【正文】 決實(shí)際問題的基本技能。 VI 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)完成的圖紙： 表 21 系統(tǒng) 技術(shù)指標(biāo) ，見 3 頁 (宋體小四號(hào)，行間距 倍 ) 圖 22 閉環(huán)控制邏輯原理框圖 ，見 3 頁 表 23 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，見 4 頁 表 31 STC89C51RC 系列單片機(jī)部分型號(hào)參數(shù) ，見 5 頁 圖 32 STC89C51RC 的主要特性 ，見 8 頁 圖 33 STC89C51RC 外部引腳， 見 8 頁 圖 34 時(shí)鐘電路 ， 見 9 頁 圖 35 按鍵復(fù)位電路 ， 見 9 頁 圖 36 傳感器的原理 ,見 10 頁 圖 37 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ，見 12 頁 圖 38 DS18B20 外部引腳 ,見 12 頁 圖 39 溫度檢測(cè)電路 ,見 13 頁 圖 310 濕度傳感器電路組成 ,見 14 頁 圖 311 光照檢測(cè)電路 ,見 15 頁 圖 312 電磁閥控制電路 ,見 17 頁 圖 41 系統(tǒng)主程序 ,見 18 頁 圖 42 土壤濕度判定程序流程圖 ,見 19 頁 三、 其他要求： 認(rèn)真做好設(shè)計(jì)前期準(zhǔn)備，構(gòu)思好設(shè)計(jì)流程 。利用 單片機(jī) STC89C51RC 系列實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆花， 根據(jù) 土壤濕度 定時(shí)定量澆花 。 根據(jù)濕度控制是否澆水就 先置 單片機(jī) 電池閥出點(diǎn)為 0，濕度 傳感器檢測(cè)濕度，傳送 單片機(jī) ，當(dāng)檢測(cè)到濕度不夠時(shí)， 單片機(jī) 就把這個(gè)觸電置為 1，把繼電器吸合，常開觸點(diǎn)閉 合，使得電磁閥線圈得電，此時(shí)電磁閥門有閉合變成斷開， 水流經(jīng)過，給花卉澆水 。而就如何合理高效利用有限的淡水資源，充分發(fā)揮資源效益己成為一個(gè)全球性急需解決的重要課題。水資源的利用率和利用效率低下使 水資源在節(jié)流方面呈現(xiàn)巨大的挖掘潛力，因此節(jié)水成為歷史發(fā)展的必然 。 由于現(xiàn)在市場(chǎng)上很多的噴灌設(shè)備主要是是針對(duì)溫室、露天農(nóng)作物、森林等大面積植物噴灌，而對(duì)于家庭小面積噴灌系統(tǒng)設(shè)備幾乎沒有，也沒有達(dá)到自動(dòng)化的水平。已有的澆水器需要有人控制或者定時(shí)的澆灌，不能根據(jù)植物正常生長所需要 的光照、水分、溫度來實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)植物生長環(huán)境的參數(shù)，不利于花木的成長，而且現(xiàn)在的名貴花如果因?yàn)橐陨显蚨劳龅貌粌斒?。鑒于現(xiàn)在高科技的發(fā)展，未來自動(dòng)澆灌控制系統(tǒng)的發(fā)展也有望朝這些方面發(fā)展 .傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，溫室計(jì)算機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)的應(yīng)用將由簡單的以數(shù)據(jù)采集 處理 和監(jiān)測(cè)，逐步轉(zhuǎn)向以知識(shí)處理和應(yīng)用為主。 鑒于以上情況，市場(chǎng)上急需提供一種能夠根據(jù)土壤濕度及光照的變化自動(dòng)將水分補(bǔ)充給花木，達(dá)到定期、及時(shí)澆灌花木的花木自動(dòng)澆灌器。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，完成硬件原理圖。 程序設(shè)計(jì)流程與程序清單。 用單片機(jī)測(cè)控來實(shí)現(xiàn)花卉生長環(huán)境因子信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、處理，而后輸出控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)環(huán)境濕度、溫度和光照強(qiáng)度的測(cè)控，達(dá)到節(jié)水節(jié)能，省時(shí)省工的效果。按照 花卉的需求 開啟和關(guān)閉灌溉系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一般的控制。 ? 通過傳感器檢測(cè)花卉生長的環(huán)境溫度、土壤濕度和光照強(qiáng)度，依據(jù)設(shè)定的 植 物要求的溫度、濕度和光照強(qiáng)度的上下限值，由單片機(jī)來控制開關(guān)窗戶 、 電磁閥 和窗簾， 從而調(diào)節(jié)溫度 、 濕度 和光照 。 ? 室內(nèi)環(huán)境中土壤濕度是重要因子，要求當(dāng)土壤含水量過低己不能滿足花卉最低需求時(shí)，就 打開電磁閥進(jìn)行 灌溉 ，當(dāng)濕度滿足要求是關(guān)閉電磁閥。 控制參數(shù) 土壤濕度 %RH 溫度 176。模糊控制技術(shù)當(dāng)前應(yīng)用最廣泛，一般用于有上、下位機(jī)的單片機(jī)控制系統(tǒng)。 （ 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(jì)。經(jīng)過濕度及光照檢測(cè)的傳感器把被測(cè)對(duì)象的濕度 轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，轉(zhuǎn)換為 01 數(shù)字信號(hào)后送入單片機(jī)中，與給定的 所要控制的 濕度值進(jìn)行比較，根據(jù)單片機(jī) STC89C51RC 中設(shè)置的參數(shù)，輸出相應(yīng)溫度、濕度值對(duì)應(yīng)的被控對(duì)象電機(jī)和電磁閥的值，帶動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)作相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，不斷減少與單片機(jī)中設(shè)置值的差值， 溫度過高時(shí)，單片機(jī)控制直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器打開窗戶，進(jìn)行自然散熱，溫度適合時(shí)關(guān)閉窗戶。 