農(nóng)田節(jié)水灌溉系統(tǒng)設計

1、前言前 言生命之起源，水為必要條件，沒有了水，地球上的生命將會枯竭。隨著21世紀的到來，作為人類生命之源的水的短缺到了前所未有的程度，這一狀況還將隨著時間的推移和社會的發(fā)展繼續(xù)惡化。水資源危機已成為全球性的突出問題，利用科技手段緩解這一危機，將是人類主要的出路。農(nóng)業(yè)是人類社會最古老的行業(yè)，是各行各業(yè)的基礎，也是人類頓以生存的最重要的行業(yè)，由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變，由粗放經(jīng)營向集約經(jīng)營轉(zhuǎn)變，必須要求農(nóng)業(yè)科技有一個大的發(fā)展，進行一次新的農(nóng)業(yè)技術革命。農(nóng)業(yè)與工業(yè)、交通等行業(yè)相比仍然比較落后，農(nóng)業(yè)灌溉技術尤其落后。灌溉系統(tǒng)自動化水平較低是制約我國高效農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要原因。傳統(tǒng)的灌溉模式自動化程度極低，

2、基本上屬粗放的人工操作，即便對于給定的量，在操作中也無法進行有效的控制，為了提高灌溉效率和節(jié)約水資源，必須發(fā)展節(jié)水灌溉控制技術。 現(xiàn)代智能型控制器是進行灌溉系統(tǒng)田間管理的有效手段和工具，它可提高操作準確性，有利于灌溉過程的科學管理，降低對操作者本身素質(zhì)的要求。除了能大大減少勞動量，更重要的是它能準確、定時、定量、高效地給作物自動補充水分，以提高產(chǎn)量、質(zhì)量，節(jié)水、節(jié)能?，F(xiàn)代灌溉控制器的研究使用在我國農(nóng)、林、及園藝為數(shù)不多，與發(fā)達國家相比，有較大的差距，還基本停留在人工操作上，即使有些地方搞了一些灌溉工程的自動化控制系統(tǒng)，也是根據(jù)經(jīng)驗法來確定每天灌溉次數(shù)和每次灌溉量，如果灌溉量與作物實際需水量相比

3、太少，便不能有效的促進作物健康成長;而灌溉量太多，肥水流失，又會造成資源浪費，同時傳統(tǒng)的灌溉法還需要相關專家的實時觀察并經(jīng)驗指導生產(chǎn)，勞動生產(chǎn)率低，這也不能與現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)向優(yōu)化、高效化方向發(fā)展要求同步。隨著計算機技術和傳感器技術的迅猛發(fā)展，計算機和傳感器的價格日益降低，可靠性日益提高，用信息技術改造農(nóng)業(yè)不僅是可能的而且是必要的。用高新技術改造農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，實施節(jié)水灌溉已成為我國農(nóng)業(yè)乃至國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展帶戰(zhàn)略性的根本大事。本文旨在設計一套能對作物生長的土壤濕度進行自動監(jiān)控的系統(tǒng)，它能對作物進行適時、適量的灌水，起到高效灌溉，節(jié)水、節(jié)能的作用。第1頁 （共44頁）農(nóng)田節(jié)水灌溉系統(tǒng)設計1 緒論1.1 課題

4、來源來源于生產(chǎn)/社會實際1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢以及面臨的挑戰(zhàn)國外由于節(jié)水灌溉發(fā)展時間長，電子技術水平較高，所以與節(jié)水灌溉配套的自動控制系統(tǒng)也較完善和先進。節(jié)水灌溉發(fā)達國家已普遍采用計算機控制灌溉系統(tǒng)，用埋在地下的濕度傳感器可以測得土壤濕度信息，還有的智能系統(tǒng)能通過檢測植物莖、果的直徑變化，來決定對作物的灌溉計劃和灌溉量。在溫室等設施內(nèi)較多使用小型灌溉控制器，這種設備通常能控制幾路或十幾路電磁閥，內(nèi)有若干套灌溉管理程序，可預先設定灌水開始、結束時間和灌水時間隔時間，操作方便，自動化、智能化控制運行精密、可靠，節(jié)省人力，對灌溉過程的控制可達到相當精度。以色列已出現(xiàn)了在家利用電腦對灌溉過程進行

5、全部控制的農(nóng)場主，其中還有無線控制。以色列開發(fā)出了多種系列的自動灌溉配套設備，如電動和水動遙控電磁閥、減壓閥、調(diào)壓閥、安全閥和流量控制閥等。發(fā)達國家為滿足對灌溉系統(tǒng)管理的靈活、準確、快捷的要求，非常重視空間信息技術、計算機技術和網(wǎng)絡技術等高新技術的應用。我國的節(jié)水灌溉技術和設備自20世紀50年代從國外引進后，在很長一段時間內(nèi)，主要是示范應用，再加上設計、管理及設備上的一些問題，沒有得到大面積的應用，相配套的自動控制系統(tǒng)就更少了。到20世紀80年代，特別是90年代后，隨著經(jīng)濟的發(fā)展、水資源的緊張及國家的重視，節(jié)水灌溉得到了迅猛地發(fā)展，同時電子技術也日新月異，其它行業(yè)中的自動控制技術也逐步地在節(jié)水

