Error!Error! NoNo bookmarkbookmark namename given.given.毕业设计毕业设计题 目：基于单片机的智能节水灌溉的设计与实现院 系： 信息与控制学院 专 业： 自动化 班级学号： 学生姓名： 指导教师： 成 绩： 年 月 日Error!Error! NoNo bookmarkbookmark namename given.given.I目 录1 方案设计 .11.1 设计任务要求 .11.2 硬件方案设计 .11.3 编程语言与调试环境选择 .31.3.1 编程语言的介 .31.3.2 调试环境的选择 .32 智能节水灌溉系统的硬件设计 .52.1 AT89S52单片机的硬件结构 .52.1.1 单片机的结构及引脚 .52.2 显示电路的设计 .92.2.1 显示电路选择 .92.2.2 液晶显示接口电路设计 .102.3 A/D 转换芯片ADC0832 .102.3.1 ADC0832 具有以下特点 .102.3.2 ADC0832 与单片机的接口电路 .112.4 按键电路方案的设计 .122.4.1 按键电路的选择 .122.4.2 按键电路的设计 .122.5 单片机晶振电路原理及作用 .132.6 复位电路的设计 .142.7 报警电路的设计 .152.8 土壤湿度传感器 YL-69 土壤湿度计检测模块 .152.8.1 YL-69 土壤湿度计检测计特点 .152.8.2 使用说明 .162.9 步进电机驱动模块 .172.9.1 步进电机简介和原理 .172.9.2 ULN2003驱动芯片 .18Error!Error! NoNo bookmarkbookmark namename given.given.II2.9.3 步进电机驱动模块 .183 系统软件设计 .193.1 软件系统总体工作流程 .193.2 湿度控制模块的设计 .203.2.1 湿度控制程序流程 .203.3 按键电路子程序 .213.4 1602液晶显示模块设计 .22参考文献 .24附录A 硬件原理图 .25附录B 程序代码 .26附录C 实物图片 .31沈阳工学院本科毕业设计Error!Error! NoNo bookmarkbookmark namename given.given.11 方案设计1.1 设计任务要求1、能够检测土壤湿度，当达到设定值时，起动灌溉系统，能够通过键盘设定不同的灌溉速度，显示灌溉状态。2、湿度传感器对土壤多点采集信号转换后传给单片机，单片机对输入信号做出处理（灌溉与否）。显示模块将采集数据和灌溉信息显示在显示屏上。通过键盘可以设置灌溉阈值和灌溉速度。1.2 硬件方案设计该课题以AT89S52单片机做为主要硬件模版，通过对软件的编程来实现对土壤温度、湿度值进行多点检测，当所测的实际湿度低于警戒值时，将会自动触发灌溉控制器系统，进行自动的灌溉，该系统还可以完成手动控制灌溉，随时进行灌溉，从而也体现了人性化、多用途的现代自动化、智能化系统设计要求。根据该设计的功能要求，确定方案： AT89S52单片机做为控制电路核心，采用模块化设计的方案。模块化设计简单地说，就是把产品的一些要素组合在一起来构成一个有特定功能的子系统，把该系统作为通用性的模块和其他的产品要素多种组合，构成新的系统，所产生多种相同功能或不相同功能、但不同性能的一系列产品。模块化是一种新的设计思想，是在传统的设计基础上新发展起来的，现在已经成为一种新的技术已被广泛应用在生活中，尤其现在正处于信息时代，电子产品不断推出新产品，应用模块化设计的产品也正在不断涌现。当代模块化设计已经被广泛应用于航空、航天、机床、电子产品等设计领域。模块化已经开始从理念转化成为比较成熟的设计方法也是绿色设计方法之一1。该设计总共分为：步进电机驱动模块、湿度采集模块、液晶显示模块、AD转换模块、报警电路。本设计中步进电机采用28BYJ48型四相八拍电机，步进电机控制电路是以驱动芯片ULN2003做为核心。湿度采集模块中核心器件是YL-69土壤湿度传感器，AD转换模块中主要器件是ADC0832 AD转换器，液晶显示器以LCD 1602为显示电路核心，时钟模块是以DS1302做为核心器件，再配合上键盘电路，实现对土壤湿度检测。在本系统中，湿度灌溉系统可以分为两种控制方式：方案一闭环控制方式，方案沈阳工学院本科毕业设计Error!Error! NoNo bookmarkbookmark namename given.given.2二时间控制方式，所以用户可以在两种方式任选其一。采用方案一：用湿度采集模块把检测多处不同地点的湿度通过校准的数字信号数据处理，传送给单片机。单片机则将接收来的数据与单片机内存储的数据进行比对，如果收到的数据低于设定值，步进电机的控制电路模块将启动步进电机实行灌溉。如果收到的数据高于设定值，则步进电机不启动或者停止工作，与此同时单片机把采集到的数据与系统的灌溉情况在显示屏上显示出来。当灌溉进行到一定的时间时，自动停止工作，这个时间是由用户加载到单片机内部的数据来决定。在时间控制方式下时，用户通过灌溉周期和键盘输入的灌溉时间，对应的数据会显示在屏上。该灌溉方式主要应用在特殊情况之下，所以本设计采用方案一2。综上所述，该系统具有非常好的人机互交界面，更方便进行实时控制功能，且能及时的响应用户请求。该系统支持的灌溉系统方式非常灵活，用户可以根据实际情况选择模式。系统结构简单，各类功能很容易实现，极大提高了系统的实用性和可靠性。系统的模块原理图如图1.1所示。单片机AT89S52土壤湿度传感器种植土壤放大驱动A/D转换器报警1602液晶显示步进电机图1.1 自动灌溉控制器系统基本模块原理框图沈阳工学院本科毕业设计Error!Error! NoNo bookmarkbookmark namename given.given.31.3 编程语言与调试环境选择1.3.1 编程语言的介C 语言是一种被广泛应用，并能够灵活的实现计算机编程语言。用 C 语言编出来的程序，可以应用在很多平台上，可移植性较强。计算机的操作系统和一些大型软件都可用 C 语言来完成。还有很多的聊天工具也可用 C 语言来编程。C 语言有个突出的优点适合于多种操作系统如 UNIX、DOS,也适用于多种机型。C 语言既有汇编语言的特点，又具有高级语言的特点；是一个很成功的系统设计语言，有时候一个使用的程序设计语言，既能用来编写各种系统程序，又能用来编写不依赖计算机硬件的应用程序；所以 C 语言是一种应用广泛且很受欢迎的程序设计语言。C语言不仅有高级语言的特点，还有汇编语言的特点，它是由美国贝尔实验室的Dennis M. Ritchie在1972年推出的，1978年以后，C语言慢慢被移植到大、中、小以及微型机上，他可以作为工作系统的设计语言，编写系统HYPERLINK的应用程序。它具备很强的数据处理能力，不仅是在软件开发上，且各类科研也需要用到C语言，适用于编写系统软件，二维锥形，三维和动画等。1972年是由美国的Dennis Ritchie设计发明，且首次在UNIX操作系统的DECPDP-11计算机上使用，他是由早期的编程编程语言HYPERLINK发展而来的在1970年，贝尔实验室