【正文】 ................................................43附錄 電路圖 44 / 47第一章 引言 目前，農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活、軍事等各個(gè)方面都向自動(dòng)化、智能化、數(shù)字化發(fā)展。為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展電子技術(shù)迅猛發(fā)展。單片機(jī)就是其中之一，它正朝著多品種和高性能發(fā)展，正在進(jìn)一步向著COMS化、小體積、低功耗、高性能、大容量和外部電路內(nèi)裝化等多個(gè)方向發(fā)展。 隨著農(nóng)業(yè)的規(guī)?；?、系統(tǒng)化，傳統(tǒng)的管理方法需要大量的人力而且不能及時(shí)。本文將介紹一個(gè)可以自動(dòng)定時(shí)、多路澆水、定澆水時(shí)間的系統(tǒng)，它主要基于51單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)，并將隨著社會(huì)生活的進(jìn)步、人們對(duì)效率的要求，將會(huì)得到大量的應(yīng)用和不斷的完善。 單片機(jī)的概述 為了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求，微型計(jì)算機(jī)不斷地更新?lián)Q代，新產(chǎn)品層出不窮。 單片微型計(jì)算機(jī)(SingleChip Microputer)簡(jiǎn)稱單片機(jī)。特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱微控制器(Microcontroller)。因此單片機(jī)只需要與適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。 單片機(jī)的分類及發(fā)展 20世紀(jì)80年代以來(lái)，單片機(jī)有了新的長(zhǎng)足發(fā)展，各個(gè)半導(dǎo)體器件廠商也相繼推出自己的產(chǎn)品。如果按照CPU對(duì)數(shù)據(jù)處理的位數(shù)來(lái)分，通?？梢园褑纹瑱C(jī)分為4位的單片機(jī)、8位的單片機(jī)、16位的單片機(jī)、32位的單片機(jī)四類。 第一階段(19701974)為4位的單片機(jī)的階段。 第二階段(19741978)為低中檔的8位單片機(jī)的階段。 第三階段(19781983)為高檔的8位單片機(jī)階段。還是以Intel公司的MCS48系列單片機(jī)為代表，在片內(nèi)還增加了串行接口，有多級(jí)的中斷處理系統(tǒng)，還有16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，片內(nèi)RAM和ROM容量也增大了，尋址范圍已經(jīng)可達(dá)64KB，有的片內(nèi)還加有A/D轉(zhuǎn)換接口。第四階段(1983現(xiàn)在)為8位額單片機(jī)鞏固發(fā)展的階段和16位單片機(jī)、32位單片機(jī)推出的階段。近年來(lái)，各個(gè)計(jì)算機(jī)廠家已進(jìn)入了高性能的32位單片機(jī)的研制和生產(chǎn)階段，32位單片機(jī)除了具有更高的集成度以外，主振頻率已經(jīng)達(dá)到20MHz，這使32位的單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理速度可以16位單片機(jī)快得多，性能比8位、16位單片機(jī)也更加優(yōu)越。 正是由于單片機(jī)具有上述顯著的特點(diǎn)，使得單片機(jī)應(yīng)用的范圍也日益擴(kuò)大。使用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。 灌溉技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)介 生命之起源，水為必然條件。人文明之?dāng)?shù)千年的歷史，為水而奮斗可以說(shuō)是非常重要的篇章。 20世紀(jì)以前，人類經(jīng)過(guò)了數(shù)個(gè)世紀(jì)的探索，學(xué)會(huì)了攔河蓄水，筑渠引水和開畦灌溉的技術(shù)。怎樣生產(chǎn)大量的糧食，來(lái)為飛快增長(zhǎng)的人口提供糧食，如何提高水的利用率已經(jīng)成了20世紀(jì)的一大難題，而且伴隨著勞務(wù)成本大的迅速提高，怎樣節(jié)省人力來(lái)消減勞務(wù)成本也成了亟待解決的問(wèn)題。但因?yàn)榻?jīng)濟(jì)及技術(shù)落后，不幾年即紛紛下馬。經(jīng)過(guò)數(shù)年努力，已取得長(zhǎng)足進(jìn)步。限于本論文的篇幅，這里只設(shè)計(jì)自動(dòng)系統(tǒng)，有八路出水，而采用什么節(jié)水設(shè)備，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合自行選取，只需對(duì)接到出口即可。狀態(tài)顯示在平時(shí)模式現(xiàn)實(shí)當(dāng)前時(shí)間及星期幾，從左至右，前兩位顯示時(shí)，中間兩位顯示分，最后一位顯示星期。制作出適合系統(tǒng)運(yùn)行的電源。