6、灌溉中得到應用。但是我國目前自動控制系統(tǒng)從國外進口的居多，國內(nèi)自行研制的還很少，雖然從簡易型到中央計算機型均有產(chǎn)品并得到應用，但大多還是單板機和小型控制器，與國外產(chǎn)品相比，在技術上還比較落后，有些方面設計還不太合理，制造也比較粗糙，使用不太方便，仍需進一步完善。第2頁 （共44頁）緒論隨著技術的發(fā)展和實際生產(chǎn)的需要，節(jié)水灌溉中的自動控制系統(tǒng)主要向智能化、系列化、專家系統(tǒng)和網(wǎng)絡化方向發(fā)展。對于小面積的節(jié)水灌溉應用，如家庭庭院、小型溫室、塑料大棚等，自動控制系統(tǒng)要做成小型化、智能化，使用要方便。對于大面積，要與各種傳感器相結合，配合農(nóng)藝專家系統(tǒng)，編制軟件，達到精確控制灌水和施肥，再與無線遙控技術相

7、結合，就可在辦公室或家中控制灌溉系統(tǒng)。根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)通過無線傳輸對水泵和管道閥門實施定時定量自動控制，對系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障實施報警與控制。1.3 研究的目的、意義、及主要內(nèi)容我國是農(nóng)業(yè)大國,農(nóng)田灌溉建設有著悠久的歷史, 但現(xiàn)代化水平不高。我國農(nóng)業(yè)引水到田的傳統(tǒng)灌溉過程中無法知道農(nóng)作物需水量的大小，盲目頻繁灌溉、過量灌溉造成了水的極大浪費。節(jié)水灌溉已不僅僅是技術問題，而是直接關系到農(nóng)業(yè)發(fā)展的根本是實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用戰(zhàn)略和實現(xiàn)從粗放到集約經(jīng)營戰(zhàn)略的具體體現(xiàn)。自動控制節(jié)水灌溉技術的高低代表著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展狀況，灌溉系統(tǒng)自動化水平較低是制約我國高效農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要原因。本文中單片機控制的節(jié)水灌溉系

8、統(tǒng)可對不同土壤的濕度進行監(jiān)控，并按照作物對土壤濕度的要求進行適時、適量自動灌水。并且，當土壤濕度超出設定范圍時還能控制報警電路鳴音報警，以防系統(tǒng)出現(xiàn)故障而導致不必要的損失。本系統(tǒng)能起到高效灌溉，節(jié)水、節(jié)能的作用。該系統(tǒng)的核心是由單片機構成的控制部分，主要對土壤濕度與灌水量之間的關系、灌溉控制技術及設備系統(tǒng)的硬件、軟件編程各個部分進行實現(xiàn)。本文主要研究內(nèi)容如下:1.進行節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)的整體研究與設計。2.利用按鍵設定植物所需水分的范圍值。3.利用數(shù)字溫濕度傳感器DHT11測量土壤濕度。4.利用315M無線傳輸系統(tǒng)進行農(nóng)田與監(jiān)控室之間的數(shù)據(jù)傳輸。5.LCD1602顯示土壤濕度值。6.當土壤濕度值

9、超出設定范圍值時，系統(tǒng)可自動報警，并輸出驅(qū)動信號控制繼電器對農(nóng)田進行灌水或排水。第3頁 （共44頁）農(nóng)田節(jié)水灌溉系統(tǒng)設計2 硬件設計2.1 系統(tǒng)總體結構設計根據(jù)題目要求和單片機的工作原理，以AT89C51單片機系統(tǒng)為核心來控制繼電器對田間進行排水或灌水的操作。系統(tǒng)主要由傳感器測量電路，信號處理電路，數(shù)據(jù)傳輸電路、顯示電路，輸出控制電路，超限報警電路等組成，軟件選用C語言編程。總體結構框圖如圖1：圖1 總體結構框圖第4頁 （共44頁）硬件設計數(shù)字溫濕度傳感器DHT11對農(nóng)田土壤濕度進行采集，采集的濕度數(shù)據(jù)經(jīng)單片機處理后，由315M無線傳輸?shù)奖O(jiān)控室單片機并轉(zhuǎn)化為可顯示、可比較的數(shù)據(jù)。采集的濕度數(shù)據(jù)

10、可以經(jīng)過與閾值比較后輸出驅(qū)動信號，用以驅(qū)動報警電路報警和控制繼電器進行田間灌水或排水。2.2 發(fā)送模塊發(fā)送框圖如圖2, 數(shù)字溫濕度傳感器DHT11對農(nóng)田土壤濕度進行采集，采集的濕度數(shù)據(jù)經(jīng)單片機處理后，由315M無線傳輸?shù)奖O(jiān)控室單片機。圖2 發(fā)送框圖2.2.1 單片機的選擇AT89C51單片機是51系列單片機的一個成員，是8051單片機的簡化版。內(nèi)部自帶2K字節(jié)可編程FLASH存儲器的低電壓、高性能COMS八位微處理器，與Intel MCS-51系列單片機的指令和輸出管腳相兼容。由于將多功能八位CPU和閃速存儲器結合在單個芯片中，因此，AT89C2051構成的單片機系統(tǒng)是具有結構最簡單、造價最低

11、廉、效率最高的微控制系統(tǒng)，省去了外部的RAM、ROM和接口器件，減少了硬件開銷，節(jié)省了成本，提高了系統(tǒng)的性價比。主要性能參數(shù)： 與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 4K字節(jié)可重復擦寫Flash閃速存儲器 1000次擦寫周期 全靜態(tài)操作：0Hz-24MHz第5頁 （共44頁）農(nóng)田節(jié)水灌溉系統(tǒng)設計 三級加密程序存儲器 128*8字節(jié)內(nèi)部RAM 32個可編程I/O口線 2個16位定時/計數(shù)器 6個中斷源 可編程串行UART通道 低功耗空閑和掉電模式功能特性概述：AT89C51 提供以下標準功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部 RAM，32 個 IO 口線，兩個 16位定時計數(shù)器，一

