【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高 [9]。P1 端口（ ）：P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1口緩沖器能接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址接收。 P2 端口（ ）：P2 口為一個(gè)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(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是2由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3 端口（ ）：P3 口管腳是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位的雙向 I/O 端口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入“1 ”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入端時(shí)，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL ） 。P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如表 所示。P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。表 P3 端口引腳兼用功能表表端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（外中斷 0） INT1（外中斷 1） T0（定時(shí)/計(jì)數(shù) 0） T1（定時(shí)/計(jì)數(shù) 1） WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）AT89C51 引腳圖如圖 所示。3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。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。AT89C51 最小系統(tǒng)接線如圖 所示，在 XTALXTAL2 端接上晶振及兩個(gè)諧振電容，在 RESET 端接上相應(yīng)的電阻、電容，如需要按鍵復(fù)位，加上按鍵即可組成一個(gè)最小系統(tǒng)，按要求通電后，系統(tǒng)就可以工作了。 4圖 AT89C51 最小系統(tǒng)圖 濕度采集電路 濕度傳感器的原理利用土壤含水量的介電特性來(lái)測(cè)量土壤含水量是一種行之有效、簡(jiǎn)便、快速的方法。對(duì)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(cè)物料的介電常數(shù)有正比關(guān)系 [10]。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(dāng)土壤中的水分增加時(shí),其介電常數(shù)相應(yīng)增大,測(cè)量時(shí)水分傳感器測(cè)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(duì)應(yīng)關(guān)系可測(cè)出土壤的水分。交流信號(hào)源產(chǎn)生某一頻率的交變信號(hào),此信號(hào)通過(guò)一定的傳輸線到達(dá)探針,傳感器探針可以看作電極,等效為一個(gè)電容和一個(gè)電導(dǎo)的并聯(lián)。假設(shè)電極的電容為 C,加在電極之間的交變電壓將產(chǎn)生一個(gè)交變電量 ,從而引起一個(gè)交變電流 ,則交變電壓 可以()ut ()qt ()cit ()ut寫為 （）()ut?1()citd?探針導(dǎo)納為 （）YGjwC?5其中,G 為等效導(dǎo)納的電導(dǎo)。C 為等效導(dǎo)納的電容,則 。??22YGwC??根據(jù)高頻電子線路理論可知 。其中, 表示土壤的介電常數(shù)。 表示0Ck???0?真空中的介電常數(shù),等于 。 k 取決于探針的幾何結(jié)構(gòu)。??個(gè)電流 i 時(shí),在電容兩端產(chǎn)生一個(gè)幅值為 ,相角為 的電壓 ,則探針導(dǎo)納u?jue?可表示為 。jiYue??土壤介電測(cè)量通用模型等效電路,如圖 所示。圖 土壤介電測(cè)量模型的等效電路根據(jù)矢量電壓表測(cè)得的電壓和相角以及信號(hào)源電流值,可以計(jì)算出導(dǎo)納,進(jìn)而求得等效電容 C 和等效電導(dǎo) G。當(dāng)探針結(jié)構(gòu)一定時(shí),被測(cè)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(guò)探針阻抗的測(cè)量得出土壤含水量的數(shù)值。 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。 數(shù)字傳感技術(shù)，具有極高的可靠性和卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。