自動澆水系統(tǒng)設(shè)計

1、畢 業(yè) 論 文 設(shè) 計 題 目 自動澆水系統(tǒng)的設(shè)計學(xué)生姓名 學(xué)號 所在院(系) 物理與電信工程學(xué)院 專業(yè)班級 電子083 指導(dǎo)教師 2012年6月5日畢業(yè)論文設(shè)計任務(wù)書院(系) 物理與電信工程學(xué)院 專業(yè)班級 電子083 學(xué)生姓名 一、畢業(yè)論文設(shè)計題目 盆花自動澆水系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) 二、畢業(yè)論文設(shè)計工作自_2012_年_2 _月_27_日 起至_2012 _年 6 月_15 日止三、畢業(yè)論文設(shè)計進(jìn)行地點: 電子信息工程系實驗室 四、畢業(yè)論文設(shè)計的內(nèi)容要求： 本課題要求設(shè)計一個盆花自動澆水系統(tǒng)，要求：1.實現(xiàn)濕度的顯示；2.配合使雨水檢測器，即使你設(shè)定的澆水時間天突然下雨了，澆水控制器就會自動關(guān)閥停

2、止?jié)菜?3.每天可設(shè)定八次定時澆水選擇，每次為1分鐘至9小時59分，也可以根據(jù)需要的時間設(shè)計； 4.采用電機(jī)閥技術(shù)，澆水自動控制器不受水壓影響，而且不易受水質(zhì)影響和堵塞。 解決途徑：用51系列單片機(jī)作為主控芯片，配合溫、濕度傳感器、雨水檢測器以及對應(yīng)的測量電路完成對環(huán)境的檢測，驅(qū)動數(shù)碼管或LCD進(jìn)行溫、濕度顯示，驅(qū)動澆水裝置實現(xiàn)自動澆水。 主要任務(wù)：進(jìn)行硬件電路設(shè)計和軟件程序的編寫調(diào)試，燒錄程序并完成系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，最后撰寫畢業(yè)設(shè)計論文。 進(jìn)度安排： 2月27日-3月30日：查閱資料及方案論證 4月2日-5月11日：編寫軟件、調(diào)試運行及單元電路調(diào)試 5月14日-5月25日：整體聯(lián)調(diào) 5月28日-6

3、月8日：整理數(shù)據(jù)及撰寫論文 6月11日-6月15日：準(zhǔn)備答辯 指 導(dǎo) 教 師 系(教 研 室) 應(yīng)用電子技術(shù)教研室 系(教研室)主任簽名 批準(zhǔn)日期 接受論文 (設(shè)計)任務(wù)開始執(zhí)行日期 學(xué)生簽名 盆花自動澆水系統(tǒng)的設(shè)計摘要本設(shè)計主要的內(nèi)容是土壤濕度檢測電路的設(shè)計與制作。該電路的工作原理是由AT89C51單片機(jī)和ADC0809組成系統(tǒng)的核心部分，濕度傳感器將采集到的數(shù)據(jù)直接傳送到ADC0809的IN端作為輸入的模擬信號。選用濕度傳感器和AD轉(zhuǎn)換，電路內(nèi)部包含有濕度采集、AD轉(zhuǎn)換、單片機(jī)譯碼顯示等功能。單片機(jī)需要采集數(shù)據(jù)時，發(fā)出指令啟動A/D轉(zhuǎn)換器工作，ADC0809根據(jù)送來的地址信號選通IN3通道

4、，然后對輸入的模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束時，EOC輸出高電平，通知單片機(jī)可以讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，單片機(jī)通過調(diào)用中斷程序，讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。最后，單片機(jī)把采集到的濕度數(shù)據(jù)經(jīng)過軟件程序處理后送到LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示。自動澆水系統(tǒng)設(shè)計為智能和手動兩個部分：智能澆水部分是通過單片機(jī)程序設(shè)計澆水的上下限值與感應(yīng)電路送入單片機(jī)的土壤濕度值相比較，當(dāng)?shù)陀谙孪拗禃r，單片機(jī)輸出一個信號控制澆水，高于上限值時再由單片機(jī)輸出一個信號控制停止?jié)菜?手動部分是由通過關(guān)閉單片機(jī)電源，由外圍電路供電進(jìn)行澆灌、關(guān)鍵詞AT89C51 干濕度的采集與顯示 LEDDesign of potted flowerss automatic w

5、atering system(Grade 08,Class 3,Major electronics and information engineering ，School of physics and Abstract the design of potted plant automatic watering system includes soil temperature and humidity acquisition and display, and the counter setting and display and alarm two parts water. Soil tempe

