自动浇花系统地设计毕业论文设计.doc
《自动浇花系统地设计毕业论文设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《自动浇花系统地设计毕业论文设计.doc(32页珍藏版)》请在课桌文档上搜索。
1、word1 / 32目目 录录1 自动浇花器的研究现状 22 系统设计的研究方法和手段 23 系统硬件简介 23.1 单片机的最小化系统 23.1.1 AT89C51 单片机的根本组成 33.1.2 AT89C51 单片机的存储器 33.1.3 振荡电路和时钟 43.2 LCD1602 简介 53.2.1 LCD1602 的根本参数与引脚功能 53.3 ADC0832 的简介 73.3.1 ADC 静态特性 83.3.2 ADC 动态特性 83.3.3 ADC 性能测试 93.3.4 常用 ADC 芯片概述 93.3.5 ADC0832 模数转换原理与主要技术指标 103.3.6 主要特性 1
2、03.3.7 部结构 103.3.8 外部特性引脚功能103.3.9 ADC0832 的工作过程 113.3.10 ADC0832 与单片机的接口电路 113.4 土壤湿度检测模块 123.4.1 比拟器 LM393133.4.1.1 LM393 主要特点:133.4.1.2 LM393 引脚图与部框图 133.5 报警与电机驱动 154 软件设计 154.1 主程序流程图 15word2 / 32显示模块 184.3 AD 转换模块 19湿度检测模块 205. 结论 21辞 24附录 1 原理图 25附录 2 参考程序 26word1 / 32自动浇花系统的设计xxx 指导教师:xxx摘要:
3、本设计是基于 AT89C51 单片机和 ADC0832 的自动浇花系统。本设计的电路部包含湿度采集和 AD 转换等主要功能。自动浇水系统设计的浇水局部是通过单片机程序设计浇水的上下限值与感应电路送入单片机的土壤湿度值相比拟,当低于下限值时,单片机输出一个信号控制浇水,高于上限值时再由单片机输出一个信号控制停止浇水。这样可以帮助人们与时地给心爱的盆花浇水。关键词:AT89C51;湿度的采集与显示; LEDDesign of potted flowerss automatic watering systemxxxxxxxxxTutor:xxxxxxAbstract:This design is t
4、he automatic watering system AT89C51 based on MCU and ADC0832. The design of the circuit contains the main functions of humidity acquisition and AD conversion. Watering part of automatic watering system design is through the upper and lower limits of microcontroller programming watering value and in
5、duction circuit into MCU soil moisture pared to the values, when the lower limit value, the output of the single chip a signal to control the watering, above the upper limit again by the MCU output a signal control stop watering. This water can help people in a timely manner to the beloved flower.Ke
6、yKey words:words:AT89C51 ;Humidity acquisition and display ; LED1 自动浇花器的研究现状现如今人们的生活质量不断提高。人们都喜欢在家里养养盆花,这样可以冶人们的情操,丰富人们的生活。同时盆花可以通过光合作用吸收二氧化碳,净化室空气,在有花木的地方空气中阴离子聚集较多,所以空气也特别清新,而且许多花木还可以吸收空气中的有害气体,因此,养盆花如今被许多人喜爱。word2 / 32给盆花浇水是否能做到适时与适量,是养花成败与否的关键。但是,在生活中人们总是会有没时间照顾的时候,比如工作学习太忙,旅游或者出差等。花草生长的问题大多数以上是
7、由花儿浇灌不与时引起的;好不容易种植很长时间的花草,因为浇水不与时或者长势不好,用来美化室环境的花草几乎成了“摆设。因此,我想设计一种可以给盆花土壤湿度进展检测,并且自动浇水的盆花自动浇水系统。2 系统设计的研究方法和手段本次毕业设计是设计一种单片机控制的自动浇水系统,它可以实现室盆花浇水的自动化系统。该系统可对土壤的湿度进展实时监控,并对盆花进展适时适量的浇水。其核心是单片机、湿度采集、显示电路以与浇水驱动电路构成的检测以与控制局部。主要研究土壤湿度与浇水量之间的关系、浇灌控制技术与设备系统的硬件、软件编程各个局部。该设计的检测局部单片机选用 AT89C51单片机,软件局部选用 C51 语言
