【正文】 積分分離閾值 流程圖開始讀入A/D轉(zhuǎn)換值本次偏差=期望值—采樣A/D值本次偏差與上次積分符號相同否？積分=上次積分+本次偏差微分=本次偏差—上次偏差調(diào)整量=偏差*KP+微分*KD+積分*KI調(diào)整量賦給控制部分返回上次積分清零NY 程序（見附錄） 顯示部分LED數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機(jī)對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。 微分時間常數(shù)。 比例系數(shù)。 控制器的輸出值。 　　另外積分分離的閾值應(yīng)視具體對象和要求而定。單片機(jī)主程序主要功能為完成數(shù)據(jù)的采集、處理、顯示及控制繼電器工作。電阻是限流電阻，限制流入片機(jī)的電流。圖4　灌溉控制電路在單片機(jī)應(yīng)用的設(shè)計上，很多方案都會用到蜂鳴器，大部分都是使用蜂鳴器來做提示或報警。因AT89C51單片機(jī)I/O口資源有限，必須對其Il0口進(jìn)行擴(kuò)展才能滿足實現(xiàn)系統(tǒng)功能，如圖7所示為用8155擴(kuò)展1/0口的4個8位LED動態(tài)顯示器，顯示掃描由程控實現(xiàn)，其中PA口輸出字型碼，PC口輸出位選信號即掃描信號，IO/ ，= =1時，選中8155芯片內(nèi)三個I/O口。動態(tài)掃描顯示方式需要解決多位LED數(shù)碼管的“段控”和“位控”問題，本電路的通過P1口實現(xiàn)：而每一位的公共端，即LED數(shù)碼管的“位控”，則由P3口控制。當(dāng)在某段發(fā)光二極管施加一定的正向電壓時，該段筆劃即亮；不加電壓則暗。LED有共陰極和共陽極兩種。這兩種顯示器都具有線路簡單、耗電少、成本低、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，本系統(tǒng)輸出結(jié)果選用4個LED顯示。由于ADC0809轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)據(jù)寄存器具有可控的三態(tài)輸出功能，輸出具有TTL三態(tài)鎖存緩沖器，故其8位數(shù)據(jù)輸出引腳可直接與數(shù)據(jù)總線相連。通常所用的并行外圍接口芯片有可編程芯5IntelSl55，8255A和8243等，本系統(tǒng)選用815516型I／O芯片即可。復(fù)位后系統(tǒng)將輸入/輸出(1/0)端口寄存器置為FFH，堆棧指針SP置為07H, SBUF內(nèi)置為不定值，其余的寄存器全部清0，內(nèi)部RAM的狀態(tài)不受復(fù)位的影響，在系統(tǒng)上電時RAM的內(nèi)容是不定的。MCS51單片機(jī)內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳XTALl和XTAL2分別是此放大電器的輸入端和輸出端，由于采用內(nèi)部方式時，電路簡單，所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實際使用中常采用這種方式，如圖5所示在其外接晶體振蕩器(簡稱晶振)或陶瓷諧振器就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式，片內(nèi)高增益反向放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起可構(gòu)成一個自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。 復(fù)位引腳：。單片機(jī)最小系統(tǒng)包括晶體振蕩電路、復(fù)位開關(guān)和電源部分，單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖5圖5 單片機(jī)最小系統(tǒng)由于外部時鐘信號是通過一個2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。 　　8155的定時/計數(shù)器 　　8155內(nèi)部的定時/計數(shù)器實際上是一個14位的減法計數(shù)器，它對TIMER IN端輸入脈沖進(jìn)行減1計數(shù)，當(dāng)計數(shù)結(jié)束（即減1計數(shù)“回0”）時，由TIMER OUT端輸出方波或脈沖。 　　8155內(nèi)還有一個狀態(tài)寄存器，用于鎖存輸入/輸出口和定時/計數(shù)器的當(dāng)前狀態(tài)，供CPU查詢用。 　　ALT3：A口為選通輸入/輸出，B口為基本輸入/輸出。當(dāng)C口作為狀態(tài)控制信號時，其每位線的作用如下： 　　PC0：AINTR（A口中斷請求線） 　　PC1：ABF（A口緩沖器滿信號） 　　PC2： （A口選通信號） 　　PC3：BINTR（B口中斷請求線） 　　PC4：BBF（B口緩沖器滿信號） 　　PC5： （B口選通信號） 　　8155的I/O工作方式選擇是通過對8155內(nèi)部命令寄存器設(shè)定控制字實現(xiàn)的。 　　當(dāng) CE＝0，IO/M ＝0時，選中8155片內(nèi)RAM，這時8155只能作片外RAM使用，其RAM的低8位編址為00H～FFH；當(dāng) CE＝0，IO/M ＝1時，選中8155的I/O口，其端口地址的低8位由AD7～AD0確定，如表66所示。 　　TIMER IN：定時/計數(shù)器脈沖輸入端。