6、rature and humidity acquisition and display part, and comprises a soil temperature and humidity acquisition and display, automatic watering system. Soil temperature and humidity acquisition and display in ADC0809is connected with two potentiometers as an induction circuit, the collected soil tempera

7、ture and humidity value is send to the AT89C51 single chip, then by its transmission to the LCD screen display. Automatic watering system design for intelligent and manual two parts: intelligent watering section through the MCU programming watering the upper limit and the lower limit and the inducti

8、on circuit into the microcontroller 's soil humidity value are compared, when less than the lower limit value, the MCU output a signal to control the watering, high in the upper limit value by the microcontroller output a signal control stop watering; manual part is composed of single-chip digit

9、al tube into the month and day from real time, through the software programmed timing watering time.Key words ：AT89C51 temperature and humidity acquisition in the display counter LED 引言1 選題的目的和意義隨著社會的進(jìn)步，人們的生活質(zhì)量越來越高。在家里養(yǎng)養(yǎng)盆花可以陶冶情操，豐富生活。同時盆花可以通過光合作用吸收二氧化碳，凈化室內(nèi)空氣，在有花木的地方空氣中陰離子聚集較多，所以空氣也特別清新，而且許多花木還可以吸收空

10、氣中的有害氣體，因此，養(yǎng)盆花如今被許多人喜愛。盆花澆水量是否能做到適時適量，是養(yǎng)花成敗的關(guān)鍵。但是，在生活中人們總是會有無暇顧及的時候，比如工作太忙，或者出差、旅游等?；ú萆L問題80%以上是由花兒澆灌問題引起的；好不容易種植幾個月的花草，因為澆水不及時，長勢不好，用來美化環(huán)境的花草幾乎成了“雞肋”；不種植吧，家里沒有綠色襯托，感覺沒有生機(jī)；保留吧，花草長得不夠旺盛，還影響家庭裝飾效果。雖然市場上有賣盆花自動澆水器，但價格十分昂貴，并且大多只能設(shè)定一個定時澆水的時間，很難做到給盆花自動適時適量澆水。夜有較經(jīng)濟(jì)的盆花缺水報警器，可以提醒人們及時的給盆花澆水?？墒沁@種報警器只能報警，澆水還需要人們

11、親自動手。當(dāng)家里無人時，即使報警也無人澆水，就起不到應(yīng)有的作用了。因此，我想設(shè)計一種集盆花土壤濕度檢測，自動澆水以及蓄水箱自動供水于一體的盆花自動澆水系統(tǒng)。讓人們無暇顧及時也能得到及時的澆灌。2 自動澆水器的誕生背景及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀微噴系統(tǒng)是近幾年利用國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)組裝的新型灌溉設(shè)施，主要是利用水流通過管道系統(tǒng)以一定速度從特制的噴頭噴出，在空氣中分散成細(xì)小的水滴著落在花草植物。作物及周圍的地面上，從而達(dá)到及時補(bǔ)充水分的目的。該系統(tǒng)具有用水量少、沖擊力小的灌溉特性，適用于栽培密度大、植被柔軟細(xì)嫩的植物。自動澆水器的誕生時隨著人們生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快而誕生的一種懶人園藝用品。它把微噴的概

12、念應(yīng)有家庭盆花澆灌中，通過相應(yīng)地改進(jìn)，達(dá)到合理給盆花自動澆水的目的。早在很多年前，國外就已經(jīng)開始普及，國內(nèi)實用的電子類自動澆水器多數(shù)從國外進(jìn)口的，價格昂貴，但質(zhì)量比較可靠。不過這不太適用于國內(nèi)，目前國內(nèi)外比較流行的是玻璃制作的自動澆水器。這種類型的澆水器多數(shù)在我國山西和浙江一帶生產(chǎn)的，價格比較低廉，實用性沒有電子類自動澆水器好。隨著國內(nèi)居民消費水平和生活質(zhì)量的提高，居家園藝市場異?；鸨怯捎谏罟?jié)奏加快，種花容易養(yǎng)花難，澆水問題就暴露出來，因此國內(nèi)上加已經(jīng)看到了這種需求潛力。目前這類小居家用品的廠家主要集中在廣東，上海，浙江一帶。現(xiàn)在市場上所出售的自動澆水器主要有電子類自動澆水器和玻璃、陶