8、编程。土壤湿度采集于显示电路可将检测到的土壤湿度模拟量放大转换成数字量并且通过单片机程序控制准确的将湿度分显示在 LCD 显示屏上,通过单片机的程序判断是否要给盆花浇水,如果需要浇水,如此单片机系统就会发出浇水信号,带动水泵开始浇水,假设不需要浇水,如此进展下一次循环检测。3 系统硬件简介3.1 单片机的最小化系统AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能CMOS8 位微处理器,俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的 MCS-51 指令集合输出管脚相兼容。由于将多功能
9、8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中,ALMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器,AT89C51 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价格低廉的方案。3.1.1 AT89C51 单片机的根本组成AT89C51 由一个 8 位的微处理器,128KB 片数据存储器 RAM,21 个特殊功能存放器 SFR,3KB 片程序存储器 Flash ROM,64KB 可寻址片外一编址的ROM,64KB 可寻址片外的 RAM,4 个 8 位并行 I/O 接口P0-P3,一个全双工通word3 / 32用异步串行接口 UART,两个 16 位的定时器、计数器,具有位操作功能的布尔处理机与
10、位寻址功能的五个中断源、两个优先级的中断控制系统以与片振荡器和时钟产生电路。其根本组成框图如图 3-1-1 所示。图 3-1-1 AT89C51 单片机的根本组成3.1.2 AT89C51 单片机的存储器 在单片机中,存储器分为程序存储器 ROM 和数据存储器 RAM,并且两个存储器是独立编址的。 AT89C51 单片机芯片配置有 8KB(0000H-1FFFH)的 Flash 程序存储器和256 字00H-FFH的数据存储器 RAM,根据需要可外扩到最大 64KB 的程序存储器和 64KB 的数据存储器,因此 AT89C51 的存储器结构可分为 4 个局部:片程序存储器、片外程序存储器、片数
11、据存储器和片外程序存储器。如如下图给出了 AT89C51 单片机的存储器分布空间。左侧框中为单片机自身提供的 8KBFlash 程序存储器和 256 字节数据存储器 RAM。右侧为可扩展的 64KB 的程序存储器 ROM 和 64KB 的数据存储器 RAM。word4 / 32图 3-1-2 存储器空间分布1程序存储器 AT89C51 的程序存储器由 ROM 构成,切断电源后程序是不会丢失的,它的作用是存储好编写好的程序中所用的常数,最大容量有64KB。2 数据存储器 它的作用是用来存放数据,运算中间结果,和带调试的程序等等。单片机自带的数据存储器 RAM 结构如图 2-4 所示,此字节单元
12、00H-FFH的低 128 字节00H-7FH单元为用户使用区,高 128 字节80H-FFH单元为特殊功能存放器 SFR 区。 片数据存储器的 00H-7FH 单元又划分为 3 块:00H-1FH 块是工作存放器所用;20-2FH 块是位寻址功能的单元区; 30H-3FH 是普通 RAM 区。工作存放器又分为 4 组,在当前的运行程序中只有一组是被激活的,谁被激活有程序状态存放器 PEW 的 RS1,RS0 两位决定。3.1.3 振荡电路和时钟 在 AT89C51 芯片部,有一个振荡电路和时钟发生器,引脚 XTAL1 和XTAL2 之间接入晶体振荡器和电容后构成部时钟方式。也可以使用外部振荡
13、器,由外部振荡器产生的信号直接加载到振荡器的输入端,作为CPU 的时钟源,称为外部时钟方式。采用外部时钟方式时,外部振荡器的输出信号接至XTAL1,XTAL2 悬空。两种方式的电路连接所示。大多数的单片机采用部时钟方式,本次设计亦然。word5 / 32在 AT89C51 单片机部,引脚 XTAL2 和引脚 XTAL1 连接着一个高增益反相放大器,XTAL1 引脚是反相放大器的输入端, XTAL2 引脚是反相放大器的输出端。 芯片部的时钟发生器是一个二分频触发器,振荡器的输出fosc 为其输入,输出为两相时钟信号 (状态时钟信号),频率为振荡器输出信号频率fosc 的二分之一。3.2 LCD1
14、602 简介3.2.1 LCD1602 的根本参数与引脚功能LCD1602 液晶显示器具有功耗低、体积小,超薄轻巧等优点,同时可以显示字母、数字符号以与中文字符,显示的容十分丰富。它还分为带背光和不带背光两种,基控制器大局部为 HD44780,带背光的比不带背光的厚,是否带背光在应用中并无差异,两者尺寸差异如图 3-2-1 所示。图 3-2-1 LCD1602 结构图LCD1602 主要技术参数: 容量:162 个字符工作电流:2.0mA(5.0V)字符尺寸:2.954.35(WH)mm引脚功能说明:引脚接口说明表 3-2-1 word6 / 32编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地
15、9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极第 1 脚:VSS 为地电源。第 2 脚:VDD 接 5V 正电源。第 3 脚:VL 为液晶显示器比照度调整端,接正电源时比照度最弱,接地时比照度最高,比照度过高时会产生“鬼影,使用时可以通过一个 10K 的电位器调整比照度。第 4 脚:RS 为存放器选择,高电平时选择数据存放器、低电平时选择指令存放器。第 5 脚:R/W 为读写信号线,高电平时进展读操作,低电平时进展写操作。当RS
