【正文】 元件、聲表面波濕敏元件等。溫度系數(shù)為 ℃ ，濕度滯后量為 177。以 Humirel 公司生產(chǎn)的SH1100 型濕敏電容為例，其測量范圍是 （ 1%～ 99%） RH，在 55%RH 時的電容量為 180pF（典型值）。濕敏電容的主要優(yōu)點是靈敏度高、產(chǎn)品互換性好、響應(yīng)速度快、濕度的滯后量小、便于制造、容易實現(xiàn)小型化和集成化，其精度一般比濕敏電阻要低一些。 濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酷酸醋酸纖維等。濕敏電阻的種類很多，例如金屬氧化特濕敏電阻、硅濕敏電阻、陶瓷濕敏電阻等。濕敏元件主要有電阻式、電容式兩大類。由于應(yīng)用領(lǐng)域不同，對濕度傳感器的技術(shù)要求也不同。 課題 主要研究現(xiàn)狀 人類的生存和社會活動與濕度密切相關(guān)。 本次設(shè)計注重對單片機工作原理以及 對盆栽土壤濕度的智能檢測控制 原理 和濕度傳感器 的理解，以便今后自己在單片機領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和開發(fā)打下基礎(chǔ)，提高自己的動手能力和設(shè)計能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，豐富自己的理論知識，做到理論和實踐相結(jié)合。既可 實現(xiàn)自動手動控制切換 ，又可 手動調(diào)節(jié)濕度 ，還可以 在農(nóng)業(yè)的發(fā)展中起到作用 。培養(yǎng)針對課題需要，選擇和查閱有關(guān)手冊、圖表及文獻資料的自學(xué)能力，提高組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試的動手能力。 本設(shè)計主要介紹用單片機內(nèi)部的定時 /計數(shù)器來實現(xiàn)盆栽自動澆灌的方法，本設(shè)計由單片機 AT89S51 芯片和 LCD1602 液晶顯示器為核心，輔以必要的電路，構(gòu)成了一個單片機盆栽自動澆灌。 而就 中國的 水 資源 而言 已經(jīng)開始減少了：中國水資源初步估算為 27115 億立方米，河流山川多年平均徑流相當(dāng)于世界徑流總量的 ％ ，而人均資源占有量很低。水資源的價值在于，水資源地球生命的需求、為人類服務(wù)包括水所具有的發(fā)電、航運、養(yǎng)殖、環(huán)境等方面的能力 。也就是通常所指的淡水資源。但是人們經(jīng)常使用 “ 水資源 ”一詞，卻是近一二十年的事。水還常常用來作為洗滌劑，如漂洗原料或產(chǎn)品，清洗設(shè)備或地面，每個工廠都要利用水的各種作用來維護正常生產(chǎn)，幾乎每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都有水的參與。也沒有一項工業(yè)不和水直接或間接發(fā)生關(guān)系。一切生命活動都是起源于水的。因此，水對人的生命是最重要的物質(zhì)。因此水在自然環(huán)境中，對于生物和人類的生存來說具有決定性的意義。 I 目 錄 第 1 章 概 述 .................................................... 1 課題研究的相關(guān)背景 ........................................ 1 選題的目的和意義 .......................................... 2 課題 研究的方案 ............................................ 2 第 2 章 單片機簡介 ............................................... 4 單片機概述 ................................................ 4 單片機的應(yīng)用領(lǐng)域 .......................................... 5 單片機 的發(fā)展趨勢 .......................................... 6 AT89S51 的功能及簡介 ...................................... 7 第 3 章 數(shù)碼管電子時鐘硬件系統(tǒng)設(shè)計 ............................... 12 系統(tǒng)整體方案設(shè)計 ......................................... 12 系統(tǒng)硬件組成 ............................................. 12 模塊設(shè)計 ................................................. 13 第 4 章 原理圖及 PCB 圖 .......................................... 20 原理圖： ................................................. 