【正文】 圖 程序代碼加載示意圖 系統(tǒng)仿真及其分析 運行 PROTEUS 仿真電路，顯示屏將出現(xiàn)一個歡迎界面，然后提示用戶選擇模式。 ② 程序設計：點 菜單 Source→ 自動灌溉 .asm 打開源 文件編輯器，將 將附錄程序輸入到文本中。步進電機控制電路模塊的功能相當一個閥門，若執(zhí)行灌溉，則步進電機正轉(zhuǎn)一圈，將閥門打開；若停止灌溉，則步進電機反轉(zhuǎn)一圈，將閥門關(guān)上。在閉環(huán)模式下，濕度采集電路采集土壤濕度，并把模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。 （ 4） 具有各種信號源和電路分析所需的虛擬儀表、是電類教學實驗與創(chuàng)新的最侍平臺。運行于 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析 (SPICE)數(shù)字電路、模擬電路、數(shù)?；旌想娐?，是目前唯一能實現(xiàn)對 5 PIC、 AVR、 HC1 ARM 等處理器的仿真軟件。未釋放，等待 POP ACC 。有鍵按下轉(zhuǎn)求鍵號 JH: ADD A,R4 。第 3 列 CLR SETB SETB SETB MOV A,00 JNB ,JH MOV A,04 JNB ,JH MOV A,08 。第 2 行首鍵號 JNB ,JH 。有鍵按下轉(zhuǎn)求鍵號 MOV A,12 。第 3 行首鍵號 JNB ,JH 。第 1 行首鍵號 JNB ,JH 。==================判別是否真的有鍵按下 ============ KS: MOV A,P2 CPL A ANL A,0F0H RET K2: L0 : MOV R4,00 。消抖 LCALL DELAY LCALL KS 。延時后若 IN1 還為低，則進入掃描程序。先將所有的列線置低電平，行線置高電平。=============設置顯示起始列 ================= MOV COM,LM LCALL LIEFIRST 。================設置顯示起始列 ============= MOV COM,LM LCALL LIEFIRST 。設置顯示起始列為第 0 列 LCALL PRM 。調(diào)用寫入指令子程序 RET 。E 下降沿液晶模塊從數(shù)據(jù)總線上讀入指令 RET 。調(diào)用判忙子程序 SETB RS 。右半屏控制 MOV COM,3FH 。顯示屏初始化子程序 INT: LCALL LEFT 。顯示程序 RET DISPLAY1: LCALL RIGHT MOV YM,4 MOV LM,0 。對左半屏操作 MOV YM,4 。數(shù)據(jù)或者指令的代碼從 DB0~DB7 輸入。初級顯示 LCALL DELAY1 LCALL SHOW1 SETB EA 。 模式標志， 0 為手動， 1 為自動 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP KEYBOARD 。 開 始初 級 顯 示 、 開 外 部 中 斷模 式 單 元 的 值 = 0 ？手 動 模 式否是自 動 模 式啟 動結(jié) 束執(zhí) 行 完 畢 圖 主程序流程圖 主程序： CSA EQU CSB EQU RS EQU RW EQU E EQU DATAES EQU P0 COM EQU 21H DAT EQU 22H YM EQU 23H LM EQU 24H CODES EQU 25H U0 EQU 26H 。 主程序 流程圖如圖 所示。若為手動模式，閥門打開后，則屏幕顯示倒計時，時間一到，閥門就關(guān)閉。 本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序﹑鍵盤 子程序、 12864LCD 液晶顯示 子程 序構(gòu)成。 （ 2） 程序的易讀性好。把整個過程分成若干個部分，每一部分叫做一個模塊。按照 程序設計風格 ，有邏輯式程序設計、函數(shù)式程序設計、對象式程序設計之分。它具有由基本結(jié)構(gòu)構(gòu)成復雜結(jié)構(gòu)的層次性，后者反之。由于程序是軟件的本體，軟件的質(zhì)量主要通過程序的質(zhì)量來體現(xiàn)，在軟件研究中，程序設計的工作非常重要，內(nèi)容涉及到有關(guān)的基本概念、工具、方法以及方法學等。 步進電機驅(qū)動模塊圖 ACBD ABCD1B12B23B34B45B56B67B78B81C182C173C164C155C146C137C128C11CO M10+ 8 8 . 8X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427+ 5 V 圖 步進電機驅(qū)動模塊 將單片機的 口與 ULN2803 引腳 的 14 號 四個輸入端 相連，將 ULN2803引腳 的 1518 號 四個輸 出 端 與步進電機的四個相相接。 利用 CMOS 電路經(jīng)過達林頓管驅(qū)動高靈敏度繼電器的電路 。依次類推， A、 B、 C、 D 四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會 沿著 A、 B、 C、 D 方向轉(zhuǎn)動。 圖 四相步進電機步進 示 意圖 圖 是四相反應式步進電機工作原理示意圖。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進電機來控制變的非常的簡單。 （ 7） 地址計數(shù)器 AC：地址計數(shù)器是用來貯存 DDRAM/CGRAM 之一的地址 ,它可由設定指令暫存器來改變，之后只要讀取或是寫入 DDRAM/CGRAM 的值時，地址計數(shù)器的值就會自動加一，當 RS 為 “0”時而 R/W 為 “1”時，地址計數(shù)器的值會被讀取到 DB6DB0 中。 DFF=1 為開顯示（ DISPLAY ON),DDRAM 的內(nèi)容就顯示在屏幕上， DFF=0 為關(guān)顯示（ DISPLAY OFF)。 BF=1 表示模塊在進行內(nèi)部操作 ,此時模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù) 。 