12、個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。引腳功能說明：·Vcc：電源電壓·GND：地·P0 口：P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 IO 口，也即地址數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序

13、存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。·P1口：P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向IO口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL）。 Flash編程和程序校驗期間，P1接收低第6頁 （共44頁）硬件設計8位地址。·P2口：P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I

14、O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVXDPTR指令）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVXRI 指令）時，P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中R2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。Flash編程或校驗時，P2亦接收高位地址和其它控制信號。·P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電

15、阻的 8 位雙向 IO 口。P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個 TTL邏輯門電路。對 P3 口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。 P3口除了作為一般的IO口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表（表1）所示：表1 P3口的第二功能第7頁 （共44頁）農(nóng)田節(jié)水灌溉系統(tǒng)設計P3口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。·RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。·ALEPROG： 當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時

16、，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 l6 輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的 8EH單元的 DO 位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令ALE才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE無效。· PSEN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號

17、，當 AT89C51 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，這兩次有效的PSEN信號不出現(xiàn)。· EAVPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。 如EA端為高電平（接VCC端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。·XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)

18、生器的輸入端。·XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。·時鐘振蕩器： AT89C5l 中有一個用于構成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的第8頁 （共44頁）硬件設計片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構成自激振蕩器，振蕩電路參見圖3。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容C1、C2雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30pF

19、77;10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇40pF±10F。用戶也可以采用外部時鐘。采用外部時鐘的電路如圖4所示。這種情況下，外部時鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。外部時鐘的電路如圖2.4情況下，外部時鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。圖3 內(nèi)部震蕩電路 圖4 外部時鐘驅(qū)動電路單片機的CPU：MCS-51單片機的CPU由運算器、控制器和若干個特殊功能寄存器組成，運算器可以加、減以及各種邏輯運算，還可以進行乘除運算。控制器在單片機內(nèi)部協(xié)調(diào)各功能部件之間的數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)運算等操作，并對單片機外部發(fā)出若干控制信息。 CP

20、U中使用的特殊功能寄存器ACC、B、PSW、SP和DPTR。ACC就是累加器，在指令中一般寫為A。在做乘除運算時，B寄存器用來存放一個操作數(shù)，也用來存放運算后的一部分結果；若不作乘除操作時，則B可用做通用寄存器。程序狀態(tài)字寄存器PSW相當于一般微處理器中的狀態(tài)寄存器，其中各位的定義如表2所示。第9頁 （共44頁）農(nóng)田節(jié)水灌溉系統(tǒng)設計表2 PSW狀態(tài)寄存器其中各位的意義如下：CY（PSW.7）：高位進位標志位。常用“C”表示。 AC（PSW.6）：輔助進位標志。 F0（PSW.5）：用戶標志位。RS1（PSW.4）、RS0（PSW.3）：寄存器組選擇控制位。8051共有4個8位工作寄存器，分別命

21、名為R0R7。用戶通過改變RS1和 RS0的狀態(tài)可以方便地決定R0R7的實際物理地址。RS1和 RS0與寄存器區(qū)的對應關系如表3所示。表3 RS1、RS2與工作寄存器組的關系OV（PSW.2）：溢出標志位。 （PSW.1）：保留位，無定義。P（PSW.0）：奇偶校驗位，在每一個指令周期中，若累加器（A）中的“1”的位個數(shù)是奇數(shù)個則P1，偶數(shù)個則P0。AT89C51內(nèi)存空間：從物理地址空間看，89C51有4個存儲器地址空間，片內(nèi)程序存儲器、片外程序存儲器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器和片外數(shù)據(jù)存儲器，其存儲情況如下： （1）內(nèi)部程序存儲器（ROM）4K字節(jié)。 （2）外部程序存儲器（ROM）64K字節(jié)。 （3）

22、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）256字節(jié)。 （4）外部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）64K字節(jié)。第10頁 （共44頁）硬件設計表4 9C51單片機的特殊功能寄存器一覽表89C51單片機的片內(nèi)RAM雖然字節(jié)數(shù)雖然不很多，但卻起著很重要的作用。256個字節(jié)被分為兩個區(qū)域：117FH是真正的RAM區(qū)，可以讀寫各種數(shù)據(jù)；80FFH是專用寄存器（SFR）區(qū)。對于51系列單片機安排里21個特殊功能寄存器。每個寄存器均為8位（一個字節(jié)），所以實際上這128個字節(jié)并未全部利用。表4所示為89C51單片機特殊功能寄存器地址及符號表。表中帶*號的為可位尋址的特殊功能寄存器。第11頁 （共44頁）農(nóng)田節(jié)水灌溉系統(tǒng)設計單片機的中斷系

23、統(tǒng)：單片機與外部設備交換信息一般采用兩種方式，即查詢方式和中斷方式。由于中斷方式具有CPU效率高，適合于實時控制系統(tǒng)等優(yōu)點，因而更為常用。89C51單片機的中斷系統(tǒng)從面向用戶的角度來看，就是若干擱特殊功能寄存器：定時器控制寄存器TCON、中斷允許寄存器IE、中斷優(yōu)先級寄存器IP、串行口控制器SCON。89C51單片機是一個多中斷源系統(tǒng)。有5個中斷源，即兩個外部中斷，兩個外部中斷、兩個定時器/計數(shù)器中斷和一個串行口中斷。（1）方式控制寄存器TMOD的控制字格式如下：表低4位為T0的控制字，高4位為T1的控制字。GATE為門控位，對定時器/計數(shù)器的啟動起輔助控制作用。GATE=1時，定時器/計數(shù)器