13、瓷類自動澆水器。1） 電子類自動澆水器電子類自動澆水器又叫時控噴淋裝置，系統(tǒng)構(gòu)成為：主機(jī)（或者）、主管（可以是花園管也可以是七分之四毫米的微噴淋管）、分水接頭（3通、4通、5通、6通、分水器）、副管（五分之三毫米）噴淋管（霧化噴頭、旋轉(zhuǎn)噴頭、折射霧化噴頭等）。電子類自動澆水器根據(jù)電源的不同分為交流電自動澆水器和電池自動澆水器兩種?？刂破鞯囊话阈阅苡校弘姶砰y控制；智能時控電路、微電腦芯片控制；適用電源為AC220V/50Hz;最適水壓0.3-0.6Mpa;待機(jī)功率（4VA，澆水時小于12VA）；可控制連續(xù)作業(yè)時間試1分鐘至168個小時；可每天自動完成十次以上澆水作業(yè)，可每天、隔天、隔多天自動循環(huán)

14、進(jìn)行澆水，手動自動兩用；每天計時誤差小于正負(fù)3秒；電器適應(yīng)環(huán)境溫度為-1050攝氏度；相對濕度小于90%RH。2)玻璃、陶瓷類自動澆水器玻璃陶瓷類自動澆水器又叫自動滲水裝置，它由本身材質(zhì)的物理結(jié)構(gòu)構(gòu)成，根據(jù)器具的物理滲水原理完成自動澆灌，當(dāng)自動澆水器內(nèi)部存水，自身形成一定的壓力，當(dāng)遇到干燥的土壤，水就會自上而下的流出，當(dāng)土壤濕潤以后，會形成一個堵塞壓力，從而導(dǎo)致水流速度變慢或者停止。器具工藝不同，效果也不一樣，當(dāng)然也因土壤的疏松情況決定器具內(nèi)水流的速度。當(dāng)前傳感器技術(shù)與單片機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，其應(yīng)用逐步由工業(yè)、軍事等領(lǐng)域向其它領(lǐng)域滲透，已經(jīng)和我們的日常生活息息相關(guān)。而且智能家居概念也越來越受到人們

15、的推崇，因此，微電腦控制的電子類自動澆水系統(tǒng)有很好的發(fā)展前景。3畢業(yè)設(shè)計所采用的研究方法和手段本次畢業(yè)設(shè)計是設(shè)計一種單片機(jī)控制的自動澆水系統(tǒng)，實現(xiàn)室內(nèi)盆花澆水的自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)可對土壤的濕度進(jìn)行監(jiān)控，并對作物進(jìn)行適時適量的澆水。其核心是單片機(jī)和溫濕度采集和顯示電路以及澆水驅(qū)動電路構(gòu)成的檢測控制部分。主要研究土壤濕度與澆水量之間的關(guān)系、澆灌控制技術(shù)及設(shè)備系統(tǒng)的硬件、軟件編程各個部分。檢測部分，單片機(jī)選用AT89C51單片機(jī)，軟件選用C51語言編程。土壤溫濕度采集于顯示電路可將檢測到的土壤溫濕度模擬量放大轉(zhuǎn)換成數(shù)字量通過單片機(jī)內(nèi)程序控制精確的將溫度與濕度分別顯示在LCD顯示屏上，同時把程序發(fā)給另

16、外一塊單片機(jī)，通過單片機(jī)內(nèi)的中斷服務(wù)程序判斷是否要給盆花澆水，若需澆水，則單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)出澆水信號，開始澆水，若不需要澆水，則進(jìn)行下一次循環(huán)檢測。在澆水系統(tǒng)中也同時設(shè)計一個定時澆水部分，通過按鍵開關(guān)設(shè)置不同的澆水時間段，在時間段以內(nèi)時，單片機(jī)驅(qū)動澆水系統(tǒng)，開始澆水，如不在時間段內(nèi)，則不澆水。目錄1 AT89C5111.1 AT89C51的簡介11.2 AT89C51單片機(jī)的基本組成11.3 AT89C51主要特性：21.4 AT89C51的管腳說明21.5 AT89C51單片機(jī)的存儲器41.6 振蕩電路和時鐘51.7 AT89C51的中斷系統(tǒng)61.7.1 中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和中斷控制61.7.2 中斷

17、響應(yīng)過程81.8 定時器/計數(shù)器81.8.1 定時器/計數(shù)器0和1簡介81.8.2 與定時器/計數(shù)器0和1相關(guān)的特殊功能寄存器92.LED數(shù)碼管顯示112.1 LED顯示器的簡介113 ADC0809133.1 ADC0809的簡介133.2 ADC0809引腳圖133.3 ADC0809的主要特性143.4 ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)143.5 ADC0809的工作過程154盆花自動澆水系統(tǒng)的設(shè)計184.1 土壤溫濕度采集與顯示184.1.1 硬件電路設(shè)計184.1.2具體的土壤溫濕度采集于顯示系統(tǒng)硬件電路184.1.3系統(tǒng)軟件設(shè)計194.2定時器部分224.2.1按鍵開關(guān)操作簡介224.2.

