【正文】 的 ，在正常運行情況下，只要 RST 引腳上出現(xiàn)兩個機器周期時間以上的高電平，即可引起系統(tǒng)復位，但如果 RST 引腳上持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)。 圖中外接晶體 Y1以及 C1 和 C2構成并聯(lián)諧振電路，它們起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其值均為 30P 左右，晶振頻率選 6MHz，電容器 C C2 主要起頻率微調的作用。 圖 3 AT89C51主機系統(tǒng)電路圖 時鐘電路 單片機的時鐘信號用來提供單片機片內各種微操作的時間基準，時鐘信號通常用兩種電路形 式得到：內部振蕩和外部振蕩。 單片機主機系統(tǒng)電路設計 AT89C51 單片機是 51 系列單片機的一個成員，是 8051 單片機的簡化版，內部自帶 2K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲器的低電壓、高性能 COMS 八位微處理器，與IntelMCS51 系列單片機的指令和輸出管腳相兼容。 電動機：從水源抽水，為噴灌和滴灌系統(tǒng)提供一定的壓力。 傳感器：通過傳感器采集土壤里的濕度信號，判斷是否 需要灌溉。 3 硬件 電路設計和論證 要實現(xiàn)智能灌溉，系統(tǒng)需要有單片機、傳感器、 A/D模塊，電動機、電磁閥和噴頭等設備。單片機可將土壤濕度傳感器檢測到的土壤濕度模擬量轉換成數(shù)字量，并傳輸給控制系統(tǒng)檢測是否該灌溉。 該電路主要由AT89C51 系統(tǒng)電路、 電源電路、 濕度 檢測電路 、按鍵顯示電路 、開關 控制電路等種植作物的土 壤 土壤濕度傳感 A/D 轉 換 AT89C51 單片機 LED 顯示 電磁閥 放大驅動 HS1101 參考 電壓 A/D轉換 TLC2543 AT89C51單片機 日歷時鐘 FM24C25 電源控制 8 1 5 5 打印機 RS232接口 MAX232 串行中文顯示 無 錫 職 業(yè) 技 術 學 院 畢業(yè)設計說明書（論文） 3 組成。用濕度檢測電路中的濕敏電阻對 土壤 濕度進行采集，所得電流信號 經處理得到可用的電壓信號，輸入到 A/D 轉換器ADC0809 轉換成數(shù)字信號，再由單片機對此信號進行處理。由 SD2021日歷時鐘芯片與 FM24C256存儲芯片共同給 AT89C51提供時鐘日歷信號，而經單片機 AT89C51 處理過的濕度信號通過串行中文圖文顯示模塊輸出到 液晶顯示屏，從而實現(xiàn)對土壤濕度的測量監(jiān)控，能進行濕度范圍設置與顯示，能夠實現(xiàn)節(jié)水灌溉。 無 錫 職 業(yè) 技 術 學 院 畢業(yè)設計說明書（論文） 2 2 總體方案設計 方案一 圖 1 方案一 系統(tǒng)電路圖 該電路 由傳感器 HS1101通過 TLC2543模數(shù)轉換芯片與單片機連接組成濕度檢測電路。除了能大大減少勞動量，更重要的是它能準確、定時、定量、高效地給作物自動補充水分，以提高產量、質量， 節(jié)水、節(jié)能。而廣大農村可根據(jù)我國國情和各地經濟和技術發(fā)展的實際情況，采取簡單可行的節(jié)水灌溉控制措施及相應的排灌機械和設備，大力發(fā)展可靠、實用、成本低、操作簡便的節(jié)水灌溉控制器，這樣做不僅具有廣闊的市場，而且具有巨大的社會和經濟效益。而國內在灌溉控制器的研制方面還沒有形成規(guī)模大、應用范圍廣的成套灌溉控制產品。 綜上所述，西方發(fā)達國家在節(jié)水灌溉控制器的開發(fā)上已越來越成熟，且發(fā)展趨勢是研制大型分布式控制系統(tǒng)和小面積單片機控制系統(tǒng)，并帶有通信功能，能與上位機進行通信，并可由微機對其編程操作。 國內雖然有多家研制灌溉控制器，但多數(shù)是小規(guī)模、實驗和理論的探討應用不夠普及，究其原因 一則是開發(fā)性能完 善的灌溉控制系統(tǒng)需要大量的人力、物力的投入，需要多部門、多學科的融合，這在一定程度上限制了性能完善、適應性強的控制器的開發(fā)。