16、 和 R/W 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址,当 RS 为低电平 R/W 为高电平时可以读忙信号,当 RS 为高电平 R/W 为低电平时可以写入数据。第 6 脚:E 端为使能端当 E 端由高电平跳变成低电平时,液晶模块执行命令。第 714 脚:D0D7 为 8 位双向数据线。第 15 脚:背光源正极。第 16 脚:背光源负极。LCD1602 的一般初始化复位过程:延时 15mS写指令 38H不检测忙信号延时 5mSword7 / 32写指令 38H不检测忙信号延时 5mS写指令 38H不检测忙信号以后每次写指令、读/写数据操作均需要检测忙信号写指令 38H:显示模式设置写指令 08H:
17、显示关闭写指令 01H:显示清屏写指令 06H:显示光标移动设置写指令 0CH:显示开与光标设置3.2.2 显示模块采用 1602 液晶显示接口电路图 3-2-2 1602 液晶显示接口3.3 ADC0832 的简介ADC0832 其实就是美国国家半导体公司生产的 CMOS 工艺 8 通道,8 位逐次逼近式 A/D 模数转换器。其部有一个 8 通道多路开关,它可以根据地址码锁存译码后的信号,只选通 8 路模拟输入信号中的一个进展 A/D 转换。是目前国应用最广泛的 8 位通用 A/D 芯片。图 3-3 ADC0832 引脚图word8 / 323.3.1 ADC 静态特性ADC 的静态特性是指
18、其与时间特性无关的特性,主要包括以下几类:1) 分辨率ADC 的分辨率定位为二进制末位变化 1 所需的最小输入电压与参考电压的比值,即 ADC 能够分辨的最小的模拟量的变化。2) 量化误差量化电平定义为满量程电压或满度信号值UFSR 与 2 的 N 次幂的比值,其中 N 位被数字化的数字信号的二进制位数。量化电平一般用 Q 表示。3) 全输入围和动态围全输入围是指允许输入模拟信号的最大值与最小值之差;动态围是指全输入围与 ADC 最小可分辨的量值之比。4) 偏置误差和增益误差ADC 的偏置误差定义为使最低位被置成“1状态时 ADC 的输入电压与理论上使最低位被置成“1状态时的输入电压之差。当偏
19、置误差高速为零之后,输出为全 1 时对应的实际输入电压与理想输入电压之差。3.3.2 ADC 动态特性高速 ADC 的动态特性是指输入为交变简谐信号时的性能技术指标,它是与ADC 的操作速度有关的特性。其主要技术指标如下:1) 转换时间、采集时间转换时间是指从信号开始转换到可获得完整的信号输出所用的时间,它是高速 ADC 的一项重要指标。采集时间是指采样保持电路在采样模式下能够保证其在随之到来的保持模式输出在采样保持转换时,相对该时刻存在的输入电平之间的误差将会限制在一定的误差围所需的时间。2) 频率响应它是冲击响应的傅立叶变换,其最优表达方式是幅频与相频曲线,从系统辨识的角度看这是在频域对
20、ADC 动态线性特性的非参数模型描述。3) 动态积分非线性误差和动态微分非线性误差word9 / 32动态积分非线性误差INL定义为在动态情况下一般输入信号为正弦信号,ADC 实际转换特性曲线之间的最大偏差。每个数码的偏差都是由那个数码的中心值来度量的。动态微分非线性误差DNL定义为在动态情况下一般输入信号为正弦信号,ADC 实际转换特性的码宽1LSB与理想代码宽度之间的最大偏差,单位为 LSB。为了保证 ADC 不失码,通常规定在 25oC 时最大 DNL 为 1/2LSB。4) 信噪比、信噪失真比和有效位数信噪比SNR是信号电平的有效值与各种噪声包括量化噪声、热噪声、白噪声等有效值之比的分
21、贝数。其号是指基波分量的有效值,噪声指奈奎斯特频率以下的全部非基波分量的有效值除谐波分量和直流分量外。5) 小信号带宽和全功率带宽ADC 的模拟带宽是指输入扫描频率基波在 ADC 输出端用 FFT 分析得到的基波频谱下降到 3dB 处的带宽不考虑谐波失真和噪声影响。根据输入信号幅值不同,模拟带宽又可以分为小信号带宽SSBW,一般指 1/10 满量程和全功率带宽FPBW,指满量程。3.3.3 ADC 性能测试ADC 测试方法主要有两种:模拟方法和数字方法。前者是将 A/D 采集的数字信号经 D/A 转换位模拟信号再用传统的测试方法对其进展测试,优点是易于理解,缺点是许多 A/D 采集卡本身不带
22、D/A,即或有,D/A 的性能也将影响 A/D指标的测试。 3.3.4 常用 ADC 芯片概述A/D 转换器是用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量。模拟量可以是电压、电流等电信号,也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号。但在 A/D 转换之前,输入到 A/D 转换器的输入信号一定要经各种传感器把各种物理量转换成电压信号。3.3.5 ADC0832 模数转换原理与主要技术指标ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种 8 位分辨率、双通道 A/D转换芯片。其部有一个 8 通道多路开关,它能够根据地址码锁存译码后的信word10 / 32号,只选通 8 路模拟输入信号中的任何一个进展
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 自动 浇花 系统 设计 毕业论文

链接地址:https://www.desk33.com/p-19272.html