24、的計數(shù)受外部引腳輸入電平的控制，此時只有P3口的P3.2（或P3.3）引腳即INT0（或INT1）為1才啟動計數(shù)；GATE=0時，定時器/計數(shù)器的運行不受外部輸入引腳的控制。C/T為方式選擇位。C/T=0為定時器方式，采用單片機內(nèi)部振蕩脈沖的12分頻信號人作為時鐘計數(shù)脈沖，若采用12MHz的振蕩器，則定時器的計數(shù)頻率為1MHz，從定時器的計數(shù)值便可得定時時間。（2）M1、M0二位的狀態(tài)確定定時器的工作方式，詳見下表：第12頁 （共44頁）硬件設計（3）TCON定時/計數(shù)器工作方式控制寄存器表7 TCON控制字·TF1（TCON.7）：計時器 1溢出標志，當計時溢出時，由硬件設定為 1

25、，在執(zhí)行 相對的中斷服務程序后則自動清 0。·TR1（TCON.6）：計時器1啟動控制位，可以由軟件來設定或清除。TR1時啟動計時器工作，TRl=0 時關閉。·TF0（TCON.5）：計時器 0溢出標志，當計時溢出時，由硬件設定為 1，在執(zhí)行相對的中斷服務程序后則自動清 0。·TR0（TCON.4）：計時器 0啟動控制位，可以由軟件來設定或清除。TR0=1時，啟動計時器工作，TR0=時關閉。·IE1（TCON.3）：外部中斷 1工作標志，當外部中斷被檢查出來時，硬件自動設定此位，在執(zhí)行中斷服務程序后，則清 0。 IT1 （TCON.2）：外部中斷 1工作

26、形式選擇，IT1=1時，由下降緣產(chǎn)生外部中斷， IT1=0時，則為低電位產(chǎn)生中斷。·IE0（TCON.1）：外部中斷 0 工作標志，當外部中斷被檢查出來時，硬件自動設定此位，在執(zhí)行中斷服務程序后，則清 0。·IT0 （TCON.0）：外部中斷 0工作形式選擇，IT1=1時，由下降緣產(chǎn)生外部中斷， IT1=0時，則為低電位產(chǎn)生中斷。（4） SCON串行口控制寄存器SM0（SCON.7）：串行通訊工作方式設定位0。SM1（SCON.6）：串行通訊工作方式設定位 1。·SM2 （SCON.5）：允許方式 2 或方式 3 多機通訊控制位。在方式 2 或方式 3 時，如SM

27、2=1，REN=1，則從機處于只有接收到 RB8=1(地址幀)才激發(fā)中斷請求標志RI=1，第13頁 （共44頁）農(nóng)田節(jié)水灌溉系統(tǒng)設計向主機請求中斷處理。被確認為尋址的從機復位SM2=0，才能接收 RB8=0 的數(shù)據(jù)幀；在方式 1 時，如 SM2=l，則只有在接收到有效停止位時才置位中斷請求標志位RI=1；在方式0時，SM2應為 0。·REN（SCON.4）：REN，允許/禁止串行接收控制位。由軟件置位REN=1為允許串行接收狀態(tài)，可啟動串行接收器RXD，開始接收信息。軟件復位REN0，則禁止接收。 ·TB8（SCON.3）：在方式2或方式3，它為要發(fā)送的第 9位數(shù)據(jù)，按需要

28、由軟件置位。（5）IE中斷允許寄存器EA（IE.7）：EA0時，所有中斷停用（禁止中斷）。EA1時，各中斷的產(chǎn)生由個別的允許位決定。（IE.6）：保留位，無定義。ET2（IE.5）：允許計時器 2溢出的中斷（8052使用）。 ES（IE.4）：允許串行端口的中斷（ES1允許，ES0禁止）。 ET1（IE.3）：允許計時器 1中斷（ET11允許，ET10 禁止）。 EX1（IE.2）：允許外部中斷 INT1的中斷（EX11允許，EX10 禁止）。 ET0（IE.1）：允許計時器 0中斷（ET01允許，ET00 禁止）。 EX0（IE.0）：允許外部中斷 INT0的中斷（EX01允許，EX00 禁

29、止）。 IP 中斷優(yōu)先級寄存器表10 IP控制字（IP.7）：保留位，無定義。 （IP.6）：保留位，無定義。PT2（IP.5）：設定計時器 2的優(yōu)先次序（8052使用）。 PS（IP.4）：設定串行端口的中斷優(yōu)先次序。 PT1（IP.3）：設定時計時器 1的優(yōu)先次序。第14頁 （共44頁）硬件設計PX1（IP.2）：設定外部中斷 INT1的優(yōu)先次序。PT0（IP.1）：設定計時器 0的優(yōu)先次序。PX0（IP.0）：設定外部中斷 INT0的優(yōu)先次序。上述每位IP.*1時，則定義為高優(yōu)先級中斷，IP.*0 時，則定義為低優(yōu)先級中斷。如果同時有兩個或兩個以上優(yōu)先級相同的中斷請求時，則由內(nèi)部按查詢優(yōu)