20 PCB 圖： ................................................. 20 第 5 章 總結(jié) .................................................... 22 物品清單： ............................................... 22 設(shè)計總結(jié)： ............................................... 22 參考文獻 ...................................................... 24 致 謝 ......................................................... 25 附 錄 1 ........................................................ 26 附 錄 2 ........................................................ 27 1 第 1 章 概 述 課題研究的相關(guān)背景 水是 自然資源 的重要組成部分，是所有生物的結(jié)構(gòu)組成和生命活動的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。從全球范圍講，水是連接所有生態(tài)系統(tǒng)的紐帶，自然生態(tài)系統(tǒng)既能控制水的流動又能不斷促使水的凈化和循環(huán)。 而對 人體而言的生理功能是多方面，體內(nèi)發(fā)生的一切化學(xué)反應(yīng)都是在介質(zhì)水中進行 的 ，沒有水，養(yǎng)料不能被吸收；氧氣不能運到所需部位；養(yǎng)料和激素也不能到達它的作用部位；廢物不能排除，新陳代謝將停止，人將死 亡。 在地球上，哪里有水，哪里就有生命。 在現(xiàn)代工業(yè)中，沒有一個工業(yè)部門是不用水的。更多的工業(yè)是利用水來冷卻設(shè)備或產(chǎn)品，例如鋼鐵廠等。 所以 ,水作為大自然賦予人類的寶貴財富，早就被人們關(guān)注。關(guān)于水資源的定義，有幾十種之多，較 普遍的說法是指 “ 可以供人們經(jīng)常取用、逐年可以恢復(fù)的水量 ” 。這樣，苦咸的的海水就不算在內(nèi)，連千年難化的冰川、不易取用的一部分地下水也排除在外了。 我們都知道 ,水在自然環(huán)境和社會環(huán)境中，都是極為重要而活躍的因素。人均只有 2200 立方米，僅為世界平均水平的 1／ 4， 在世界上名列 121 位，是全球 13 個人均水資源最貧乏的國家之一。 2 選題的目的和意義 鞏固、加深和擴大單片機應(yīng)用的知識面，提高綜合及靈活運用所學(xué)知識解決工業(yè)控制的能力。 本課題的意義在于它既節(jié)省了成本，又 簡單和精 確 能實現(xiàn) 預(yù)期 功能。對于廠商， 它具有設(shè)備成本低、可維護性強、可靠性高等獨特優(yōu)勢 ；對于 農(nóng)民 ，也有很大的吸引力， 它能減少農(nóng)民勞作強度，增加產(chǎn)量。本次設(shè)計的重要意義還在于對單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作狀態(tài)做更進一步的了解，此次設(shè)計更進 一步了解基本電路的設(shè)計流程，提高自己的設(shè)計理念，豐富自己的理論知識，鞏固所學(xué)知識，使自己的動手動腦能力有更進一步提高，為自己今后的學(xué)習(xí)和工作打好基礎(chǔ)，為自己的專業(yè)技能打好基礎(chǔ)。隨著現(xiàn)代化的實現(xiàn)，很難找出一個與濕度無關(guān)的領(lǐng)域來。 濕敏元件是最簡單的濕度傳感器。 濕敏電阻的特點是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時，元件的電阻率和電阻 值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測量濕度。濕敏電阻的優(yōu)點是靈敏度高，主要缺點是線性度和產(chǎn)品的互換性差。當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時，濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對濕度成正比。國外生產(chǎn) 濕敏電容的主廠家有 Humirel 公司、 Philips 公司、 Siemens 公司等。當(dāng)相對濕度從 0 變化到 100%時，電容量的變化范圍是 163pF～202pF。%，響應(yīng)時間為 5s。濕敏元 件的線性度及抗污染性差，在檢測環(huán)境濕度時，濕敏元件要長期暴露在待測環(huán)境中，很容易被污染而影響其測量精度及長期穩(wěn)定性。但在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中，濕度是最難準(zhǔn)確測量的一個參數(shù)。這是因為測量濕度要比測量溫度復(fù)雜的多，溫度是個獨立的被測量，而濕度卻受其他因素（大氣壓強、溫度）的影響。國外生產(chǎn)的濕度標(biāo)定設(shè)備價格十分昂貴。