18、2定時器部分硬件電路設(shè)計234.2.3.定時器部分硬件電路235 總結(jié)246 致謝257 參考文獻(xiàn)268 附錄27附錄A Protues仿真圖271 AT89C511.1 AT89C51的簡介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集合輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ALMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高

19、且廉價的方案。1.2 AT89C51單片機(jī)的基本組成AT89C51由一個8位的微處理器，128KB片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM,21個特殊功能寄存器SFR，3KB片內(nèi)程序存儲器Flash ROM,64KB可尋址片內(nèi)外一編址的ROM，64KB可尋址片外的RAM,4個8位并行I/O接口（P0-P3），一個全雙工通用異步串行接口UART，兩個16位的定時器、計數(shù)器，具有位操作功能的布爾處理機(jī)及位尋址功能的五個中斷源、兩個優(yōu)先級的中斷控制系統(tǒng)以及片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路。其基本組成框圖如圖1.1所示。圖1.1 AT89C51單片機(jī)的基本組成1.3 AT89C51主要特性：（1） 與MCS-51兼容（2） 4K

20、字節(jié)可編程閃爍存儲器（3） 壽命：1000寫、擦循環(huán)（4） 數(shù)據(jù)保留時間：10年（5） 全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz（6） 三級程序存儲器鎖定（7） 128*8位內(nèi)部RAM（8） 32可編程I/O線（9） 兩個16位定時器、計數(shù)器（10） 5個中斷源（11） 可編程串行通道（12） 低功耗的閑置和掉電模式（13） 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路1.4 AT89C51的管腳說明AT89C51的引腳圖如圖1.2所示。各引腳的具體說明如下：VCC：供電電壓GND:接地 P0口 ：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)

21、據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須接上拉電阻。 P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為低八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳

22、被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： 各口管腳 備

23、選功能 P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（記時器0外部輸入） P3.5 T1（記時器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈

24、沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序

25、存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。圖1.2 AT89C51的引腳圖1.5 AT89C51單片機(jī)的存儲器 在單片機(jī)中，存儲器分為程序存儲器ROM和數(shù)據(jù)存儲器RAM，并且兩個存儲器是獨立編址的。 AT89C51單片機(jī)芯片內(nèi)配置有8KB(0000H-1FFFH)的Flash程序存儲器和256字（00H-FFH）的數(shù)據(jù)存儲器RAM，根據(jù)需要可外擴(kuò)到最大64KB的程序存儲器和64K

26、B的數(shù)據(jù)存儲器，因此AT89C51的存儲器結(jié)構(gòu)可分為4個部分：片內(nèi)程序存儲器、片外程序存儲器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器和片外程序存儲器。如果以最小系統(tǒng)使用單片機(jī)，即不擴(kuò)展，則AT89C51的存儲器結(jié)構(gòu)就較簡單：只有單片機(jī)自身提供的8Flash程序存儲器和256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器RAM。圖1.3給出了AT89C51單片機(jī)的存儲器分布空間。左側(cè)框中為單片機(jī)自身提供的8KBFlash程序存儲器和256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器RAM。右側(cè)為可擴(kuò)展的64KB的程序存儲器ROM和64KB的數(shù)據(jù)存儲器RAM。 圖1.3存儲器空間分布（1） 程序存儲器AT89C51單片機(jī)出廠時片內(nèi)已帶有8KB的Flash程序存儲器，使用時，引腳/E

27、A要按高電平（5V），這時，復(fù)位后CPU從片內(nèi)ROM區(qū)0000H單元開始讀取指令代碼，一直運行到1FFFH單元，如果外部擴(kuò)展有程序存儲器ROM，則CPU會自動轉(zhuǎn)移到片外ROM空間2000H-FFFH讀取指令代碼。（2） 數(shù)據(jù)存儲器 AT89C51單片機(jī)出廠時片內(nèi)已帶有256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器RAM，如果不夠用，可以在片外擴(kuò)展，最多可擴(kuò)展64KB RAM. 單片機(jī)自帶的數(shù)據(jù)存儲器RAM結(jié)構(gòu)如圖2-4所示，此字節(jié)單元（00H-FFH）的低128字節(jié)（00H-7FH）單元為用戶使用區(qū)，高128字節(jié)（80H-FFH）單元為特殊功能寄存器SFR區(qū)。 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器的00H-7FH單元又劃分為3塊：00H-

