【導讀】面，也是高職培養(yǎng)應用型專門人才的要求。系、教務處審查同意后，才能指導學生的畢業(yè)設計。立思考，自己動手，不得抄襲或找人代筆。求，符合國家有關標準和部頒標準。字數(shù)、圖紙數(shù)量符合有關。并在規(guī)定的時間內(nèi)完成。回答答辯主持人，委員等提出的問題。此表由主持答辯的同志填寫。要求實現(xiàn)用單片機控制澆花系統(tǒng)根據(jù)外部條件自動運行。利用單片機STC89C51RC系列實現(xiàn)自。動澆花，根據(jù)土壤濕度定時定量澆花。度，采集的濕度傳送到單片機處理單元，單片機根據(jù)濕度控制是否澆水，如果需要澆水，定時器，進而調(diào)節(jié)電動機噴水時間。濕度傳感器檢測濕度，傳送單片機，當檢測到濕度不夠時，單片機就把這個觸電置為1，流經(jīng)過，給花卉澆水。

　　

【正文】 際的單片機測控系統(tǒng)中，數(shù)字量輸出控制已越來越廣泛地被應用，尤其是其中的開關量輸出驅動和控制。目前單片機I/0 口線的驅動能力和與 CPU 直接接口的一般 TTL 電路或 CMOS 電路的驅動能力很有限的，不足以驅動那些功率開關 (如繼電器、電機、電磁開關等 )和強電設備、大功率負載，且由于工作現(xiàn)場環(huán)境惡劣、輸出通道接近控制對象及周圍的電磁等干擾嚴重，所以輸出控制電路設計主要是解決輸出隔離即干擾防治和功率驅動問題。其邏輯框圖見圖 311 所示 : 開關量 圖 311 輸出通道控制示意圖 本系統(tǒng)的執(zhí)行器件和機構只有開啟和停閉兩種狀態(tài)，采用開關量形態(tài)輸出控制，經(jīng) I/0口到受控對象，據(jù)輸出控制具體情況附加功率放大驅動電路后驅動執(zhí)行器件直接推動受控對單片機 輸出驅動 執(zhí)行器件 繼電器 光耦 自動控制澆花 系統(tǒng) １６ 象。 單片機與功率放大電路間易產(chǎn)生電磁干擾，因此采用光電耦合器隔離等抗干擾措施。開關量輸出電路中最主要的干擾是在控制動力設備啟停時的沖擊干擾。開關量輸出隔離的目的在于隔斷單片機與執(zhí)行機構之間的直接電氣聯(lián)系，以防地電位差、外界電磁場等干擾因素造成執(zhí)行機構地誤動作，甚至導致智能儀器本身 的損壞。 目前常用的開關量輸出驅動隔離器件主要有 ： 功率晶體管、光電耦合器件和繼電器等。功率晶體管適合于負載所需電流不太大的場合，常用來驅動微型繼電器、 LED 顯示等。光電耦合器件具有輸出信號與輸入信號在電氣上完全隔離，抗干擾能力強，隔離電壓可達千伏以上 。無觸點，壽命長，可靠性高 。響應速度快，易與 TTL 電路配合使用，兼有隔離驅動功能。繼電器是利用改變金屬觸點位置使動觸點和定觸點閉合或分開，所以繼電器具有接觸電阻小，流過電流大和耐壓高等優(yōu)點 。并且繼電器觸點的負載能力遠遠大于光電耦合的負載能力，它能直接控 制強電動力回路，且外電路安排靈活，且還有很大的電流放大作用是一種很好的開關量輸出隔離及驅動器件。 本系統(tǒng)中被控對象都要用到功率驅動器件，其中電磁閥約 5V/個、天窗電機約 10W/臺。電磁閥選用的是直流電磁閥，具有使用方便，高靈敏度，高效節(jié)能，壽命長，高可靠性的特點。產(chǎn)品適用于小型自動供水。窗戶電機選用 日本 /THINK 系列 /直流馬達 /DC24V/小齒輪減速電機 。對輸出控制的前置隔離功放驅動電路均采用功率晶體管、具有隔離驅動功能的光電禍合器件和繼電器，其中隔離控制繼電器選用電磁式繼電器，繼電器兩端加接泄 流二極管回路，用來保護驅動器。 硬件的抗干擾設計 在自動澆灌控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)可靠性的保證是非常重要的 ， 單片機硬件系統(tǒng)的可靠性決定了整個系統(tǒng)的可靠性。硬件抗干擾技術主要體現(xiàn)在過程通道抗干擾設計、供電系統(tǒng)抗干擾設計和印刷電路板抗干擾設計三個方面。單片機硬件系統(tǒng)的抗干擾能力與元器件質量、裝配質量等因素都有關系，但主要取決于設計的可制造性 (DEM)，本系統(tǒng)采取如下相應的抗干擾措施。 采用抗干擾穩(wěn)壓電源 采用具有抗干擾能力的穩(wěn)壓電源，絕大部分干擾都可以克服。提高穩(wěn)壓電源抗干擾能力，通常采用的 措施 :采用電源濾波和退禍 ； 通過低通濾波器接入電網(wǎng) 。 采用良好的接地系統(tǒng)。 抑制電路內(nèi)部產(chǎn)生的干擾。沿著單片機主板邊緣，安置上一圈地線和電源線，并將 自動控制澆花 系統(tǒng) １７ 的電容置于電源和地線間，以確保電源穩(wěn)定。 采用光電耦合器隔離數(shù)字信號，強電與弱電之間采用繼電器隔離。 印刷線路板大小要適中，且要合理分區(qū)按照單點接電源、單點接地的原則送電。在進行印刷電路板抗干擾設計時除了遵循抗干擾設計原則外，在印刷電路板的重要元器件電源處均配置了退禍電容以有效地去除高頻成分的干擾。 模擬電路與數(shù)字電路地線分開。