自動(dòng)澆花控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

--------學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明１、堅(jiān)持以“求實(shí)、創(chuàng)”的科學(xué)精神從事爭(zhēng)論工作。2、本論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)展的爭(zhēng)論工作和取得的爭(zhēng)論成果。3、本論文中除引文外，全部試驗(yàn)、數(shù)據(jù)和有關(guān)材料均是真實(shí)的。4、本論文中除引文和致謝的內(nèi)容外,不包含其他人或其它機(jī)構(gòu)已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的爭(zhēng)論成果。5意。作者簽名:日 期：20１4-05摘 要MSP4３0Ｇ2５５3工作原理是通過(guò)土壤濕度傳感器檢測(cè)到土壤的相對(duì)濕度,傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)進(jìn)展信息把握繼電器開關(guān)吸合,繼而啟動(dòng)水泵，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆花，當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定的濕度值,則停頓澆花。本系統(tǒng)澆灌方式智能，合理，能夠在無(wú)人照看的狀況下科學(xué)的對(duì)植物進(jìn)展?jié)补?，避開植物因無(wú)人照料而枯死。關(guān)鍵字：ＭSP430G２553單片機(jī);土壤濕度傳感器；自動(dòng)澆花AbｓtractTｈiｓdeｓignisaｓmalｌaｕｔomaｔic watｅringcontroｌsyｓｔeｍ,whiｃh isbａseｄoｎＭSＰ43０G255３microciｎtｒoｌlｅr. Theoperａt(yī)ｉｎｇｐｒｉncｉpleofthisｓｙstemiｓｔｏ detｅｃt the ｒelatiｖｅhuｍｉdiｔｙofｔhr soiｌbysｏｉlmｏｉsturesｅnsoｒ,andtｈenｓenttothemicrocontrolｌeｒｆor iｎfｏrｍation prｏｃessing,tｈeｎ ｐａrｉngｍｏｉstｕrｅmeasureｍent vaｌueｗitｈthｅｇiveｎhumidity,tｈｅmｉcrocontrｏlleroｕtpuｔsａ cｏnｔroｌsignalforconｔrｏllingｔherelay switｃｈ，wｈenmｅａｓureｍｅntvalｕeｉｓgｒｅateｒthaｎ thｅseｔ value,tｈｅn startｔｈepump ｔｏｗaterthｅflowerautoｍaticaｌlｙ.Whenthｅ humidiｔｙiｓbelowtheseｔvalue,tｈensｔｏｐwａt(yī)ering.Thewayｏftｈiswaｔerinｇsystemｉsｉntelｌigentａnｄreａsonａble.Iｔcaｎwaｔering pｌants scieｎtifically ｉn cａｓｅofpossiｂlｅunattended tｏ avoｉｄplａｎtsｄｕｅtoｕnａt(yī)tendeddeａｄ.Keywords: ＭSP430G25５3 ｍiｃrocoｎtｒoｌｌｅr; ｓoiｌｍoｉsｔｕrｅsｅnｓｏr; Ａutomaｔicwatｅｒinｇ目錄緒 論 錯(cuò)誤!未定義書簽。１系統(tǒng)設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤!未定義書簽。1.1?錯(cuò)誤!未定義書簽。１.2?錯(cuò)誤!未定義書簽。２硬件電路設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤!未定義書簽。2.1系統(tǒng)硬件原理圖設(shè)計(jì)2?２．2主要模塊 錯(cuò)誤!未定義書簽。2．2.1MSP430G2５53?錯(cuò)誤!未定義書簽。２.2.2MSＰ43０Ｇ255３的時(shí)鐘設(shè)置和模數(shù)(Ａ/D〕轉(zhuǎn)換模塊錯(cuò)誤!未定義書簽。2.2.２電源模塊電路設(shè)計(jì)?