28、1FH塊是工作寄存器所用；20-2FH塊是位尋址功能的單元區(qū)；30H-3FH是普通RAM區(qū)。工作寄存器又分為4組，在當(dāng)前的運行程序中只有一組是被激活的，誰被激活有程序狀態(tài)寄存器PEW的RS1，RS0兩位決定。1.6 振蕩電路和時鐘 在AT89C51芯片內(nèi)部，有一個振蕩電路和時鐘發(fā)生器，引腳XTAL1和XTAL2之間接入晶體振蕩器和電容后構(gòu)成內(nèi)部時鐘方式。也可以使用外部振蕩器，由外部振蕩器產(chǎn)生的信號直接加載到振蕩器的輸入端，作為CPU的時鐘源，稱為外部時鐘方式。采用外部時鐘方式時，外部振蕩器的輸出信號接至XTAL1，XTAL2懸空。兩種方式的電路連接圖1.6所示。大多數(shù)的單片機(jī)采用內(nèi)部時鐘方式，

29、本次設(shè)計亦然。 在AT89C51單片機(jī)內(nèi)部，引腳XTAL2和引腳XTAL1連接著一個高增益反相放大器，XTAL1引腳是反相放大器的輸入端，XTAL2引腳是反相放大器的輸出端。 芯片內(nèi)部的時鐘發(fā)生器是一個二分頻觸發(fā)器，振蕩器的輸出fosc為其輸入，輸出為兩相時鐘信號(狀態(tài)時鐘信號)，頻率為振蕩器輸出信號頻率fosc的二分之一。狀態(tài)時鐘經(jīng)三分頻后為低字節(jié)地址鎖存信號ALE，頻率為振蕩器輸出信號頻率fosc的六分之一，經(jīng)六分頻后為機(jī)器周期信號，頻率為fosc/12。C1，C2一般取20-30pF的陶瓷電容器。圖1.4 AT89C51振蕩器的連接方式1.7 AT89C51的中斷系統(tǒng)為了提高系統(tǒng)的工作效

30、率，AT89C51單片機(jī)設(shè)置了中斷系統(tǒng)，采用中斷方式與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。所謂“中斷”，是指單片機(jī)在執(zhí)行某一段程序的過程中，由于某種原因（如異常情況或特殊請求），單片機(jī)暫時中止正在執(zhí)行的程序，而去執(zhí)行相應(yīng)的處理程序，待處理結(jié)束后，再返回到被打斷的程序除，繼續(xù)執(zhí)行原程序的過程。1.7.1 中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和中斷控制 AT89C51有六個固定的可屏蔽中斷源，分別是三個片內(nèi)定時器/計數(shù)器溢出中斷TF0、TF1和TF2，兩個外部中斷/INT0(P3.2)和/INT1(P3.3)，一個片內(nèi)串行口中斷T1或RI。6個中斷源有兩個中斷優(yōu)先級，可形成中斷嵌套。它們在程序存儲器中各有固定的中斷入口地址，由此進(jìn)入相應(yīng)的

31、中斷服務(wù)程序。引起6個中斷源的符號、名稱及產(chǎn)生的條件如下：/INT0：外部中斷0，由P3.2端口線引入，低電平或下降沿引起；/INT1：外部中斷1，由P3.3端口線引入，低電平或下降沿引起；T0：定時器/計數(shù)器0中斷，由T0記滿回零引起；T1：定時器/計數(shù)器1中斷，由T1記滿回零引起；T1/RI：串行口I/O中斷，串行口完成一幀字符發(fā)送/接收后引起中斷；T2：定時器/計數(shù)器2中斷，由T2記滿回零引起。 在本次設(shè)計中采用了定時器/計數(shù)器0中斷，它的中斷控制寄存器包括定時器/計數(shù)器0、1控制寄存器TCON和中斷允許控制寄存器IE。（1） 定時器控制寄存器TCONTCON是定時器/計數(shù)器和外部中斷兩

32、者合用的一個可尋址的特殊功能寄存器，它的格式如下： D7D6D5D4D3D2D1D0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0各控制位定義如下：TF1：定時器/計數(shù)器1溢出中斷請求標(biāo)志位。當(dāng)定時器/計數(shù)器1計數(shù)產(chǎn)生溢出時，由內(nèi)部硬件置位TF1，向CPU響應(yīng)中斷并轉(zhuǎn)向該中斷服務(wù)程序執(zhí)行時，由硬件內(nèi)部自動TF1清0。TR1：定時器/計數(shù)器1啟動/停止位。由軟件置位/復(fù)位控制位/計數(shù)器1的啟動或停止計數(shù)。TF0：定時器/計數(shù)器0溢出中斷請求標(biāo)志位。當(dāng)定時器/計數(shù)器0計數(shù)產(chǎn)生溢出時，由內(nèi)部硬件置位TF0，向CPU響應(yīng)中斷并轉(zhuǎn)向該中斷服務(wù)程序執(zhí)行時，由硬件內(nèi)部自動TF1清0.TR0:定時器/計數(shù)器