圖 鍵盤電路圖 LCD 液晶顯示電路 12864 液晶顯示器 帶中文字庫的 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)部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置 8192 個 16*16 點漢字，和 128 個 16*8 點 ASCII 字符集。圖 為本設計的鍵盤電路圖， 為行線， 為列線。 判斷閉合鍵所在的位置在確認有鍵按下后，即可進入確定具體閉合鍵的過程。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別方法，如 圖所示鍵盤，介紹過程如下。這樣，當按鍵沒有按下時，所有的輸出端都是高電平，代表無鍵按下。 濕度傳感器與單片機的連接 濕度采集模塊組成和單片機的連接示意圖如圖 所示。%RH ⑥ 溫度測量精度： 177。 數(shù)字傳感技術(shù)，具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。 土壤介電測量通用模型等效電路 ,如圖 所示。其中 , ? 表示土壤的介電常數(shù) 。交流信號源產(chǎn)生某一頻率的 交變信號 ,此信號通過一定的傳輸線到達探針 ,傳感器探針可以看作電極 ,等效為一個電容和一個電導的并聯(lián)。 AT89C51 最小系統(tǒng)接線如圖 所示，在 XTAL XTAL2 端接上晶振及兩個諧振電容，在 RESET 端接上相應的電阻、電容，如需要按鍵復位，加上按鍵即可組成一個最小系統(tǒng)，按要求通電后，系統(tǒng)就可以工作了。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如表 所示。 P2 口在 FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出 電流。 P1 端口 （ ） ： P1 口是一個內(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 TTL 門電流。 P0 端口 （ ） ： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8 個TTL 門電流。在空閑方式中， CPU 停止工作。片內(nèi)置通用 8 位中央處理器 （ CPU） 和 FLASH 存儲單元，片內(nèi)的存儲器允許在系統(tǒng)內(nèi)改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲器編程。 P2口用作鍵盤電路，一共設置 16個按鍵。如用戶選擇時間控制模式，從鍵盤輸入灌溉的時間顯示在顯示屏上，啟動步進電機，電機正轉(zhuǎn)一圈把自動灌溉的閥門打開，灌溉的時間一到，步進電機反轉(zhuǎn)一圈把閥門關(guān)閉。單片機是將計算機的基本部件微型化并集成在一塊芯片上的微型計算機，其基本組成和工作原理與通用微型計算機是一致的。圖 為 3 針電容土壤傳感器的基本結(jié)構(gòu)圖 ,中央探針作為驅(qū)動電極，2 根周部敏感電極連接到一起作為電容的另一極。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)相應增大 ,測量時水分傳感器給出的電容值也隨之上升 ,根據(jù) 圖 探針式土壤濕度傳感器 傳感器的電容量與土壤水分之間的對應關(guān)系可測出土壤的水分。該方法存在滯后和回環(huán) ,影響其測量速度。這種儀表有個多孔瓷頭 ,它通過充水的管子與真空表連接 ,該裝置插入土壤的鉆孔中 ,多孔瓷頭與土壤緊密帖合 ,真空表設在地面之上。 圖 矩陣式鍵盤框圖 土壤濕度傳感器的選取 目前市場上測量土壤濕度方法有中子衰減法、張力計測濕法、介電法速測法 [6]。這樣，一個端口 (如 P1 口 )就可以構(gòu)成 4*4=16 個按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成 20 鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵 (9 鍵 )。獨立式按鍵電路如圖 所示。 獨立式按鍵是指直接用 一根 I/O 口線構(gòu)成的單個按鍵電路。系統(tǒng)支持的 灌溉方式靈活多樣，用戶可根據(jù)實際情況進行模式選擇 。用戶可通過灌溉方式切換鍵切換到時間控 制方式。單片機將接收到的數(shù)據(jù)和單片機內(nèi)存的數(shù)據(jù)進行比較，若收到的數(shù)據(jù)低于設定的數(shù)值，則步進電機控制電路模塊啟動步進電機進行灌溉。 本設計方案以 AT89C51 單片機為控制核心 ， 采用模塊化的設計 方法，總分為四大模塊： 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。 第 2 章 方案設計與論證 總體方案論證 所謂的模塊化設計，簡單地說就是將產(chǎn)品的某些要素組合在一起，構(gòu)成一個具有特定功能的子系統(tǒng)，將這個子系統(tǒng)作為通用性的模塊與其他產(chǎn)品要素進行多種組合，構(gòu)成新的系統(tǒng)，產(chǎn)生多種不同功能或相同功能、不同性能的系列產(chǎn)品。隨著控制技術(shù)、傳感器技術(shù)的發(fā)展，以色列開發(fā)出了現(xiàn)代診斷式控制器，這種控制器把以前不可能采集到的信息通過不同的傳感器來獲得，通過因特網(wǎng)、遠程控制、 GSM 等來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，然后通 過計算機中的一些模型來處理信息，作出灌溉計劃。北京奧特思達科技有限公司研制的 WT02 型微噴灌定時自動控制器，是一種供農(nóng)業(yè)、草坪、果園、溫室一般場合給水的電子灌溉自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有手動控制、程序控制和自動控制等多種灌溉系統(tǒng)模式，可按需要靈活應用，在大連、北京等地已經(jīng)投入了應用，從系統(tǒng)運行情況來看，該系統(tǒng)有很好控制效果，取的了一定的經(jīng)濟效益和社會效益 [2]。在時間控制方式下，用戶通過鍵盤輸入進行灌溉的時間，時間一到，灌溉停止。