提高綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際控制的能力； (2) 培養(yǎng)針對(duì)課題需要，選擇和查閱有關(guān)手冊(cè)、圖標(biāo)及文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力，提高組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試的動(dòng)手能力； (3) 學(xué)會(huì)對(duì)課程設(shè)計(jì)方案的分析、選擇、比較、熟悉系統(tǒng)開發(fā)、研制的過(guò)程，軟硬件設(shè)計(jì)的方法、內(nèi)容及步驟； (4) 掌握計(jì)數(shù)器、加法器、LED的使用； (5) 掌握數(shù)碼管顯示電路的應(yīng)用與按鍵設(shè)置。顯示模塊鍵盤模塊澆水輸出模塊時(shí)鐘電路復(fù)位電路電源模塊 AT89C51 圖31 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖 系統(tǒng)硬件的選擇 (1)控制系統(tǒng)模塊的方案選擇和論證 方案一：采用89C2051芯片作為硬件核心，有2KB的存儲(chǔ)空間，雖然加上端口擴(kuò)展，鍵盤不做獨(dú)立式的，也可以滿足電路要求，但是它無(wú)法擴(kuò)展ROM，也不能用C語(yǔ)言編程，因?yàn)镃的第一條指令是跳轉(zhuǎn)，會(huì)浪費(fèi)很多空間，因此導(dǎo)致空間不夠，就只能用匯編語(yǔ)音。 方案二：采用89C51芯片作為硬件核心，采用FlashROM，內(nèi)部具有4KB ROM存儲(chǔ)空間，能于3V的超低壓工作，而且與MCS51系列單片機(jī)完全兼容，有40個(gè)引腳，完全滿足電路要求，具有電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，不需要對(duì)芯片進(jìn)行多次拔插，所以不會(huì)對(duì)芯片造成損壞。 (2)顯示模塊選擇方案和論證 方案一：采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對(duì)于顯示文字比較合適，如果用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi)，且價(jià)格也相對(duì)比較高，所以不采用此種作為顯示。 方案三：采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描，LED數(shù)碼管價(jià)格適中，對(duì)于顯示數(shù)字最合適，而且采用動(dòng)態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時(shí)，占用的單片機(jī)口線少。 (3)時(shí)鐘電路的選擇方案和論證 方案一：采用DS12887時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘，DS12887芯片是一種高性能的時(shí)鐘芯片，可自動(dòng)對(duì)秒、分、時(shí)、周、月、年以及閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計(jì)數(shù)，雖然精度高，但是成本相對(duì)高，本設(shè)計(jì)不需要如此顯示精度及詳細(xì)度。采用此種方案可以減少芯片的使用，節(jié)約成本，適用更多的用戶需求。 (4)鍵盤模塊的選擇方案和論證 方案一：采用獨(dú)立式的非編碼鍵盤模式，在此種連接方式中，每個(gè)按鍵都是相互獨(dú)立的，均需占用CPU的一條I/O輸入數(shù)據(jù)線。 在本設(shè)計(jì)中采用方案一的鍵盤來(lái)對(duì)現(xiàn)實(shí)電路，和澆水設(shè)置進(jìn)行設(shè)定。 第四章 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 硬件電路是系統(tǒng)的重要部分，在本次設(shè)計(jì)中主要是以AT89C51為核心控制器。下面分別介紹各個(gè)控制電路的功能及工作原理。它低電壓、高性能。因?yàn)閷⒍喙δ?位CPU和閃爍存儲(chǔ)器結(jié)合在一個(gè)芯片中，使得ATMEL的89C51成為一種高效的微控制器 89C單片機(jī)，為許多嵌入式的控制系統(tǒng)完美的提供了一種不僅靈活性高而且價(jià)廉的方案。 一個(gè)8位的微處理器 178。 21個(gè)特殊功能寄存器SFR 178。 可尋址片內(nèi)外統(tǒng)一編址的64KB的ROM 178。 4個(gè)8位并行I/O接口(P0—P3) 178。 兩個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 178。 具有位操作功能的布爾處理機(jī)及位尋址功能 178。CPU包括運(yùn)算器、控制器；存儲(chǔ)器包括程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。如圖42所示： 圖42 AT89C51封裝和引腳分配1. 電源引腳(2條) ① Vcc (40腳)：電源端，接+5V電源。 2. 控制引腳(6條) ① XTAL1和XTAL2：片內(nèi)振蕩電路輸入線。 XTAL2(18腳)：片內(nèi)振蕩電路反相放大器輸出。采用外部時(shí)鐘時(shí)，XTAL1輸入外部時(shí)鐘脈沖信號(hào), XTAL2懸空。 圖43 89C51的晶振連接圖