【正文】 然后還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學(xué)們，正是因為有了你們的支持和鼓勵，此次畢業(yè)設(shè)計才會順利完成。 在這里首先要感謝指導(dǎo)我的李芝蘭老師。在元器件選擇上盡量做到使硬件電路簡單,力求整個系統(tǒng)相關(guān)器件性能匹配。AT89C51是采用MCS51系列的匯編語言編程，它有一個標(biāo)準(zhǔn)的串行接口，有4種工作方式，其中方式1是標(biāo)準(zhǔn)的10位異步通信方式，10位數(shù)據(jù)和PC機的標(biāo)準(zhǔn)串行接口相對應(yīng)，由串行接口控制器SCON(字節(jié)地址為98H)設(shè)置狀態(tài)。開始清空交換標(biāo)志位00H取采樣值前值送后值單元，后值送前值單元置交換標(biāo)志位00H取兩個值，前值是否小于后值？（R5）－1=0？標(biāo)志位00H=1？取值結(jié)束NNYNYY圖43 數(shù)據(jù)處理子程序流程圖程序清單:MAOPAO:MOV R1, ADTURNO MOV R5,OAH CLR 00HFILTER:MOV 3CH,R1 INC R1 MOV A, R1 CLR C SUBB A, 3CH JNC NEXT MOV A, R1 MOV R1,3CH DEC R1 MOV R1,A INC R1 SETB 00HNEXT: DJNZ R5, FILTER JB 00H, MAOPAO MOV LINEADR0,26H RET 數(shù)據(jù)顯示子程序顯示子程序采用動態(tài)顯示的方法，不斷將土壤濕度值通過位選和段選用LED顯示出來，流程圖如圖44 所示。采樣程序如圖42所示。 匯編語言直接描述機器指令，比機器指令容易記憶和理解。其實匯編語言對每一個希望學(xué)習(xí)計算機科學(xué)與技術(shù)的人來說都是非常重要的，是不能不學(xué)習(xí)的語言。匯編語言的特點:(1)面向機器的低級語言，通常是為特定的計算機或系列計算機專門設(shè)計的；(2)保持了機器語言的優(yōu)點，具有直接和簡捷的特點；(3)可有效地訪問、控制計算機的各種硬件設(shè)備，如磁盤、存儲器、CPU、I/O端口等；(4)目標(biāo)代碼簡短，占用內(nèi)存少，執(zhí)行速度快，是高效的程序設(shè)計語言；(5)經(jīng)常與高級語言配合使用，應(yīng)用十分廣泛。使用匯編語言編寫的程序，機器不能直接識別，要由一種程序?qū)R編語言翻譯成機器語言，這種起翻譯作用的程序叫匯編程序，匯編程序是系統(tǒng)軟件中語言處理系統(tǒng)軟件。匯編語言的長處在于編寫高效且需要對機器硬件精確控制的程序。匯編語言”作為一門語言，對應(yīng)于高級語言的編譯器，需要一個“匯編器”來把匯編語言原文件匯編成機器可執(zhí)行的代碼。因此，人們稱它為機器語言。指令就是使計算機執(zhí)行各種操作的命令，它是由包括操作碼和操作數(shù)兩部分的二進(jìn)制代碼組成的。圖312 串行通信硬件電路圖 報警電路本設(shè)計采用聲光報警電路,接口電路如圖313所示。功能是產(chǎn)生+12v和12v兩個電源，提供給RS232C串口電平的需要。 圖311 MAX232引腳圖MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS232C標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的接口電路,使用+5v單電源供電。 RS232C串行接口總線適用于設(shè)備之間的通信距離不大于15米，傳輸速率最大為20kB/s。其中RS表示Remended Standard，232是該標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)識號，C表示最后一次修定。異步串行通信接口主要有三類：RS232C接口、RS44RS422和RS485接口以及20mA電流環(huán)。這種通信方式主要用于計算機與計算機之間的通信。即通信雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送（當(dāng)然也不能同時接受）。按照數(shù)據(jù)在線路上的傳輸方向，通信方式可分為單工通信、半雙工通信與全雙工通信。這里的信息幀和異步通信的字符幀不同，通常有若干個數(shù)據(jù)字符。在異步通信中，字符幀和波特率是異步通信的重要指標(biāo)。從本質(zhì)上說，所有的串行接口電路都是以并行數(shù)據(jù)形式與CPU接口，以串行數(shù)據(jù)形式與外部邏輯接口。顯示電路設(shè)計如圖310。其功能是輸入BCD碼，經(jīng)鎖存、譯碼后輸出7段顯示器的字型碼，并帶段輸出驅(qū)動器，如MC1451MC14495。其功能是輸入BCD碼，輸出7段顯示器的字型碼，且內(nèi)帶段輸出驅(qū)動器。這些芯片常用的有：(1)CD7段譯碼驅(qū)動器。本設(shè)計選用的顯示塊是共陰極的LED（共陰極LED顯示塊的發(fā)光二極管陰極接地，當(dāng)某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮）。