錯(cuò)誤!未定義書簽。２.2.3土壤濕度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)?錯(cuò)誤!未定義書簽。2.2.4液晶顯示電路設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤!未定義書簽。２．2.5水泵把握電路設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤!未定義書簽。軟件設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤!未定義書簽。軟件設(shè)計(jì)思路 錯(cuò)誤!未定義書簽。３.2主要模塊流程圖 錯(cuò)誤!未定義書簽。初始化程序?錯(cuò)誤!未定義書簽。ＬCD１6027?3.２.3AD?錯(cuò)誤!未定義書簽。３.2.4繼電器把握程序 錯(cuò)誤!未定義書簽。3.2．5 延時(shí)程序?錯(cuò)誤!未定義書簽。4設(shè)計(jì)總結(jié)?錯(cuò)誤!未定義書簽。參考 文 獻(xiàn)?錯(cuò)誤!未定義書簽。致謝 錯(cuò)誤!未定義書簽。緒 論目前,國(guó)內(nèi)外均有自動(dòng)澆花系統(tǒng)的應(yīng)用,而大多數(shù)自動(dòng)澆花系統(tǒng)是利用虹吸原理，即利用滲透的方式澆花，這種方式澆花過(guò)程是連續(xù)的、不連續(xù)的，承受這種方式只能保證花不會(huì)干旱而死，不是式一樣，不是花需要澆水時(shí)才進(jìn)展?jié)补?。另外還有一些自動(dòng)澆水系統(tǒng),是承受單片機(jī)把握,利用濕度則可以在陽(yáng)臺(tái)上使用,能夠按需自動(dòng)澆花。系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)分析本系統(tǒng)設(shè)計(jì)以MSＰ４30單片機(jī)為中心,由電源、繼電器、土壤傳感器、液晶顯示五個(gè)模塊組成。用ＦC＿２８需要澆水,則單片機(jī)把握輸出信號(hào)，使繼電器線圈通電，常開觸點(diǎn)閉合，驅(qū)動(dòng)水泵，實(shí)現(xiàn)土壤濕度自動(dòng)把握澆水。當(dāng)設(shè)定澆水時(shí)間到,檢測(cè)到的土壤濕度未低于閾值值,則連續(xù)澆水；當(dāng)?shù)竭_(dá)閾值時(shí)，由單片機(jī)發(fā)出信號(hào)，使繼電器線圈斷電，對(duì)應(yīng)常開觸點(diǎn)斷開，水泵不工作，停頓澆水。在自動(dòng)把握澆1６02１.2本系統(tǒng)以MＳP430Ｇ2553單片機(jī)為中心,由電源、繼電器、土壤傳感器、液晶顯示五個(gè)模塊組成。自動(dòng)澆花把握系統(tǒng)構(gòu)造框圖如圖１-2FC-28FC-28繼電器水盆MSP430G2553LCD1602單片機(jī)水管保險(xiǎn)絲水泵電源模塊花盆水管1－2自動(dòng)把握澆花系統(tǒng)構(gòu)造圖硬件電路設(shè)計(jì)2.１系統(tǒng)硬件原理圖設(shè)計(jì)本系統(tǒng)硬件電路由單片機(jī)、土壤濕度傳感器、繼電器、液晶屏、二極管、三極管、水泵、電源等組成。自動(dòng)把握澆花系統(tǒng)原理圖如圖2-12－1自動(dòng)把握澆花系統(tǒng)原理圖主要模塊本系統(tǒng)承受的是ＭＳP430Ｇ２553FC3ｃmCＤ16０2號(hào)；把握局部承受繼電器電路,把握水泵的澆水工作。MSＰ4３0G2５53本設(shè)計(jì)承受MSP430G２５53單片機(jī)作為核心部件。ＭSP430G２５53*低電壓(1.8V-3.6V)超低功耗--運(yùn)行模式:２３0uＡ(1MHz2.２V--待機(jī)模式：0.5ｕA--關(guān)閉模式(ＲAM)：0.1ｕA*０．5k-１６kB系統(tǒng)內(nèi)可編程(ＩSP)Ｆｌash使用中斷懇求將CPU從低功耗模式下喚醒時(shí)間：6us快速的指令執(zhí)行時(shí)間。MSP430G2５5316〔RISC)架構(gòu)，指令周期為62.５ns。具有靈敏的時(shí)鐘設(shè)計(jì)。具有四種校準(zhǔn)頻率并高達(dá)１６MＨz的內(nèi)部頻率。內(nèi)部超低功耗低頻〔LＦ) 振蕩器。３2kＨz晶振。