30、先順序來。要使用單片機工作首先要知道單片機的最小系統(tǒng)。單片機最小系統(tǒng)包括晶體振蕩電路、復位開關和電源部分，單片機最小系統(tǒng)如圖5圖5 單片機最小系統(tǒng)由于外部時鐘信號是通過一個2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應符合產(chǎn)品技術條件的要求。89C51正常工作時的連線：1、電源：單片機使用的是5V電源，其中正極接40引腳，負極（地）接20引腳。 2、振蒎電路：單片機是一種時序電路，必須提供脈第15頁 （共44頁）農(nóng)田節(jié)水灌溉系統(tǒng)設計沖信號才能正常工作，在單片機內(nèi)部已集成了振蕩器，使用晶體振蕩器，接18、19腳。只要買來晶振

31、，電容，連上就可以了，按圖接上即可。 3、復位引腳：按圖2.5中畫法連好即可。 4、EA引腳：EA引腳接到正電源端（接電源表示使用內(nèi)部ROM,接地表示擴展外部ROM，現(xiàn)在一般是使用內(nèi)部ROM）。 至此，一個單片機就接好，通上電，單片機就開始工作了。振蕩電路：單片機的時鐘信號用來提供單片機片內(nèi)各種微操作的時間基準，時鐘信號通常用兩種電路形式得到:內(nèi)部振蕩和外部振蕩。MCS-51單片機內(nèi)部有一個用于構成振蕩器的高增益反向放大器，引腳XTALl和XTAL2分別是此放大電器的輸入端和輸出端，由于采用內(nèi)部方式時，電路簡單，所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實際使用中常采用這種方式，如圖5所示在其外接晶體振蕩器(簡

32、稱晶振)或陶瓷諧振器就構成了內(nèi)部振蕩方式，片內(nèi)高增益反向放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起可構成一個自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。圖5中外接晶體以及電容C2和C1構成并聯(lián)諧振電路，它們起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其值均為30P左右，晶振頻率選6MHZ。復位電路：為了初始化單片機內(nèi)部的某些特殊功能寄存器，必須采用復位的方式，復位后可使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開始正常工作。單片機的復位是靠外電路來實現(xiàn)的，在正常運行情況下，只要RST引腳上出現(xiàn)兩個機器周期時間以上的高電平，即可引起系統(tǒng)復位，但如果RST引腳上持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)。復位后

33、系統(tǒng)將輸入/輸出(1/0)端口寄存器置為FFH，堆棧指針SP置為07H, SBUF內(nèi)置為不定值，其余的寄存器全部清0，內(nèi)部RAM的狀態(tài)不受復位的影響，在系統(tǒng)上電時RAM的內(nèi)容是不定的。復位操作有兩種情況，即上電復位和手動(開關)復位。本系統(tǒng)采用上電復位方式。圖5中R9和Cl組成上電復位電路，其值R取為1KQ, C取為1pF.2.2.2 傳感器的選擇測量所用傳感器是數(shù)字溫濕度傳感器DHT11。DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含第16頁 （共44頁）硬件設計有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專用的數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一

34、個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選則。產(chǎn)品為 4 針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。1 DHT11簡介，外觀如圖6。 相對濕度和溫度測量 全部校準，數(shù)字輸出 卓越的長期穩(wěn)定性 無需額外部

35、件 超長的信號傳輸距離 超低能耗 4引腳安裝 完全互換圖6 DHT11外觀2. DHT11接口說明建議連接線長度短于20米時用5K上拉電阻,大于20米時根據(jù)實際情況使用合適的上拉電阻，典型應用電路如圖7:第17頁 （共44頁）農(nóng)田節(jié)水灌溉系統(tǒng)設計圖7 典型應用電路3、 電源引腳DHT11的供電電壓為35.5V。傳感器上電后，要等待 1s 以越過不穩(wěn)定狀態(tài)在此期間無需發(fā)送任何指令。電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個100nF 的電容，用以去耦濾波。4、 串行接口 (單線雙向)DATA 用于微處理器與 DHT11之間的通訊和同步,采用單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時間4ms左右,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整

36、數(shù)部分,具體格式在下面說明,當前小數(shù)部分用于以后擴展,現(xiàn)讀出為零.操作流程如下:一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit,高位先出。數(shù)據(jù)格式:8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗和數(shù)據(jù)傳送正確時校驗和數(shù)據(jù)等于“8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結果的末8位。用戶MCU發(fā)送一次開始信號后,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機開始信號結束后,DHT11發(fā)送響應信號,送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號采集,用戶可選擇讀取部分數(shù)據(jù).從模式下,DHT11接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集

37、,如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號,DHT11不會主動進行溫濕度采集.采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。第18頁 （共44頁）硬件設計通訊過程如圖8、9所示:圖8 通訊過程總線空閑狀態(tài)為高電平,主機把總線拉低等待DHT11響應,主機把總線拉低必須大于18毫秒,保證DHT11能檢測到起始信號。DHT11接收到主機的開始信號后,等待主機開始信號結束,然后發(fā)送80us低電平響應信號.主機發(fā)送開始信號結束后,延時等待20-40us后, 讀取DHT11的響應信號,主機發(fā)送開始信號后,可以切換到輸入模式, 或者輸出高電平均可, 總線由上拉電阻拉高。圖9 通訊過程總線為低電平,說明DHT11發(fā)送響應信號,DHT11發(fā)