全量程標(biāo)定，兩線數(shù)字接口，可與單片機(jī)直接相連，大大縮短研發(fā)時(shí)間、簡(jiǎn)化外圍電路并降低費(fèi)用。此外，體積微小、響應(yīng)迅速、低能耗、可浸沒(méi)、抗干擾能力強(qiáng)、溫濕一體，兼有露點(diǎn)測(cè)量，性價(jià)比高，使該產(chǎn)品能夠適于多種場(chǎng)合的應(yīng)用。（1）產(chǎn)品特點(diǎn)：①SHT10 系列為貼片型溫濕度傳感器芯片②全量程標(biāo)定，兩線數(shù)字輸出；③濕度測(cè)量范圍：0～100%RH；④溫度測(cè)量范圍：40～+℃；6⑤濕度測(cè)量精度：177。%RH ⑥溫度測(cè)量精度：177。℃⑦響應(yīng)時(shí)間：8s(tau63%)；⑧低功耗 80μW(12 位測(cè)量，1 次/s)；⑨可完全浸沒(méi)。（2）應(yīng)用領(lǐng)域：數(shù)據(jù)采集器、變送器、自動(dòng)化過(guò)程控制、汽車行業(yè)、樓宇控制amp。 暖通空調(diào)、電力、計(jì)量測(cè)試、醫(yī)藥業(yè)。 濕度傳感器與單片機(jī)的連接濕度采集模塊組成和單片機(jī)的連接示意圖如圖 所示。高頻信號(hào)加到傳感器探頭上,通過(guò)整流濾波電路獲取電壓信號(hào),經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器 AD574 送入單片機(jī)AT89C51濕度傳感器 A / D 轉(zhuǎn)化A T 8 9 C 5 1圖 濕度采集模塊組成和單片機(jī)的連接圖計(jì)算得到含水量值,該值與通過(guò)鍵盤設(shè)定的門限值比較,以決定是否實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉 [11]。通過(guò)串行通信模塊與上位機(jī)通信,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)含水量的人工監(jiān)控,同時(shí)可以通過(guò)上位機(jī)下達(dá)指令,實(shí)行定點(diǎn)灌溉。 矩陣鍵盤電路設(shè)計(jì)矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復(fù)雜一些，識(shí)別也要復(fù)雜一些，圖 中，列線通過(guò)電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的 I/O 口作為輸出端，而列線所接的 I/O 口則作為輸入。這樣，當(dāng)按鍵沒(méi)有按下時(shí)，所有的輸出端都是高電平，代表無(wú)鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會(huì)被拉低，這樣，通過(guò)讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。具體的識(shí)別及編程方法如下所述。確定矩陣式鍵盤上何鍵被按下介紹一種“行掃描法” 。行掃描法行掃描法又稱為逐行(或列)掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識(shí)別方法，如 圖所示鍵盤，介紹過(guò)程如下。判斷鍵盤中有無(wú)鍵按下將全部行線 H0H3 置低電平，然后檢測(cè)列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與 47根行線相交叉的 4 個(gè)按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無(wú)鍵按下 [12]。判斷閉合鍵所在的位置在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過(guò)程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時(shí)，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。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。圖 為本設(shè)計(jì)的鍵盤電路圖， 為行線， 為列線。總共構(gòu)成 16 個(gè)鍵。其中包含數(shù)字鍵 09共十個(gè)，模式選擇鍵手動(dòng)和自動(dòng)共兩個(gè)，功能鍵啟動(dòng)、停止和數(shù)字清零鍵共三個(gè)。剩下的一個(gè)鍵是空閑鍵，留作擴(kuò)展功能用。圖 鍵盤電路圖 LCD 液晶顯示電路 12864 液晶顯示器帶中文字庫(kù)的 12864 是一種具有 4 位/8 位并行、2 線或 3 線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置 8192 個(gè) 16*16 點(diǎn)漢字，和 128 個(gè) 16*8 點(diǎn) ASCII 字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。8圖 12864 液晶顯示屏可以顯示 84 行 1616 點(diǎn)陣的漢字，也可完成圖形顯示，低電壓低功耗。