濕敏傳感器正從簡單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測的方向迅速發(fā)展，為開發(fā)新一代濕度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件，也將濕度測量技術(shù)提高到新的水平。所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止。靜態(tài)顯示時較小的電流能獲得較高的亮度，且字符不閃爍。 方案二：動態(tài)顯示。利用人的視覺暫留功能可以看到整個顯示，但必須保證掃描速度足夠快。調(diào)整參數(shù)可以實現(xiàn)較高穩(wěn)定度的顯示。從節(jié)省 I/O 口和降低能耗出發(fā)，本設(shè)計采用方案二 [9]。所謂單片機是利用大規(guī)模集成電路技術(shù)把中央處理單元 (Center Processing Unit，也即常稱的 CPU 和數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)，程序存儲器 (ROM)及其他 I/O 通信口集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個最小的計算機系統(tǒng)，而現(xiàn)代的單片機則加上了中斷單元，定時單元及 A/D 轉(zhuǎn)換等更復(fù)雜、更完善的電路，使得單片機的功能越來越強大，應(yīng)用更廣泛。類似的單片機還有 Zilog 公司的 Z80 微處理器。 九十年代以后，單片機獲得了飛速的發(fā)展，世界各大半導(dǎo)體公 司相繼開發(fā)了功能更為強大的單片機。 PIC 單片機獲得了快速的發(fā)展，在業(yè)界中占有一席之地。 此期間，單片機園地里，單片機品種異彩紛呈，爭奇斗艷。而 INTEL 公司憑著他們雄厚的技術(shù)，性能優(yōu)秀的機型和良好的基礎(chǔ)，目前仍是單片機的主流產(chǎn)品。 5 單片機是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力 (如算術(shù)運算，邏輯運算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理 )的微處理器 (CPU)，隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，只讀程 序存儲器 (ROM)，輸入輸出電路 (I/O)，可能還包括定時計數(shù)器，串行通信口 (SCI)，顯示驅(qū)動電路 (LCD 或 LED 驅(qū)動電路 )，脈寬調(diào)制電路 (PWM)，模擬多路轉(zhuǎn)換器及 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單塊芯片上，構(gòu)成一個最小然而完善的計算機系統(tǒng)。 由此來看，單片機有著微處理器所不具備的功能，它可單獨地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，這是單片機最大的特征。 不同的單片機有著不同的硬件特征和軟件特征，即它們的技術(shù)特征均不盡相同，硬件特征取決于單片機芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用戶要使用某種單片機，必須了解該型產(chǎn)品是否滿足需要的功能和應(yīng)用系統(tǒng)所要求的特性指標(biāo)。軟件特征是指指令系統(tǒng)特性和開發(fā)支持環(huán)境，指令特性即我們熟悉的單片機的尋址方式，數(shù)據(jù)處理和邏輯處理方式，輸入輸出特性及對電源的要求等等。要利用某型號單片機開發(fā)自己的應(yīng)用系統(tǒng)，掌握其結(jié)構(gòu)特征和技術(shù)特征是必須的 [6]。 誠然，單片機的應(yīng)用意義遠不限于它的應(yīng)用范疇或由此帶來的經(jīng)濟效益，更重要的是它已從根本上改變了傳統(tǒng)的控制方法和設(shè)計思想。 單片機的應(yīng)用領(lǐng)域 單片機廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個范疇： 6 (1) 在智能儀器儀表上的應(yīng)用 單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣 泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。例如精密的測量設(shè)備 (功率計，示波器，各種分析儀 )。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。 (4) 在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 現(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信，為在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制，從手機，電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線