當(dāng)某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮；共陽極LED顯示塊的發(fā)光二極管陽極并接，當(dāng)某個發(fā)光二極管的陰極為低電平時，發(fā)光二極管點亮。近年來，也開始出現(xiàn)有配置簡易形式的CRT顯示器，以方便圖形顯示。顯示器器件的分類有各種方式，按顯示內(nèi)容、形狀分為數(shù)碼、字符、軌跡、圖表、圖形的圖像顯示器；按所用顯示材料可分為固體、液體、氣體、等離子提和液晶體顯示器。圖37 6264與AT89C51硬件連接原理圖 LED顯示電路進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，顯示技術(shù)作為人機聯(lián)系和信息展示的窗口，已應(yīng)用于娛樂、工業(yè)、軍事、交通、教育、航空航天、衛(wèi)星遙感和醫(yī)療等各個方面，顯示產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為電子信息工業(yè)的一大支柱產(chǎn)業(yè)。(4)電源線（2條）：VCC為+5V電源線，允許在177。(2)數(shù)據(jù)線D7～D0(8條)：D7～D0位雙向數(shù)據(jù)線，D7為最高位，D0位最低位，正常工作時，D7～D0用來傳送6264的讀寫數(shù)據(jù)。由于在實際應(yīng)用中，需要擴展的容量不大，所以一般情況采用靜態(tài)RAM。圖35 AD574與單片機接口電路圖 數(shù)據(jù)存儲電路AT89C51單片機片內(nèi)有128B的RAM，在實際應(yīng)用中僅靠這256B的數(shù)據(jù)存儲器是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。數(shù)據(jù)格式控制端接地，可與8位單片機兼容，12位數(shù)據(jù)分兩次傳送。再讀周期中，A=0時，高8位數(shù)據(jù)有效；A=1時，則低4位數(shù)據(jù)有效。(3)A為字節(jié)選擇端。=0時，為單字節(jié)輸出，可與8位CPU接口連接，AD574采用左對齊的數(shù)據(jù)格式，與A配合，使數(shù)據(jù)分兩次輸出。和R/引腳來控制的。通用控制引腳的功能與大多數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器相似，主要決定裝置定時、尋址、啟動脈沖和讀使能等功能。控制邏輯部分，用來發(fā)出啟動/停止始終信號及復(fù)位信號，并控制轉(zhuǎn)換過程，此部分信號包括5個外部信號以及內(nèi)部轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。％，是目前我國廣泛應(yīng)用、價格適中的A/D轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部有三態(tài)輸出緩沖電路，可直接與各種微處理器連接，且無須加邏輯接口電路，便能與CMOS及TTL電平兼容。多路轉(zhuǎn)換開關(guān)用來完成多路模擬信號的切換,信號調(diào)節(jié)則是將微弱的模擬信號轉(zhuǎn)換成能滿足A/D轉(zhuǎn)換器需要的電平信號。圖33 復(fù)位電路原理圖 A/D轉(zhuǎn)換電路A/D轉(zhuǎn)換接口是系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集前向通道的一個重要環(huán)節(jié)。復(fù)位電路如圖33所示。圖32 時鐘電路原理圖 復(fù)位電路MCS51復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。 時鐘電路MCS51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外接元件，圖32是MCS51的外部時鐘電路。注意加密方式1時，將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。(9)：外部程序存儲器的選通信號。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：表31 P3口管腳功能表端口引腳 特殊功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） （外部中斷0） （外部中斷1） T0（定時/計時器0外部輸入） T1（定時/計數(shù)器1外部輸入） （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。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。(4)P1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4TTL門電流。(3)P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。