因此，P0口輸出的低8位地址信號不需外接鎖存器。 　　IO/M ：8155的RAM存儲器或I/O口選擇線。單片機(jī)與8155之間的地址、數(shù)據(jù)、命令與狀態(tài)信息都是通過這個總線口傳送的。 8155芯片8155芯片　　描 述：2048Bit Static MOS RAM with I/O Ports and Timer 　　中文描述：2048位靜態(tài)內(nèi)存與I/O端口和定時器 　　8155各引腳功能說明如下： 　　RST：復(fù)位信號輸入端，高電平有效。 PT0（）：設(shè)定計時器 0的優(yōu)先次序。 PT2（）：設(shè)定計時器 2的優(yōu)先次序（8052使用）。 ET0（）：允許計時器 0中斷（ET0＝1允許，ET0＝0 禁止）。 ET2（）：允許計時器 2溢出的中斷（8052使用）。TB8（）：在方式2或方式3，它為要發(fā)送的第 9位數(shù)據(jù)，按需要由軟件置位。REN（）：REN，允許/禁止串行接收控制位。SM2 （）：允許方式 2 或方式 3 多機(jī)通訊控制位。IT0 （）：外部中斷 0工作形式選擇，IT1=1時，由下降緣產(chǎn)生外部中斷， IT1=0時，則為低電位產(chǎn)生中斷。 ? IT1 （）：外部中斷 1工作形式選擇，IT1=1時，由下降緣產(chǎn)生外部中斷， IT1=0時，則為低電位產(chǎn)生中斷。TR0（）：計時器 0啟動控制位，可以由軟件來設(shè)定或清除。TR1時啟動計時器工作，TRl=0 時關(guān)閉。（2）MM0二位的狀態(tài)確定定時器的工作方式，詳見下表：表6 MM0功能說明M1M0功能說明00方式0，為13位定時器/計數(shù)器01方式1，為16位定時器/計數(shù)器10方式2，為常數(shù)自動重新裝入的8位定時器/計數(shù)器11方式3，僅適用于T0，分為二個8位計數(shù)器（3）TCON定時/計數(shù)器工作方式控制寄存器表7 TCON控制字位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H符號TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0GATE為門控位，對定時器/計數(shù)器的啟動起輔助控制作用。89C51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)從面向用戶的角度來看，就是若干擱特殊功能寄存器：定時器控制寄存器TCON、中斷允許寄存器IE、中斷優(yōu)先級寄存器IP、串行口控制器SCON。表4所示為89C51單片機(jī)特殊功能寄存器地址及符號表。表4 89C51單片機(jī)的特殊功能寄存器一覽表寄存器符號名稱字節(jié)地址*ACC累加器E0H*BB寄存器F0H*PSW程序狀態(tài)字D0HHSP堆棧指針81HDPTR數(shù)據(jù)指針（DPH、DPL）83H（高）、82H（低）*P0P0口鎖存器80H*P1P1口鎖存器90H*P2P2口鎖存器A0H*P3P3口鎖存器B0H*IP中斷優(yōu)先級控制寄存器B8H*IE中的允許控制寄存器A8HTMOD定時器/計數(shù)器方式控制寄存器C8H*TCON定時器/計數(shù)器控制寄存器88HTH0定時器/計數(shù)器0（高字節(jié)）8CHTL0定時器/計數(shù)器0（低字節(jié)）8AHTH1定時器/計數(shù)器1（高字節(jié)）8DHTL1定時器/計數(shù)器1（低字節(jié)）8BH*SCON串行控制寄存器98HSBUF串行數(shù)據(jù)緩沖器99HPCON電源控制寄存器97H89C51單片機(jī)的片內(nèi)RAM雖然字節(jié)數(shù)雖然不很多，但卻起著很重要的作用。 AT89C51內(nèi)存空間： 從物理地址空間看，89C51有4個存儲器地址空間，片內(nèi)程序存儲器、片外程序存儲器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器和片外數(shù)據(jù)存儲器，其存儲情況如下：（1）內(nèi)部程序存儲器（ROM）4K字節(jié)。RS1和 RS0與寄存器區(qū)的對應(yīng)關(guān)系如表3所示。 F0（）：用戶標(biāo)志位。程序狀態(tài)字寄存器PSW相當(dāng)于一般微處理器中的狀態(tài)寄存器，其中各位的定義如表2所示?？刂破髟趩纹瑱C(jī)內(nèi)部協(xié)調(diào)各功能部件之間的數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)運(yùn)算等操作，并對單片機(jī)外部發(fā)出若干控制信息。采用外部時鐘的電路如圖4所示。對外接電容CC2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30pF177。 欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H—FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。 PSEN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) AT89C51 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次有效，即輸出兩個脈沖。對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（）如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的 8EH單元的 DO 位置位，可禁止 ALE 操作。 