38、送響應信號后,再把總線拉高80us,準備發(fā)送數(shù)據(jù),每一bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時隙開始,高電平的長短定了數(shù)據(jù)位是0還是1.格式見下面圖示.如果讀取響應信號為高電平,則DHT11沒有響應,請檢查線路是否連接正常.當最后一bit數(shù)據(jù)傳送完畢后，DHT11拉低總線50us,隨后總線由上拉電阻拉高進入空閑狀態(tài)。第19頁 （共44頁）農(nóng)田節(jié)水灌溉系統(tǒng)設計數(shù)字0信號表示方法如圖10所示：圖10 數(shù)字0信號表示方法數(shù)字1信號表示方法.如圖11所示圖11 數(shù)字1信號表示方法測量電路圖如圖12，因傳感器與MCU間距離短于20米，所以用5K上拉電阻,引腳2DATA與51MCU P1.1相連，將采集的濕度以單總

39、線數(shù)據(jù)格式輸入單片機處理，第20頁 （共44頁）硬件設計圖12 傳感器測量電路當MCU發(fā)送一次開始信號后,DHT11從低功耗模式轉(zhuǎn)換到高速模式,等待主機開始信號結束后,DHT11發(fā)送響應信號,送出40bit的數(shù)據(jù),并觸發(fā)一次信號采集,MCU選擇讀取濕度部分數(shù)據(jù).從模式下,DHT11接收到開始信號觸發(fā)一次溫濕度采集,如果沒有接收到主機發(fā)送開始信號,DHT11不會主動進行溫濕度采集.采集數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)換到低速模式。2.2.3 無線發(fā)射模塊315M無線發(fā)射模塊參數(shù)介紹：主要技術指標：1通訊方式：調(diào)幅AM2工作頻率：315MHZ3頻率穩(wěn)定度：±75KHZ4發(fā)射功率：500MW5靜態(tài)電流：0.1UA

40、6發(fā)射電流：350MA7工作電壓：DC 312V數(shù)據(jù)發(fā)射模塊的工作頻率為315M，采用聲表諧振器SAW穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定度極高，當環(huán)境溫度在2585度之間變化時，頻飄僅為3ppm/度。特別適合多發(fā)一收無線遙控及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。聲表諧振器的頻率穩(wěn)定度僅次于晶體，而一般的LC振蕩器頻率穩(wěn)定度及一致性較差，即使采用高品質(zhì)微調(diào)電容，溫差變化及振動也很難保證已調(diào)好的頻點不會發(fā)生偏移。第21頁 （共44頁）農(nóng)田節(jié)水灌溉系統(tǒng)設計發(fā)射模塊未設編碼集成電路，而增加了一只數(shù)據(jù)調(diào)制三極管Q1,這種結構使得它可以方便地和其它固定編碼電路、滾動碼電路及單片機接口，而不必考慮編碼電路的工作電壓和輸出幅度信號值的大小。比如用PT

41、2262或者SM5262等編碼集成電路配接時，直接將它們的數(shù)據(jù)輸出端第17腳接至數(shù)據(jù)模塊的輸入端即可。數(shù)據(jù)模塊具有較寬的工作電壓范圍312V，當電壓變化時發(fā)射頻率基本不變,和發(fā)射模塊配套的接收模塊無需任何調(diào)整就能穩(wěn)定地接收。當發(fā)射電壓為3V時，空曠地傳輸距離約2050米，發(fā)射功率較小，當電壓5V時約100200米，當電壓9V時約300500米，當發(fā)射電壓為12V時，為最佳工作電壓，具有較好的發(fā)射效果，發(fā)射電流約60毫安，空曠地傳輸距離700800米，發(fā)射功率約500毫瓦。當電壓大于l2V時功耗增大，有效發(fā)射功率不再明顯提高。這套模塊的特點是發(fā)射功率比較大，傳輸距離比較遠，比較適合惡劣條件下進行

42、通訊。天線最好選用25厘米長的導線，遠距離傳輸時最好能夠豎立起來，因為無線電信號傳輸時收很多因素的影響，所以一般實用距離只有標稱距離的一半甚至更少，這點需要開發(fā)時注意。數(shù)據(jù)模塊采用ASK方式調(diào)制，以降低功耗，當數(shù)據(jù)信號停止時發(fā)射電流降為零，數(shù)據(jù)信號與發(fā)射模塊輸入端可以用電阻或者直接連接而不能用電容耦合，否則發(fā)射模塊將不能正常工作。數(shù)據(jù)電平應接近數(shù)據(jù)模塊的實際工作電壓，以獲得較高的調(diào)制效果。發(fā)射模塊最好能垂直安裝在主板的邊緣，應離開周圍器件5mm以上，以免受分布參數(shù)影晌。模塊的傳輸距離與調(diào)制信號頻率及幅度，發(fā)射電壓及電池容量，發(fā)射天線，接收機的靈敏度，收發(fā)環(huán)境有關。一般在開闊區(qū)最大發(fā)射距離約80

43、0米，在有障礙的情況下，距離會縮短，由于無線電信號傳輸過程中的折射和反射會形成一些死區(qū)及不穩(wěn)定區(qū)域，不同的收發(fā)環(huán)境會有不同的收發(fā)距離。采集的濕度數(shù)據(jù)經(jīng)51MCU處理后，由315M無線發(fā)射電路傳至監(jiān)控室的單片機識別處理。引腳3為I/O口，與51MCU的P1.0相連，電路如圖13：第22頁 （共44頁）硬件設計圖13 無線傳輸發(fā)射電路2.3 接收模塊監(jiān)控室單片機將采集的濕度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可顯示、可比較的數(shù)據(jù)。采集的濕度數(shù)據(jù)可以經(jīng)過與閾值比較后輸出驅(qū)動信號，用以驅(qū)動報警電路報警和控制繼電器進行田間灌水或排水。接收框圖如圖14。.圖14 接收框圖第23頁 （共44頁）農(nóng)田節(jié)水灌溉系統(tǒng)設計2.3.1 設定范