33、0啟動/停止位。由軟件置位/復(fù)位控制定時器/計數(shù)器0的啟動或停止計數(shù)。IE1：外部中斷請求標(biāo)志位。當(dāng)CPU檢測到INT0低電平或下降沿且IT1=1時，由內(nèi)部硬件置位IE1標(biāo)志位（IE=1）向CPU請求中斷，當(dāng)CPU響應(yīng)中斷并轉(zhuǎn)向該中斷服務(wù)程序執(zhí)行時，由硬件內(nèi)部將IE1清0。 IE0：外部中斷請求標(biāo)志位。當(dāng)CPU檢測到INT0低電平或下降沿且IT0=1時，由內(nèi)部硬件置位IE0標(biāo)志位（IE0=1）向CPU請求中斷，當(dāng)CPU響應(yīng)中斷并轉(zhuǎn)向該中斷服務(wù)程序執(zhí)行時，由硬件內(nèi)部將TE0清0。 IT1：用軟件置位/復(fù)位IT1來選擇外部中斷INT1是下降沿觸發(fā)還是電平觸發(fā)中斷請求。當(dāng)IT1置1時，則外部中斷IN

34、T1為下降沿觸發(fā)中斷請求，即INT1端口由前一個機(jī)器周期的高電平跳變?yōu)橄乱粋€機(jī)器周期的低電平，則觸發(fā)中斷請求；當(dāng)IT1復(fù)位清0，則INT1的低電平觸發(fā)中斷請求。 IT0:由軟件置位/復(fù)位IT0來選擇外部中斷INT0是下降沿觸發(fā)還是低電平觸發(fā)中斷請求，其控制原理同IT1。（1） 中斷允許控制寄存器中斷允許控制寄存器IE的格式如下：D7D6D5D4D3D2D1D0EAET2ESET1EX1ET0EX0各控制定義如下：EA：中斷總控制位，EA=1。CPU開中斷，它是CPU是否響應(yīng)中斷的前提，在此前提下，如果某中斷源的中斷允許置位1，才能響應(yīng)應(yīng)該中斷源的中斷請求。如果EA=0，無論哪個中斷源有請求，C

35、PU都不予回應(yīng)。ET2：定時器/計數(shù)器T2中斷控制位，ET2=1，允許T2計數(shù)溢出中斷；ET=2，禁止T2中斷。ES：串行口中斷控制位，ES=1，允許串行口發(fā)送/接受中斷；ES=0禁止串行口中斷。ET1：定時器/計數(shù)器T1中斷控制位，ET1=1，允許T1計數(shù)溢出中斷；ET1=0，禁止T1中斷。EX1：外部中斷1控制位，EX1=1，允許中斷；EX=0，禁止外部中斷1中斷。ET0：定時器/計數(shù)器T0中斷控制位，ET0=1，允許T0計數(shù)溢出中斷；ET0=0，禁止T0中斷。EX0：外部中斷0控制位，EX0=1，允許中斷；EX0=0,禁止外部中斷0中斷。1.7.2 中斷響應(yīng)過程CPU中斷處理從響應(yīng)中斷、

36、控制程序轉(zhuǎn)向?qū)?yīng)的中斷矢量地址入口處執(zhí)行中斷服務(wù)程序，到執(zhí)行返回（RET1）指令為止。中斷響應(yīng)可分為以下幾個步驟：（1）保護(hù)斷點，即保存下一個將要執(zhí)行的指令的地址，把這個地址送入堆棧。（2）尋找中斷入口，根據(jù)6個不同的中斷源所產(chǎn)生的中斷，中斷系統(tǒng)必須能夠正確地識別中斷源，查找6個不同的入口地址。以上工作是由單片機(jī)自動完成的，與編程者無關(guān)。在6個入口地址處存放有中斷處理程序。（2） 執(zhí)行中斷處理程序。（4）中斷返回：執(zhí)行完中斷指令后，從中斷處返回到朱程序，繼續(xù)執(zhí)行。1.8 定時器/計數(shù)器AT89C51單片機(jī)內(nèi)部設(shè)有兩個16位可編程定時器/計數(shù)器，即定時器/計數(shù)器0和定時器/計數(shù)器1。除此之外還有

37、一個可編程定時器/計數(shù)器2。1.8.1 定時器/計數(shù)器0和1簡介定時器/計數(shù)器0和1內(nèi)部有一個計數(shù)寄存器（THx和TLx），它實際上是一個累加寄存器加1計數(shù)。定時器和計數(shù)器共用這個寄存器，但定時器/計數(shù)器同一時刻只能工作在其中一種方式下，不可能既工作在定時器方式，同時又工作在計數(shù)器方式。這兩個工作方式的根本區(qū)別是在于計數(shù)脈沖的來源不同。工作在定時器方式時，對振蕩器12分頻的脈沖計數(shù)，即每過一個機(jī)器周期（1個機(jī)器周期在時間上和12個振蕩周期的時間相等），計數(shù)寄存器中的值就加1。工作在計數(shù)器方式時，計數(shù)器不是來自內(nèi)部的機(jī)器周期，而是來自外部輸入。對定時器/計數(shù)器0、定時器/計數(shù)器1，計數(shù)脈沖分別來