P3口除了作為一般的I／O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表（表1）所示： 表1 P3口的第二功能 端口引腳第二功能（串行輸入口）（串行輸出口）（外部中斷0）(外部中斷1)（定時/計數(shù)器0外部輸入）（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口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／O 口。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVXDPTR指令）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。 Flash編程和程序校驗期間，P1接收低8位地址。P0 口：P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I／O 口，也即地址／數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。由于將多功能八位CPU和閃速存儲器結(jié)合在單個芯片中，因此，AT89C2051構(gòu)成的單片機(jī)系統(tǒng)是具有結(jié)構(gòu)最簡單、造價最低廉、效率最高的微控制系統(tǒng)，省去了外部的RAM、ROM和接口器件，減少了硬件開銷，節(jié)省了成本，提高了系統(tǒng)的性價比。能與上位機(jī)通訊。主要功能有:溫度顯示0 ℃2100 ℃。0. 1 V。測量溫度和測量濕度命令所對應(yīng)的時序如圖4所示。使用8/ 12/ 14 位的分辨率測量分別需要大約11/ 55/ 210 ms。接著傳輸開始下一個命令包含三個地址位(目前只支持“000”) 和5 個命令位,通過DA TA 腳的ack 位處于低電位表示SHT11 正確收到命令。當(dāng)SORH為8 位時, t1 = 0. 01 , t2 = 0. 00128 。[ RH]real = (a SO + b) / 256 (6)式中,SO 為8 位濕度傳感器輸出濕度值。(4) 非線性校正及溫度補(bǔ)償式(1) 為相對濕度的非線性補(bǔ)償計算公式,對于單片機(jī)系統(tǒng)而言,計算量大而過于復(fù)雜,下面給出簡化的計算方法。12 位和8 位的系數(shù)取值分別如下:c1 = 4 , c2 = 0. 0405 , c2 = 2. 8 10 6c1 = 4 , c2 = 0. 648 , c2 = 7. 2 10 4(2) 溫度值輸出SH T11 溫度傳感器的線性非常好,可用下列公式將溫度數(shù)字輸出轉(zhuǎn)換成實際溫度值T :T = d1 + d2 S OT；(2)式中,S OT —傳感器溫度測量值。 ⑨ 可靠的CRC 傳輸校驗。 ⑤小體積(7 mm 5 mm 3 mm) ,可表面貼裝和4 引腳封裝。SH T11 傳感器的特點(diǎn)如下:①全校準(zhǔn)數(shù)字輸出相對濕度、溫度。此外,該傳感器還有反應(yīng)迅速、高精度、低功耗等優(yōu)點(diǎn)。將溫度傳感器與濕度傳感器結(jié)合在一起構(gòu)成了一個單一的個體,這就使得測量精度提高并且可以精確得出露點(diǎn),而不會產(chǎn)生由于溫度與濕度傳感器之間隨溫度梯度變化而引起的誤差。傳統(tǒng)的模擬式濕度傳感器需設(shè)計信號調(diào)理電路并要經(jīng)過復(fù)雜的校準(zhǔn)、標(biāo)定過程,測量精度難以得到保證,且在線性度、重復(fù)性、互換性、一致性等方面往往不盡人意。（3）軟件用C語言作為編程語言，采用模塊式結(jié)構(gòu)設(shè)計。（5）控制對象:控制系統(tǒng)所要操縱的對象，它的輸出量即為系統(tǒng)的被控量。可以是一個差接的電路，它往往不是一個專門的物理元件，有時也叫比較環(huán)節(jié)。 圖21 自動控制原理圖 智能灌溉系統(tǒng)的控制對象是閘門，測量元件是水位傳感器和位移傳感器。只要被控量偏離了給定值，無論是干擾影響，還是內(nèi)部特性參數(shù)變化導(dǎo)致的，或是給定值變動，系統(tǒng)均能自動糾正。其一是否節(jié)水，其二是否減輕農(nóng)民負(fù)擔(dān)，其三是否增效(短期內(nèi)收回投資，且提高效益)。首先，采用分布式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)分為中央控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)。它將計算機(jī)技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、傳感與檢測技術(shù)以及通訊技術(shù)結(jié)合起來，能夠檢測土壤情況、環(huán)境特征，并依據(jù)檢測結(jié)果來決定灌溉量與灌溉時間，擺脫了傳統(tǒng)的全憑經(jīng)驗灌溉的灌溉模式。一般一個專家系統(tǒng)是針對一種作物開發(fā)的，它要在農(nóng)業(yè)專家提供有關(guān)這種作物豐富、系統(tǒng)的種植經(jīng)驗的基礎(chǔ)上才能進(jìn)行開發(fā)，一旦沒有農(nóng)業(yè)專家就無法進(jìn)行開發(fā)，而農(nóng)業(yè)專家畢竟人數(shù)很少。（2）專家系統(tǒng)開發(fā)完全依賴種植專家的經(jīng)驗去控制作