所以，本系統(tǒng)采用美國Intel公司生產(chǎn)的AT89C51型單片機，由于其具有集成度高、處理功能強、可靠性高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉等優(yōu)點并具有4K字節(jié)的程序存儲器，使得它應(yīng)用起來更加方便。第3章 基于MCS51單片機的農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計 單片機選型鑒于控制的復(fù)雜性和兼顧顯示、報警、閉環(huán)控制等較高要求，本設(shè)計決定用單片機作為中心控制器。不需要很多的控制理論知識，容易普及推廣[8]。模糊控制的優(yōu)點：(1)它是一種非線性控制方法，工作范圍寬，使用范圍廣，特別適合非線性系統(tǒng)的控制。模糊邏輯處理是利用隸屬函數(shù)和模糊規(guī)則來求解那些含糊不清、不確定及不精確的問題。因此便嘗試著以模糊數(shù)學(xué)來處理這些控制問題。其技術(shù)參數(shù)如下：(1)測量土壤水分范圍:0100%vol(2)重復(fù)性誤差:1(3)溫度范圍:600℃ to 850℃；精度:+2℃(4)電源:12VDC士20% 40mA(5)輸出:0～1 mA可選4～20 mA或0～5V其特點如下：(1)可長期埋設(shè)；(2)長度增加，提高測量的準(zhǔn)確性；(3)容易攜帶，使用簡單；(4)能耗極低；(5)最經(jīng)濟(jì)的TDR原理水分探頭。傳感器的基本特性是指傳感器的輸出與輸入之間的關(guān)系特性，一般分為靜態(tài)特性和動態(tài)特性兩類。土壤濕潤層深度是決定灌水定額的主要參數(shù)之一，實際中濕潤層的深度硬取決于作物根系密集層深度，并與土壤剖面水分的消失深度有關(guān)，它隨著生育期和根系發(fā)育的變化而改變。田間持水量長期以來被認(rèn)為是土壤所能穩(wěn)定保持的最高土壤含水量，也是土壤中所能保持懸著水的最大量，是對作物有效的最高的土壤水含量，且被認(rèn)為是一個常數(shù)，常用來作為灌溉上限和計算灌水定額的指標(biāo)。重量百分?jǐn)?shù)是指濕、干土質(zhì)量之差與干土質(zhì)量的比值，就是土的含水量。設(shè)施園藝滴灌技術(shù)適應(yīng)了高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的要求，這也是其能得以存在和大力推廣使用的根本原因[5]。(3)保持土壤結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)溝畦灌較大灌水量作用下，使設(shè)施土壤受到較多的沖刷、壓實和侵蝕，若不及時中耕松土，會導(dǎo)致嚴(yán)重板結(jié)，通氣性下降，土壤結(jié)構(gòu)遭到一定程度破壞。因滴灌屬于局部微灌，大部分土壤表面保持干燥，且滴頭均勻緩慢地向根系土壤層供水，對地溫的保持、回升，減少水分蒸發(fā)，降低室內(nèi)濕度等均具有明顯的效果。灌溉可方便地結(jié)合施肥，即把化肥溶解后灌注入灌溉系統(tǒng)，由于化肥同灌溉水結(jié)合在一起，肥料養(yǎng)分直接均勻地施到作物根系層，真正實現(xiàn)了水肥同步，大大提高了肥料的有效利用率，同時又因是小范圍局部控制，微量灌溉，水肥滲漏較少，故可節(jié)省化肥施用量，減少污染。滴人作物根部附近的水，使作物主要根區(qū)的土壤經(jīng)常保持最優(yōu)含水狀況。 (5)省工、省力。實踐證明，微灌較地面灌水方式可增產(chǎn)30％左右。據(jù)統(tǒng)計，采用該項技術(shù)后，可節(jié)水50％（，）,省地15～20％、省工50％、省肥20～30％，省藥10％，增產(chǎn)15～30％，特別是明顯降低棚內(nèi)的濕度，解決了冬季溫棚生產(chǎn)放風(fēng)減濕與封閉保溫的矛盾，有利于作物的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。在事實上，加速發(fā)展高效節(jié)水灌溉技術(shù)與節(jié)水灌溉設(shè)備和配套器材制造業(yè)的發(fā)展壯大，也是存在互動關(guān)系，相互依存，相互促進(jìn)發(fā)展，也是可以取得“雙贏”的效果。長期以來，我國的噴灌、滴灌、微噴灌技術(shù)的推廣應(yīng)用一直沒有得到長足的發(fā)展，這與國內(nèi)節(jié)水灌溉設(shè)備、器材制造業(yè)發(fā)展滯后有密切關(guān)系。測量數(shù)據(jù)能夠在LED上顯示出來，結(jié)果直觀。我國目前95%以上的灌溉面積采用地面灌溉方法。實現(xiàn)灌區(qū)現(xiàn)代化管理，首先要有灌溉工程控制設(shè)備的自動化，其次有先進(jìn)的系統(tǒng)運行軟件對系統(tǒng)控制問題進(jìn)行決策，從而建立灌區(qū)現(xiàn)代化管理決策支持系統(tǒng)，指導(dǎo)灌溉用水過程。在灌區(qū)灌溉用水管理中，綜合各種預(yù)測技術(shù)、優(yōu)化技術(shù)的灌溉用水計算機管理系統(tǒng)已開始在我國灌區(qū)大面積應(yīng)用，使灌區(qū)的灌溉用水實現(xiàn)了由靜態(tài)用水向動態(tài)用水的轉(zhuǎn)變，為提高灌區(qū)水資源的利用率提供了技術(shù)保障。但薄膜易刺破和凍脹地區(qū)凍融破壞的問題還沒有很好的解決。