外部數(shù)字時(shí)鐘源。兩個(gè)１6位Ｔiｍｅr_A,分別具有三個(gè)捕獲/比較存放器多達(dá)２４個(gè)支持觸摸感測(cè)的I／Ｏ引腳通用串行通信接口〔USＣＩ)。UART,IrＤＡ編碼器和解碼器，同步SＰI，Ｉ２C。用于模擬信號(hào)比較功能或者斜率模數(shù)轉(zhuǎn)換的片載比較器。1０200－kｓpｓ模數(shù)(A/Ｄ)轉(zhuǎn)換器,帶有內(nèi)部基準(zhǔn)。其A/D轉(zhuǎn)換器具有采樣保持和自動(dòng)掃描的特點(diǎn)。串行板上編程，無(wú)需外部編程電壓,利用安全熔絲實(shí)現(xiàn)可編程代碼保護(hù)。具有兩線制接口的片上仿真規(guī)律電路。便利的調(diào)試功能。２．2.MＳＰ４30G2５５３的時(shí)鐘設(shè)置和模數(shù)〔A／D〕轉(zhuǎn)換模塊１.時(shí)鐘設(shè)置MＳP430G２５53單片機(jī)中有四種校準(zhǔn)頻率并高達(dá)１6MHz的內(nèi)部頻率,分別是內(nèi)部超低功耗低頻(LF〕振蕩器,32kＨｚ晶振，外部數(shù)字時(shí)鐘源。本系統(tǒng)選擇數(shù)字把握振蕩器〔ＤＣＯ)，設(shè)置ＤOC８MHz,即ＢＣＳCTL1=ＣALBＣ1_8MHZ;DCOＣＴＬ=CＡLDCＯ_８ＭHＺ;模數(shù)〔A/D)轉(zhuǎn)換模塊MSP430G5５53AD1062Vreｆ8快200Ks／s,具有中斷力氣。它有四種工作模式：?jiǎn)瓮ǖ绬未无D(zhuǎn)換模式、單通道屢次轉(zhuǎn)換模式、序列通道單次轉(zhuǎn)換模式、序列通道屢次轉(zhuǎn)換模式。A/DＡDC10采樣和轉(zhuǎn)換所需要的各種時(shí)鐘信號(hào)有AＤＣ10CＬKSAMＰＣＯN采樣及轉(zhuǎn)換信號(hào)、SHTSHSDＣ12SSＥＬ選擇的內(nèi)核時(shí)鐘源及AＤC1２DＩVＡDＣ10各部件才能協(xié)調(diào)工作!ADC１０是一個(gè)1０位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有采樣和保持功能的的10位轉(zhuǎn)換器內(nèi)核，在這個(gè)內(nèi)核中有兩個(gè)可編程的參考電壓〔ＶR+和ＶＲ-)定義轉(zhuǎn)換的最大值和最小值。當(dāng)輸入模擬電壓等于或高于ＶR+時(shí),ＡDC03FFH，當(dāng)輸入電壓等于或小于VR－時(shí)，ADＣ100。輸入模擬電壓的最終結(jié)果滿足公式:N

VRVR在經(jīng)過(guò)合理設(shè)置后，ＡDC10硬件會(huì)自動(dòng)將轉(zhuǎn)換結(jié)果存放到相應(yīng)的AＤC1０MＥM存儲(chǔ)存放器中。2．2.2在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中,土壤濕度傳感器、單片機(jī)、繼電器、液晶屏都需要電源供電。因而選用電源電M2９６電源治理芯片供給穩(wěn)定直流電源。LM2５96-2-2+3.3V5Ｖ,水泵的工作電壓為+6V。圖２-２－2ＬM2５９6２.２.3本系統(tǒng)選用的土壤濕度傳感器為ＦC-28土壤濕度傳感器,其工作原理是:將FＣ-2８探頭插入土壤中充當(dāng)電阻，與電路中的電阻分壓，將采集到的濕度模擬量通過(guò)“一線式總線”串行傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中,由AＤ轉(zhuǎn)換模塊將所測(cè)外部模擬特性參數(shù)量化成數(shù)字特性參數(shù)，經(jīng)過(guò)確定算法處理,將所得土壤濕度值顯示在１6022-２-3土壤濕度檢測(cè)電路2.2.4液晶顯示電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)承受LＣD１６0２液晶顯示模塊，該液晶顯示器畫質(zhì)高且不會(huì)閃耀。1602液晶顯示器都[1:“HeooｒldＬCD1６0222-２-4〔1)2-2-４(２)為工作界面。圖２-2－4LＣD1602圖２-２-4(1)開機(jī)界面 圖2－2-4(２)系統(tǒng)工作界面2．2.52-2－51的基極B連接到單片機(jī)的P１．2EIN4１48電路；R１與紅色發(fā)光二極管組成繼電器狀態(tài)指示電路,便于直觀的看到繼電器的工作狀態(tài),即當(dāng)繼LED［2。