但從長遠利益考慮，新的智能化技術、傳感技術和農業(yè)科技的引入、應用和普及，將會有智能化程度更高、功能更強、性能更穩(wěn)定可靠的灌溉控制器出現(xiàn)。 關鍵詞： 單片機 AT89C51； 信號調理電路 ； A/D轉換器； 按鍵 顯示 1 引言 隨著中國農業(yè)現(xiàn)代化進程的加快、農業(yè)結構的調整以及我國加入 WTO 等因素，農業(yè)灌溉自動化技術的要求越來越高，灌溉控制器在我國有著巨大的市場。無 錫 職 業(yè) 技 術 學 院 畢業(yè)設計說明書（論文） 1 基于單片機的節(jié)水灌溉系統(tǒng)設計 摘要： 本文給出了一種基于單片機的節(jié)水灌溉系統(tǒng)的設計 ， 系統(tǒng) 由 信號調理電路 ， ADC0809模數(shù)轉換，單片機 AT89C51，鍵盤顯示等電路來 實現(xiàn)對土壤濕度的實時測量監(jiān)控 。 進行濕度范圍設置與顯示 ，使土壤濕度保持適度范圍。節(jié)水灌溉控制器近期在中國應朝著價格低、性能可靠、操作 簡便的方向發(fā)展。 經過多年的發(fā)展，國外灌溉控制器已逐步趨于成熟、系列化，但價格昂貴，國內雖引進一些，但多數(shù)是農業(yè)示范區(qū)、科研單位、高校，雖然國外生產的灌溉控制器性能優(yōu)越，但沒有考慮我國特殊的自然、氣候、土地資源、農民經濟狀況等因素，因而國外引進的灌溉控制器在國內應用并不普及。其次是現(xiàn)在開發(fā)出來的灌溉控制器價格昂貴，農民盡管知道能節(jié)省人力、灌溉用水、提高產量，但由于一次性投入太大，多數(shù)農民承受不起，這也在一定程度上限制了灌溉控制器的普及。同時隨著人工智能技術的發(fā)展，模糊控制，神經網絡 等技術為節(jié)水灌溉控制器的研制開辟了廣闊的應用前景。 國內的一些高爾夫球場等大面積場地灌溉控制，一般引用國外現(xiàn)成的成套灌溉控制產品 。 現(xiàn)代智能型控制器是進行灌溉系統(tǒng)田間管理的有效手段和工具，它可提高操作準確性 ，有利于灌溉 過程的科學管理，降低對操作者本身素質的要求。 現(xiàn)代灌溉控制器的研究使用在我國的農、林、及園藝為數(shù)不多，與發(fā)達國家相比，有較大的差距，還基本停留在人工操作上，即使有些地方搞了一些灌溉工程 的 自動化 控制系統(tǒng)，也是根據(jù)經驗法來確定每天灌溉次數(shù)和每天灌溉量，如果灌溉量與作物實際需水量相比太少，便不能有效的促進作物健康成長；而灌溉量太多，肥水流失，又會造成資源浪費，同時傳統(tǒng)的灌溉法還需要相關的專家實時觀察并經驗 指導生產，勞動生產率低，這也不能與現(xiàn)代化農業(yè)向優(yōu)化、高效化方向發(fā)展要求同步。單片機通過 MAX232 芯片， RS232 接口與打印機連接，組成打印輸出系統(tǒng)。 方案二 圖 2 方案二 系統(tǒng)電路圖 該 系統(tǒng) 采用 AT89C51 單片機來實現(xiàn)。 系統(tǒng)將測得土壤的濕度值 ,送 到 LED 顯示電路顯示 ,從而實現(xiàn)對土壤濕度的測量監(jiān)控，能進行濕度范圍設置和顯示， 同時通過模糊控制算法實 現(xiàn)對水泵開關的智能控制。軟件選用匯編語言編程。該系統(tǒng)靈活性強，成本低，可靠性高，在實際應用中前景廣闊。 單片機：負責發(fā)出和接收 各種運行程序指令，是整個控制系統(tǒng)的中樞部分。 A/D 模塊：將傳感器采集的信號經轉換后送到單片機。 電磁閥：控制噴頭的噴灌與否。由于將多功能八位 CPU 和閃速存儲器結合在單個芯片中，因此， AT89C51 構成的單片機系統(tǒng)是具有結構最簡單、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。 