采用內(nèi)部方式，串行通信采用波特率 9600，晶振選用 。復(fù)位引腳 RST 通過(guò)一個(gè)施密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，施密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲，在每一個(gè)周期的 S5P2 施密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。 按鍵手動(dòng)電平復(fù)位是通過(guò) RST端經(jīng)電阻與電源 VCC 接通來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體電路如圖 所示。 本系統(tǒng)采用蜂鳴音報(bào)警電路。缺點(diǎn)：不能使用中文，不能顯示圖形。 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 第五節(jié) 鍵盤(pán)接口原理 鍵盤(pán)具有向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、命令等功能，是人與單片機(jī)對(duì)話的主要手段。 圖 鍵盤(pán)開(kāi)關(guān) 圖 鍵 閉合時(shí) 行線 輸出電壓 波形 圖 所示的 t1 和 t3 分別為鍵的閉合和斷開(kāi)過(guò)程中的抖動(dòng)期（呈現(xiàn)一串負(fù)脈沖）， 抖動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)短與開(kāi)關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為 5～ 10ms， t2 為穩(wěn)定的閉合期，其時(shí)間由按鍵動(dòng)作確定，一般為十分之幾秒到幾秒， t0、 t4 為斷開(kāi)期。 常見(jiàn)的為兩種結(jié)構(gòu)：獨(dú)立式鍵盤(pán)和矩陣式鍵盤(pán)。在按鍵數(shù)目較多的場(chǎng)合，要節(jié)省較多的 I/O 口線。先把所有列線均置為 0，然后檢查各行線電平是否都為高，如果不全為高，說(shuō)明有鍵按下，否則無(wú)鍵被按下。而線反轉(zhuǎn)法則很簡(jiǎn)練，無(wú)論被按鍵是處于第一列或最后一列，均只需經(jīng)過(guò)兩步便能獲得此按鍵所在的行列值，下面以矩陣式鍵盤(pán)為