圖２-2-５水泵把握電路MSP４30G2５53單片機(jī)的P１．2+5V線圈兩端，繼電器常開觸點(diǎn)閉合，也就相當(dāng)于水泵開關(guān)閉合,水泵開頭工作。反之,當(dāng)P1．２引腳輸停頓工作。本系統(tǒng)水泵承受6V供電小水泵,澆花裝置承受小水管，在盆栽四周挖出一道圍繞植物的小水溝，將小水管放置水溝中，實(shí)現(xiàn)均勻澆灌,以防止局部土壤濕度過(guò)高,測(cè)量不準(zhǔn)確。軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)是基于IAＲ軟件平臺(tái)，以ＭＳＰ430G２553本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)是基于IAＲ軟件平臺(tái)，以ＭＳＰ430G２553單片機(jī)軟件編程為主,整個(gè)軟件局部主要由系統(tǒng)初始化模塊、時(shí)鐘模塊、A／D數(shù)據(jù)采集模塊、把握信號(hào)輸出模塊以及1602液晶屏顯示模塊五局部組成。其中編程文件模板如圖3-１所示。圖３-1編程文件模板當(dāng)系統(tǒng)上電后單片機(jī)內(nèi)各模塊及外圍模塊進(jìn)展初始化設(shè)置，在程序運(yùn)行下，土壤濕度傳感器開頭工作，檢測(cè)該區(qū)域土壤濕度,所測(cè)模擬量傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)進(jìn)展AＤ處理,推斷土壤濕度值是否在所設(shè)器斷電,水泵不工作,停頓澆花。3開頭開頭繼電器斷電，停頓澆水是系統(tǒng)初始化及啟動(dòng)界面是否到達(dá)閾值濕度否土壤濕度檢測(cè)驅(qū)動(dòng)水泵繼電器通電否是否高于閾值濕度是3.2.1初始化程序主要是對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘和各存放器的初始化設(shè)置工作，包括Ｉ＼O口初始化,ＡD轉(zhuǎn)換及單片機(jī)工作模式系統(tǒng)中斷模式設(shè)置及LCDLCD１60２顯示程序8ＭＨz,設(shè)置Ｐ1.4、P1.5、P1.6Ｐ1.7和顯示程序。ＬCD１602D序如下:調(diào)試時(shí)，應(yīng)將液晶屏顯示程序獨(dú)立出來(lái)調(diào)試，關(guān)閉其他功能程序,先定義一個(gè)一維數(shù)組,系統(tǒng)時(shí)LCDLＣD當(dāng)數(shù)組不占滿顯示區(qū)域時(shí),空余局部有可能消滅亂碼。在此系統(tǒng)中,LCＤ主要功能就是顯示設(shè)定的土壤濕度閾值以及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的土壤濕度值。ADA/DMCU是單片機(jī)進(jìn)入低功耗休眠狀態(tài),并在ＡD本系統(tǒng)AD／/AＤ初始化程序:voidADC_init(vｏｉd){ADC10CTL0&=~EＮＣ;ADＣ10CTL0=AＤC１0ＯN+ＲEF２_5V＋ＡDＣ10SHT_0+AＤC10IE;//2．5ＶADC10ＣTL１＝ADC1０SSEL1＋I(xiàn)NCH_0＋ＳRＥF_0;//ＡDＣ10P1.０采樣通道ＡＤC10CＴL０|=ENC;｝／/啟動(dòng)AＤ函數(shù)：voidADＣ_Stａrt(vｏid){ADＣ1０CTL0|=ＥNC;ADC1０CＴL０|=ADC10SC;}把握程序繼電器僅需單片機(jī)中P1．2引腳把握，P１.2為高電尋常，三極管導(dǎo)通,繼電器線圈兩端形成電勢(shì)差,繼電器常開觸點(diǎn)閉合;當(dāng)P1繼電器常開觸點(diǎn)斷開。3.2.5延時(shí)程序主程序中延時(shí)是為了等待設(shè)備預(yù)備就緒,防止數(shù)據(jù)傳輸紊亂。設(shè)計(jì)總結(jié)參考文獻(xiàn)[1］周正，卜麗,陳明．基于單片機(jī)的LCD１62(J．信息與電腦,２01,5:4〔J).長(zhǎng)春大學(xué)學(xué)報(bào),2０１２年,２25[３]許春冬，張濤，唐輝．基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線測(cè)控系統(tǒng)的爭(zhēng)論設(shè)計(jì)〔J〕.福建電腦，2023[４］席本強(qiáng)，