模塊有如下基本特性:（1）低電源電壓（VDD: + ~ +）（2）顯示分辨率:12864 點(diǎn)（3）內(nèi)置漢字字庫(kù)，提供 8192 個(gè) 1616 點(diǎn)陣漢字(簡(jiǎn)繁體可選)（4）內(nèi)置 128 個(gè) 168 點(diǎn)陣字符（5）2MHZ 時(shí)鐘頻率（6）顯示方式：STN、半透、正顯（7）驅(qū)動(dòng)方式：1/32DUTY，1/5BIAS（8）視角方向：6 點(diǎn)（9）背光方式：側(cè)部高亮白色 LED，功耗僅為普通 LED 的 1/5—1/10（10）通訊方式：串行、并口可選 模塊接口說(shuō)明（此處用的是并行接口）液晶顯示屏 LCD12864 有 20 個(gè)引腳，引腳可分類為：①電源引腳（包括 VSS、VCC）②亮度調(diào)節(jié)引腳 V0③數(shù)據(jù)和指令選擇引腳 RS④使能信號(hào) E⑥數(shù)據(jù)傳輸引腳 DB0~ DB7⑦并口串口選擇引腳 PSB9表 管腳號(hào) 管腳名稱 電平 管腳功能描述1 VSS 0V 電源地2 VCC +5V 電源正3 V0 — 對(duì)比度（亮度）調(diào)整RS=“H”,表示 DB7——DB0 為顯示數(shù)據(jù)4RS(CS） H/LRS=“L”,表示 DB7——DB0 為顯示指令數(shù)據(jù)R/W=“H”,E=“H”,數(shù)據(jù)被讀到 DB7——DB05 R/W(SID) H/L R/W=“L”,E=“H→L”, DB7——DB0 的數(shù)據(jù)被寫到 IR 或 DR[13]6 E(SCLK) H/L 使能信號(hào)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(jiàn)注釋 1）16 /RESET H/L 復(fù)位端，低電平有效17 VOUT — LCD 驅(qū)動(dòng)電壓輸出端18 A VDD 背光源正端（+5V）19 K VSS 背光源負(fù)端 模塊主要硬件構(gòu)成說(shuō)明控制器接口信號(hào)說(shuō)明：（1） RS，R/W 的配合選擇決定控制界面的 4 種模式：10表 RS R/W 功能說(shuō)明L L MPU 寫指令到指令暫存器（IR）L H 讀出忙標(biāo)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(hào)表 E 狀態(tài) 執(zhí)行動(dòng)作 結(jié)果高—低 I/O 緩沖 —DR 配合/W 進(jìn)行寫數(shù)據(jù)或指令高 DR—I/O 緩沖 配合 R 進(jìn)行讀數(shù)據(jù)或指令低/低—高 無(wú) 無(wú)（3）忙標(biāo)志 BF：BF 標(biāo)志提供內(nèi)部工作情況。BF=1 表示模塊在進(jìn)行內(nèi)部操作,此時(shí)模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù)。BF=0 時(shí),模塊為準(zhǔn)備狀態(tài),隨時(shí)可接受外部指令和數(shù)據(jù)。利用 STATUS RD 指令,可以將 BF 讀到 DB7 總線,從而檢驗(yàn)?zāi)K之工作狀態(tài)。（4）字型產(chǎn)生 ROM（CGROM ）：字型產(chǎn)生 ROM（CGROM）提供 8192 個(gè)此觸發(fā)器是用于模塊屏幕顯示開(kāi)和關(guān)的控制。DFF=1 為開(kāi)顯示（DISPLAY ON),DDRAM 的內(nèi)容就顯示在屏幕上，DFF=0 為關(guān)顯示（DISPLAY OFF)。 DFF 的狀態(tài)是指令 DISPLAY ON/OFF 和 RST 信號(hào)控制的。（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(gè)位元組的空間，最多可控制 4 行 16 字（64 個(gè)字）的中文字型顯示，當(dāng)寫入顯示數(shù)據(jù) RAM時(shí)，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、0000000006 共 4 個(gè)）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(dòng)的結(jié)合下一個(gè)位元組，組成兩個(gè)位元組的編碼形成中文字型的編碼 BIG5（A140 —D75F） ，GB（A1A0F7FFH） 。（6）字型產(chǎn)生 RAM(CGRAM)：字型產(chǎn)生 RAM 提供圖象定義(造字)功能, 可以11提供四組 1616 點(diǎn)的自定義圖象空間，使用者可以將內(nèi)部字型沒(méi)有提供的圖象字型自行定義到 CGRAM 中，便可和 CGROM 中的定義一樣地通過(guò) DDRAM 顯示在屏幕中。（7）地址計(jì)數(shù)器 AC：地址計(jì)數(shù)器是用來(lái)貯存 DDRAM/CGRAM 之一的地址,它可由設(shè)定指令暫存器來(lái)改變，之后只要讀取或是寫入 DDRAM/CGRAM 的值時(shí)，地址計(jì)數(shù)器的值就會(huì)自動(dòng)加一，當(dāng) RS 為“0” 時(shí)而 R/W 為“1”時(shí)，地址計(jì)數(shù)器的值會(huì)被讀取到 DB6DB0 中。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介和原理步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步