MCS51單片機內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器， 其頻率范圍為 至 12MHZ，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是此放大電路的輸入和輸出端，由于采用內部方式時 ，電路簡單，所1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 4 M a r 2 0 11 S he e t o f F i l e : D : \ M T Y \ 00 . D d b D r a w n B y:E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U1A T 89C 51C23 0p FC13 0p FY16MR1 C3 V C CV C CD0D1D2D3D4D5D6D7P 1. 3P 1. 4P 1. 5無 錫 職 業(yè) 技 術 學 院 畢業(yè)設計說明書（論文） 4 得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實際使用中常采用這種方式，如上圖所示在其外接晶體振蕩器 (簡稱晶振 )或陶瓷諧振器就構成了內部振蕩方式，片內高增益反相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成一個自激振蕩器并產生振蕩時鐘脈沖。 復位電路 為了初始化單片機內部的某些特殊功能寄存器，必須采用復位的方式，復位后可使 CPU 及系統(tǒng) 各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開始正常工作。復位后系統(tǒng)將輸入 /輸出（ I/O）端口寄存 器置為 FFH，堆棧指針 SP 置為 07H， SBUF 內置為不定值，其余的寄存器全部清 0，內部 RAM 的狀態(tài)不受復位的影響，在系統(tǒng)上電時 RAM的內容是不定的。本系統(tǒng)采用上電復位方式。 AT89C51 單片機內部只有 128 字節(jié)的數(shù)據(jù) RAM，本系統(tǒng)應用中可能用到更多的RAM，所以只能在片外進行擴展。 AT89C51 單片機外接數(shù)據(jù) RAM 時， P2口輸出存儲器地址的高 8 位， P0口分時輸出地址的低 8位和傳送指令字節(jié)或數(shù)據(jù)。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 4 M a r 2 0 11 S he e t o f F i l e : D : \ M T Y \ 00 . D d b D r a w n B y:OC1C111D31Q22D42Q53D73Q64D84Q95D135Q126D146Q157D177Q168D188Q19U27 4L S 3 73E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U1A T 89 C 5 1V C CA08A17A26A35A44A53A62A71A823A922A 1 019E18G20W21D09D110D211D313D414D515D616D717U36 11 6D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7GNDA0A1A2P 1. 3P 1. 4P 1. 5 圖 4 數(shù)據(jù)存儲器的擴展電路 圖 無 錫 職 業(yè) 技 術 學 院 畢業(yè)設計說明書（論文） 5 地址鎖存器 74LS373 實質是一個是帶三態(tài)緩沖輸出的 8D 觸發(fā)器，在單片機系統(tǒng)中，為了擴展外部存儲器，通常需要一塊 74LS373。 圖 5 74LS373引腳圖 1D~8D 為 8 個輸入端 。 G 是數(shù)據(jù)鎖存 控制 端 ；當 G=1 時，鎖存器輸出端同輸入端；當 G由“ 1”變?yōu)椤?0”時，數(shù)據(jù)輸入鎖存器中。 單片機系統(tǒng)中常采用 74LS373 作為地址鎖存器使用，輸入端 1D~8D