光照檢測(cè)電路將光照強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成 01 代碼，輸入單片機(jī)， 濕度不斷地檢測(cè)、控制，使之達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡 。其中單片機(jī)更是一枝獨(dú)秀，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，使其自動(dòng)化程度大提高。單片機(jī)成為當(dāng)今世界上銷售量最大、應(yīng)用面最廣、價(jià)格最便宜的微型計(jì)算機(jī)產(chǎn)品。其中 Intel 公司一直處 于領(lǐng)先地位，主要有 MCS4 MCS51 和 MCS96 三大系列，其中 MCS51 系列是 1980 年推出的高檔 8 位單片機(jī)，代表著單片機(jī)的發(fā)展方向 ， 成為單片機(jī)領(lǐng)域中的主流產(chǎn)品。 根據(jù)實(shí)際情況與要求，本系統(tǒng)選用 ATMEL 公司 89 系列標(biāo)準(zhǔn)型單片機(jī) STC89S51RC， 其價(jià)格適中功能強(qiáng)大， 這應(yīng) 當(dāng)是比較符合我國國情的選擇。使用 ISP 技術(shù)可不需要編程器，而直接在用戶系統(tǒng)板上燒錄用戶程序，修改調(diào)試非常方便。而且與傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)程序兼容，硬件無需改動(dòng)。 S 表 31 STC89C51RC 系列單片機(jī)部分型號(hào)參數(shù) 自動(dòng)控制澆花 系統(tǒng) ６ STC89C51RC 特性 STC89C51RC 的主要特性如下表所示： 圖 32 STC89C51RC 的主要特性 STC89C51RC 為 40 腳雙列直插封裝的 8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 C51 內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的 8xc52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。主要管腳有： XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz 晶振。 VCC（ 40 腳）和 VSS（ 20 腳）為供電端口，分別 接 +5V 電源的正負(fù)端。 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。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 P1 口： P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或兼容 MCS— 51 指令系統(tǒng) 32 個(gè)可編程 I/O 線 4k 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 可編程 UARL 通道 三 個(gè) 16 位 可編程 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 中斷 時(shí)鐘頻率 024MHz 2 個(gè)外部中斷源，共 8 個(gè)中斷源 2568bit 內(nèi)部 RAM 2 個(gè)讀寫中斷口線 可直接驅(qū)動(dòng) LED 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 低功耗空閑和掉電模式 自動(dòng)控制澆花 系統(tǒng) ７ 輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉 電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間， P1 接收低 8 位地址。對(duì)端口 P2 寫 “1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 MOVX RI 指令）時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。對(duì) P3 口寫入 “1” 時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。 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 P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。對(duì) Flash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。 PSEN： 程序儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) STC89C51RC 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。 EA/VPP： 外部訪問允許。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。 Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。其將通用的微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合 在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。本系統(tǒng)時(shí)鐘選用內(nèi)部方式。連接方法見 圖 34 所示 ，其中晶體呈感性，其決定著振蕩器的振蕩頻率 ； 電容 Cl， C2 對(duì)頻率有微調(diào)作用。 1 2