38、自T0、T1引腳。當(dāng)這些引腳上輸入的信號產(chǎn)生高電平至低電平的負(fù)跳變時，計數(shù)器寄存器的值就加1。單片機(jī)每個機(jī)器周期都要對對外部輸入進(jìn)行采樣，如果在第一個周期，即第三個機(jī)器周期計數(shù)寄存器的值才增加1。1.8.2 與定時器/計數(shù)器0和1相關(guān)的特殊功能寄存器（1）計數(shù)器寄存器TH0、TL0和TH1、TL1計數(shù)寄存器是16位的，再啟動定時器時需要對它設(shè)定初始值。THx是計數(shù)器寄存器的高8位，THx是計數(shù)寄存器的低8位。TH0、TL0對應(yīng)T/C0，TH1，TL1對應(yīng)T/C1。（2） 定時器/計數(shù)器控制寄存器TCON的格式如下：TF1TR1TF0TR1IE1IT1IE0IT0TF1為T/C1的溢出標(biāo)志，溢出

39、時由硬件置1，進(jìn)入中斷后又由硬件自動清0。TR1為T/C1的啟動和停止位，由軟件控制。置1時啟動T/C1；清0時停止T/C1。TF0和TR0的功能和使用方法以TF1、TR1類似，只是它們針對的是T/C0.(3)定時器/計數(shù)器方式控制寄存器TMOD定時器/計數(shù)器方式控制寄存器TMOD的格式如下所示。它的控制位都是由軟件控制的，其中高4位是針對T/C1的，低4位是針對T/C0的，其功能和使用方法相似。GATEM1M0GATEM1M0現(xiàn)在以T/C0來說明各控制位的使用方法：GATE是一個選通位，當(dāng)GATE位置1時，T/C0受到雙重控制，只有/INT0為高電平且TR0位置1是T/C0才開始工作，當(dāng)GA

40、TE位清0時，T/C0僅受到TR0的控制。C/T用來選擇工作在定時器方式還是計數(shù)器方式。當(dāng)該位置1時工作在計數(shù)器方式，清0時工作在定時器方式。M1和M0聯(lián)合起來用于選擇操作模式，一共有四種操作模式，如表所示。表1.1 定時器/計數(shù)器的四種模式M1M0操作模式計數(shù)器配置00模式013位計數(shù)器10模式2自動重轉(zhuǎn)載的8位計數(shù)器10模式2自動重轉(zhuǎn)載的8位計數(shù)器11模式3T0分為兩個8位計數(shù)器，T1停止計數(shù)2 LED數(shù)碼管顯示2.1 數(shù)碼管介紹數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯

41、示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管； 按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮，當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。2.3.1 數(shù)碼管概述圖5：數(shù)碼管數(shù)碼顯示器是一

42、種由LED發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件，它使用了8個Led發(fā)光二極管，其中七個用于顯示字符，一個顯示小數(shù)點，所以通稱為七段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器。4位一體數(shù)碼管，其內(nèi)部段已連接好，引腳如圖所示（數(shù)碼管的正面朝自己，小數(shù)點在下方）。a、b、c、d、e、f、g、dp為段引腳，S1、S2、S3、S4分別表示四個數(shù)碼管的位。3 ADC08093.1 ADC0809的簡介ADC0809其實就是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的8位通

43、用A/D芯片。3.2 ADC0809引腳圖圖3.1 ADC0809引腳圖ADC0809主要信號引腳的功能說明如下： IN7IN0模擬量輸入通道 ALE地址鎖存允許信號。對應(yīng)ALE上跳沿，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。START轉(zhuǎn)換啟動信號。START上升沿時，復(fù)位ADC0809；START下降沿時啟動芯片，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START 應(yīng)保持 低電平。本信號有時簡寫為ST.A、B、C地址線。 通道端口選擇線，A為低地址，C為高地址，引腳圖中為ADDA，ADDB和ADDC。其地址狀態(tài)與通道對應(yīng)關(guān)系見表1。CLK時鐘信號。ADC0809的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外

44、界提供，因此有時鐘信號引腳。通常使用頻率為500KHz的時鐘信號EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。EOC=0,正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請求信號使用。D7D0數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。D0為最低位，D7為最高OE輸出允許信號。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。Vcc +5V電源。Vref參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為+5V(Vref(+)=+5V, Vref(-)=-5V)3.3 ADC080