模擬電 路與數(shù)字電路地線分開有利于防止模擬電路與數(shù)據(jù)電路的干擾導致傳感器數(shù)據(jù)采集誤差，從而保證模擬信號的可靠采集。 電磁閥控制電路 電磁閥控制電路主要由 NPN 共集 共射復合管及繼電器組成，當單片機 給出高電平 ,復合管導通，繼電器接通，將開關吸合，電磁閥接通開始放水。電磁閥控制 電路如圖 311 所示 ： 圖 312 電磁閥控制電路 自動控制澆花 系統(tǒng) １８ 第四章軟件系統(tǒng)的設計 總體 設計 思想 目前支持單片機應用系統(tǒng)開發(fā)的語言一般有機器語言、匯編語言和高級語言 (如 C51)。本系統(tǒng)選用適時 性強與透明度高的 C語言作為編程語言，系統(tǒng)軟件的開發(fā)全部采用 Keil uVision3進行。 系統(tǒng)程序的開發(fā)，采用了流行的模塊化設計方法。在程序設計中，可根據(jù)系統(tǒng)功能，將整個軟件系統(tǒng)劃分為若干個功能相對獨立易于解決的模塊，每個模塊是一個結構完整，相對獨立的程序段，能完成某一規(guī)定的任務，實現(xiàn)某個具體的功能。模塊化程序結構清晰，組合靈活，可讀性好，易于驗證，可靠性高，便于功能擴充和版本升級，程序的修改可局部進行，還可建立頻繁調(diào)用的子程序。 系統(tǒng)主程序如圖 41 所示： 圖 41 系統(tǒng)主程序 自動控制澆花 系統(tǒng) １９ 傳感器控制模塊 設計 通過對傳感器輸入的模擬信號進行轉換、處理分析并與預設參數(shù)限值進行比 較，予以判斷，滿足一定條件則執(zhí)行相應控制功能。對應的程序流程 如 圖 42 所示 ： 圖 42 土壤濕度判定程序流程圖 自動控制澆花 系統(tǒng) ２０ 結束語 論文 總結 基于溫度、土壤濕度與光照強度等多因子的自動噴灌控制系統(tǒng)，由以 AT89S52 為核心的控制電路、傳感器電路和執(zhí)行器件及機構組成，硬件電路簡單，不需要傳 A/D 轉換器件，系統(tǒng)也不需擴展，經(jīng)過實驗調(diào)試，系統(tǒng)設計基本可以滿足預期功能要求。硬件電路采用成熟的電路設計，元件選用 成本較低的器件，電路穩(wěn)定，擴干擾力強，性價比較高。軟件開發(fā)用 C語言，采用模塊式結構，系統(tǒng)功能易于擴展。 工作 展望 環(huán)境量自動控制工程是一個耗時長的大型系統(tǒng)工程，涉及到電子與計算機等行業(yè)，需要投入大量的人力和物力。因本人水平、時間與試驗條件有限，本文中還存在很多的不足，今后還應進行如下研究 : 自動定時噴灌控制系統(tǒng)的改進：一要解決所用繼電器的壽命問題；二是要完善產(chǎn)品的結構與外殼的設計；三是加大推廣力度，搞高經(jīng)濟效益與社會效益。 基于環(huán)境多因子的自動澆灌控制系統(tǒng)在如下方面有待作進一步的研究： (1)傳感器件國內(nèi)水平較低，需在以后進行更具體的試驗。 (3)因本人主要是從事電子的，軟件設計有待進一步優(yōu)化處理。 (4)要達到室內(nèi)或溫室環(huán)境自動控制，必須盡可能全面考慮具體的環(huán)境調(diào)節(jié)和具體的植物生理的特點、不同植物對環(huán)境因子的不同要求、同一植物在不同生理階段對于環(huán)境因子的要求以及各環(huán)境因子的相互影響。今后在研究中要逐步加入這些問題，以便更實用。 (5)本系統(tǒng)鑒于時間及水平所限沒有充分考慮光照補償，溫度補償?shù)却胧谝院蟮难芯恐袘摷由线@些思想。 自動控制澆花 系統(tǒng) ２１ 參考文獻 文獻、資料名稱 編著者 出版單位 微 型計算機控制技術 51 單片機 C 語言開發(fā)與實例 C 程序設計 單片微型機原理及應用 繼電器用戶實用手冊 溫室自動噴灌控制系統(tǒng)設計與研究 潘新民 ， 王燕芳 湯競南，沈國琴 譚浩強 徐維樣，劉旭敏 吳義彬 吳水平 電子工業(yè)出版社 人民郵電出版社 清華大學出版社 大連理工大學出版社 國防工業(yè)出版社 湖南農(nóng)業(yè)大學 此表由學生填寫所參考的文獻、資料 自動控制澆花 系統(tǒng) ２２ 致 謝 首先衷心地感謝我的導師 XXX。本文從選題到完成，從理論上的探討到實際問題的解決，大部分是在 老師的親切關懷和悉心指導下完成的。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神， 精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。在此謹向張老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 我還要感謝在一起愉快的度過畢業(yè)論文舍友們，正是由于你們的幫助，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！ 最后，再次對關心、幫助我的老師和同學表示衷心地感謝！