44、圍輸入電路如圖15，按鍵2、3、4、5分別與單片機P3.4、P3.5、P3.6、P3.7相連，LCD1602的數(shù)據(jù)/命令選擇端口即引腳4和使能輸入端即引腳6分別與P3.0、P3.1相連。按一下按鍵2,上限就加一，按住不放，就一直加一，按一下按鍵3,上限就減一，按住不放，就一直減一；按一下按鍵4,下限就加一，按住不放，就一直加一，按一下按鍵5,上限就減一，按住不放，就一直減一。根據(jù)這個原理，將植物正常生長所需濕度范圍值輸入單片機并將其顯示于顯示器上。圖15 設定范圍輸入電路2.3.2 顯示電路顯示部分是LCD1602液晶。LCD1602分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶

45、背光 的第24頁 （共44頁）硬件設計比不帶背光的厚，是否帶背光在應用中并無差別，兩者尺寸差別如圖16所示：圖16 尺寸對比LCD1602主要技術參數(shù)：引腳功能1602LCD采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明顯示容量:16×2個字符 芯片工作電壓:4.55.5V 工作電流:2.0mA(5.0V) 模塊最佳工作電壓:5.0V 字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm: 如下。第1 腳：VSS 為地電源第2 腳：VDD 接5V正電源第3 腳：V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“

46、鬼影”，使用時可以通過一個10K 的電位器調(diào)整對比度第4 腳：RS 為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第5腳： RW 為讀寫信號線， 高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS 和第25頁 （共44頁）農(nóng)田節(jié)水灌溉系統(tǒng)設計RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS 為低電平RW 為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平RW 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6 腳：E 端為使能端，當E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第714腳：D0D7 為8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第1516腳：空腳。指令說明1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表11所

47、示：監(jiān)控室中的單片機將接收到的信號進行識別、處理后并將采集數(shù)據(jù)顯示于LCD1602顯示器上，并將其與輸入設定范圍值進行比較后輸出相應的驅(qū)動信號。顯示電路如圖17所示，顯示器的數(shù)據(jù)/命令端口即引腳4和使能端口即引腳6分別接單片機的P3.0和P3.1，當P3.0輸出高電平信號時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器，當P3.1輸出信號由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第26頁 （共44頁）硬件設計圖17 顯示電路2.3.3 無線接收模塊315M無線接收模塊參數(shù)介紹：主要技術指標：1通訊方式：調(diào)幅AM2. 工作頻率：315MHZ/433MH3. 頻率穩(wěn)定度：±200KHZ4. 接收

48、靈敏度：106DBM5. 靜態(tài)電流：5MA6. 工作電流：5MA7. 工作電壓：DC 5V8. 輸出方式：TTL電平接收模塊的工作電壓為5伏，靜態(tài)電流4毫安，它為超再生接收電路，接收靈敏度為105dbm，接收天線最好為2530厘米的導線，最好能豎立起來。接收模塊本身不帶解碼集成電路，因此接收電路僅是一種組件，只有應用在具體電路中進行二次開發(fā)才能發(fā)揮應有的作用，這種設計有很多優(yōu)點，它可以和各種解碼電路或者單片機配合，設計電路靈活方便。第27頁 （共44頁）農(nóng)田節(jié)水灌溉系統(tǒng)設計這種電路的優(yōu)點在于：1、天線輸入端有選頻電路，而不依賴1/4波長天線的選頻作用，控制距離較近時可以剪短甚至去掉外接天線2、

49、輸出端的波形在沒有信號比較干凈，干擾信號為短暫的針狀脈沖，而不象其它超再生接收電路會產(chǎn)生密集的噪聲波形，所以抗干擾能力較強。3、模塊自身輻射極小，加上電路模塊背面網(wǎng)狀接地銅箔的屏蔽作用，可以減少自身振蕩的泄漏和外界干擾信號的侵入。4、采用帶骨架的銅芯電感將頻率調(diào)整到315M后封固，這與采用可調(diào)電容調(diào)整接收頻率的電路相比，溫度、濕度穩(wěn)定性及抗機械振動性能都有極大改善?？烧{(diào)電容調(diào)整精度較低，只有3/4圈的調(diào)整范圍，而可調(diào)電感可以做到多圈調(diào)整?？烧{(diào)電容調(diào)整完畢后無法封固，因為無論導體還是絕緣體，各種介質(zhì)的靠近或侵入都會使電容的容量發(fā)生變化，進而影響接收頻率。另外未經(jīng)封固的可調(diào)電容在受到振動時定片和動

50、片之間發(fā)生位移；溫度變化時熱脹冷縮會使定片和動片間距離改變；濕度變化因介質(zhì)變化改變?nèi)萘?；長期工作在潮濕環(huán)境中還會因定片和動片的氧化改變?nèi)萘?，這些都會嚴重影響接收頻率的穩(wěn)定性，而采用可調(diào)電感就可解決這些問題，因為電感可以在調(diào)整完畢后進行封固，絕緣體封固劑不會使電感量發(fā)生變化。電路如圖18：圖18 無線傳輸電路第28頁 （共44頁）硬件設計2.3.4 驅(qū)動電路如電路如圖19（1）（2）所示，其中（1）為灌水驅(qū)動電路，（2）為排水驅(qū)動電路。三極管基極b經(jīng)一電阻與單片機P3.0、P3.1相連，當傳感器采集濕度值與設定值比較后，若在設定值范圍內(nèi)，則單片機引腳P3.0與P3.1輸出高電平，三極管均截止，繼