45、9的主要特性(1)8路8位AD轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位。 (2)具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。 (3)轉(zhuǎn)換時間為100s(4)單個5V電源供電 (5)模擬輸入電壓范圍05V，不需零點和滿刻度校準(zhǔn)。 (6)工作溫度范圍為-4085攝氏度 (7)低功耗，約15mW。3.4 ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型DA轉(zhuǎn)換器、逐次逼近 圖3.2 ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.5 ADC0809的工作過程首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。STA

46、RT上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動 AD轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到AD轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示AD轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當(dāng)OE輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。4 盆花自動澆水系統(tǒng)的設(shè)計該系統(tǒng)包括土壤干濕度采集與顯示系統(tǒng)和定時器的設(shè)置與顯示系統(tǒng)兩個系統(tǒng)。4.1 土壤溫濕度采集與顯示土壤溫濕度采集與顯示系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C51為控制核心，通過軟件設(shè)置達(dá)到具體動作實現(xiàn)。土壤的溫濕度是由ADC0809和兩個點位器進(jìn)行模擬并送入單片機(jī)，通過單片機(jī)的I/O口把檢測到的土壤溫濕度值用LCD顯示出來

47、。同時，如果系統(tǒng)在智能澆水設(shè)置情況下，則該值與設(shè)定的澆水上下限值相比較，若低于下限值，則單片機(jī)發(fā)出一個控制信號，開始澆水。若高于上限值時，單片機(jī)再發(fā)出一個控制信號控制，停止?jié)菜?。如果系統(tǒng)設(shè)置在手動澆水情況下，則按照設(shè)定好的定時澆水時間進(jìn)行澆水，溫濕度檢測電路把檢測到的土壤溫濕度值顯示在LCD上，以達(dá)到對土壤溫濕度實時監(jiān)測的目的。4.1.1 硬件電路設(shè)計土壤溫濕度檢測與控制系統(tǒng)由AT89C51單片機(jī)、ADC0809、電位器、LCD顯示屏、電阻等組成。對于LCD顯示屏將D0-D7通過排阻RESPACK8連接到單片機(jī)的P0.0-P0.7上，E、R/W、RS與P3.7、P3.6、P3.5連接。4.1.

48、2具體的土壤溫濕度采集于顯示系統(tǒng)硬件電路 圖4.1 土壤溫濕度采集于顯示系統(tǒng)硬件電路連接圖4.1.3系統(tǒng)軟件設(shè)計/程序頭函數(shù)#include <reg52.h>/宏定義#define uint unsigned int #define uchar unsigned char#define Data_ADC0809 P1 /管腳聲明sbit Feng = P30;/ADC0809sbit ST=P33;sbit EOC=P34;sbit OE=P32;/按鍵sbit Key1=P35;sbit Key2=P36;sbit Key3=P37;/顯示數(shù)組0-9+Fuchar Data_=

49、0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x71,0x3f;sbit Wei1 = P27;sbit Wei2 = P26;sbit Wei3 = P25;sbit Wei4 = P24;/函數(shù)聲明extern uchar ADC0809();void Display(uchar X,uchar Data);void delay(uint t);/酒精含量變量uchar temp=0;/蜂鳴器變量uchar FF=125;/顯示模式uchar Mode=0;uchar p;void main()while(1)/正常模式if(Mode

50、=0)/讀取AD值temp=ADC0809();for(p=0;p<30;p+)Display(0,temp);/判斷是否報警if(temp>FF)Feng=0;elseFeng=1;/調(diào)整模式elseDisplay(1,FF);/功能鍵if(Key3=0)Feng=0;delay(100);while(Key3=0)if(Mode=0)Display(0,temp);elseDisplay(1,FF);if(Mode=0)Mode=1;elseMode=0;Feng=1;/增加if(Key2=0&&Mode=1)Feng=0;delay(100);while(Ke

51、y2=0)Display(1,FF);FF+;if(FF=251)FF=250;Feng=1;/減少if(Key1=0&&Mode=1)Feng=0;delay(100);while(Key1=0)Display(1,FF);FF-;if(FF=0xff)FF=0;Feng=1;/ADC0809讀取信息uchar ADC0809()uchar temp_=0x00;/初始化高阻太OE=0;/轉(zhuǎn)化初始化ST=0;/開始轉(zhuǎn)換ST=1;ST=0;/外部中斷等待AD轉(zhuǎn)換結(jié)束while(EOC=0)/讀取轉(zhuǎn)換的AD值OE=1;temp_=Data_ADC0809;OE=0;return temp_;/延時void delay(uint