51、電器斷開。若小于設定最小值則單片機引腳P3.0輸出低電平，三極管Q2導通，繼電器開關向下，開始對農(nóng)田灌水，而P3.1輸出高電平。若大于設定最大值則單片機引腳P3.1輸出低電平，三極管Q3導通，繼電器開關向下，開始對農(nóng)田排水，將多余的水排除田間以保證作物正常生長，而P3.1輸出高電平。另外，電路中的發(fā)光二極管的作用為排灌水時的指示燈。即當正在對田間進行灌水或排水時，二極管發(fā)光，當沒有時，二極管不發(fā)光。圖19 （1）灌水驅(qū)動電路 圖19 （2）排水驅(qū)動電路第29頁 （共44頁）農(nóng)田節(jié)水灌溉系統(tǒng)設計為了在某些緊急狀態(tài)或反常狀態(tài)下，能使操作人員不致忽視，以便及時處理，往往需要有某種更能引起人們注意提起

52、警覺的報警信號產(chǎn)生，這種報警信號通常有三種類型，閃光報警、鳴音報警、語音報警。本系統(tǒng)采用簡單易行的鳴音報警電路。如圖2.12所示，蜂鳴器的正極接到三極管的集電極C，負極接地。三極管的基級B經(jīng)過限流電阻R3后由單片機的P3.2引腳控制，當P3.2輸出高電平時，三極管T1截止，沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當P3.7輸出低電平時，三極管導通，蜂鳴器發(fā)出聲音起到報警作用。圖 20 報警電路第30頁 （共44頁）軟件設計3 軟件設計總體設計流程圖如圖21：圖21 總體流程圖第31頁 （共44頁）農(nóng)田節(jié)水灌溉系統(tǒng)設計3.1 數(shù)據(jù)采集模塊流程如圖22：圖22 數(shù)據(jù)采集流程圖定義幾個函數(shù)，分別為：“dht

53、11_start(void) /DHT11開始標志”在DHT11正式讀數(shù)據(jù)前的準備工作，給DHT11一個長于18ms的低電平，以讓DHT11準備讀數(shù)?！癉HT11_getdata(void)/讀數(shù)據(jù)函數(shù)”嚴格按照DHT11設計要求的時序讀數(shù)。當高電平長于100us時就按一計數(shù)，低于30us就按零記。在每次高電平前有13us第32頁 （共44頁）軟件設計左右的低電平。如此三十個周期?！?void dht11_switchcode(void)/數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換”，將采集數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為十進制，并讀出前八位濕度值。在主函數(shù)分別嚴格調(diào)用這些函數(shù)，并將該數(shù)值勇氣段數(shù)碼管顯示出來，同時判斷其大小，當?shù)陀?0的時候

54、就啟動繼電器，以帶動加濕器工作。軟件流程準備開始標志：當?shù)碗娖降陀?8ms后，單片機將輸出端口改為輸入，開始讀取DHT11的數(shù)據(jù)。然后將電平拉高，等待DHT11響應，DHT11將電平信號拉低以示響應單片機信號，而后將電平拉高準備發(fā)送數(shù)據(jù)信息。讀取數(shù)據(jù)過程：DHT11先發(fā)送1214us的低電平信號，然后緊跟高電平，如果在116118us左右，將自動識別為1，如果在2628us左右將識別為0。這樣循環(huán)40次，共40位二進制數(shù)，每八位為一組，其中包括八位濕度整數(shù)位、八位濕度小數(shù)位、八位溫度整數(shù)位，八位溫度小數(shù)位、八位較檢位。由于設計的需要，現(xiàn)只讀取八位濕度整數(shù)值，將讀取的濕度值傳給單片機。程序如下:

55、#define DHT11_DATA PORT1.1#define DHT11_DATA_SET DHT11_DATA=1#define DHT11_DATA_CLI DHT11_DATA=0#define DHT11_DATA_OUT DDR1.1=1#define DHT11_DATA_IN DDR1.1=0#define DHT11_DATA_READ PIN1.1int shidu;unsigned int dht11_data2;unsigned int dht11_readdata;bit dht11_flag=0;unsigned char humidity;/濕度8位數(shù)據(jù)值第3

56、3頁 （共44頁）農(nóng)田節(jié)水灌溉系統(tǒng)設計unsigned char flag,key_temp;unsigned char posit;unsigned char dht11_start(void)/dht11開始標志 unsigned char count=0;DHT11_DATA_OUT;DHT11_DATA_CLI;/將數(shù)據(jù)線拉低18ms以上delay_ms(25);/延遲18ms以上即可DHT11_DATA_IN;DHT11_DATA_SET;/釋放數(shù)據(jù)線while(DHT11_DATA_READ)delay_us(5);count+;if(count>10)return 0;/延遲等待50us，超過則失敗while(!DHT11_DATA_READ);/等待低電平結束 return 1;/返回1 ，表示dht11響應void dht11_getdata(void)/讀數(shù)據(jù)函數(shù)unsigned char i=0,j=0,count=0;while(DHT11_DATA_READ);/等待數(shù)據(jù)線高電平結束 for(j=0;j<2;j+) /舍去校驗位for(i=0;i<=15;i+)