植物根部濕度的監(jiān)測與控制

目錄項目選題背景和項目意義項目設計思路2項目創(chuàng)新點3下一步研究方向41項目選題背景和項目意義

近年來科學技術在農業(yè)中發(fā)揮著越來越大的作用，突破了傳統(tǒng)的觀念和方法，成為推動農業(yè)進步的有力杠桿。自動連續(xù)的檢測與控制植物的生長環(huán)境狀態(tài)引起了學者的關注和探索。單片機等核心器件的發(fā)展和創(chuàng)新為人工智能檢測技術的實現(xiàn)提供了可靠的保障。濕度是影響植物生長的重要因素,實時的監(jiān)測與控制土壤濕度對探究植物生長有著重要的意義。本項目利用單片機及數(shù)字傳感器技術,對植物生長過程中環(huán)境濕度實時連續(xù)的檢測控制并直觀的顯示。克服了傳統(tǒng)測量不能進行連續(xù)測量的弊端，節(jié)省了工作量，并避免了人為因素帶來的不必要誤差，而且在植物培育過程中節(jié)省了大量的人力資源，提高了生產工作效率。系統(tǒng)總體設計

（1）整個測控系統(tǒng)，包括傳感器、控制器和執(zhí)行機構三部分構成。整個系統(tǒng)的硬件結構，如圖所示：

單片機

AT89S52濕度傳感器放大電路繼電器電磁閥（2）硬件電路中，控制器以AT89S52單片機為核心，系統(tǒng)輸入由土壤濕度傳感器及傳感器信號處理電路組成，輸出執(zhí)行機構由繼電器、執(zhí)行器構成。

濕度傳感器振蕩電路NE555模數(shù)轉換ADC0809核心處理器AT89S52澆灌系統(tǒng)（3）系統(tǒng)軟件用C語言作為編程語言，采用模塊式結構設計。單片機的選擇（數(shù)據(jù)的處理）Ⅰ傳感器的設計（數(shù)據(jù)的采集）Ⅱ輸出控制電路的設計Ⅲ項目設計思路AT89S52基本特征·與MCS-51單片機產品能夠兼容·8K字節(jié)在系統(tǒng)，可編程Flash存儲器，256字節(jié)RAM·可反復擦寫至少1000次·三級加密程序存儲器·全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz·32個可編程I/O口線·八個中斷源·三個16位定時器/計數(shù)器·全雙工UART串行通道·低功耗空閑和掉電模式·掉電后中斷可喚醒·雙數(shù)據(jù)指針·定時器·掉電標識符VCC:電源端，+5V。GND:接地4個8位I/O端口：P0、P1、P2和P3P0口：PO口是一個8位漏級開路雙向工I/0口，每個引腳能吸收8個TTL門電流。P1口：P1口為一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/0口，P1口緩沖器可接收和輸出4個TTL門電流。P2口：P2口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/0口。P3口：P3口管腳是帶內部上拉電阻的8位雙向I/0口。

RST：復位輸入。在振蕩器器件復位時，要保持RST腳兩個機器周期為高電平時間。

ALE：低電平有效，當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用來鎖存地址的低位字節(jié)。

PSEN：低電平有效，外部程序存儲器的選通信號。

主電源引腳時鐘電路復位電路AT89S52單片機內部含有振蕩器，可以作為CPU的時鐘源。本系統(tǒng)時鐘選用內部方式。單片機在啟動時也需要復位，使CPU及系統(tǒng)各部件處于一定的初始狀態(tài)，并從初始態(tài)開始工作。濕度傳感器HS1101全互換性，在標準環(huán)境下不需校正長時間飽和下快速脫濕可以自動化焊接，包括波峰或水浸高可靠性與長時間穩(wěn)定性專利的固態(tài)聚合物結構可用于線性電壓或頻率輸出回路快速反應時間濕度傳感器HS1101是基于獨特工藝設計的電容元件，這些相對濕度傳感器可以大批量生產?？梢詰糜谵k公室自動化，車廂內空氣質量控制，家電，工業(yè)控制系統(tǒng)等。它有以下幾個顯著的特點：HS1101的簡單物照圖如圖

:NE555是一個能產生精確定時脈沖的高穩(wěn)度控制器，其輸出驅動電流可達200mA.。在多諧振蕩器工作方式時，其輸出的脈沖占空比由兩個外接電阻和一個外接電容確定；在單穩(wěn)態(tài)工作方式時，其延時時間由一個外接電阻和一個外接電容確定，它可以延時數(shù)微秒到數(shù)小時。其工作電壓范圍為：4.5V16V。NE555的框圖如圖NE555時基電路基于555振蕩電路的濕度測量電路設計ADC0809模數(shù)轉換器在單片機應用中，特別是在實時控制系統(tǒng)中，常常需要把外界連續(xù)變化的物理量（如濕度、濕度、壓力、流量），變成數(shù)字量送入計算機內進行加工處理。反之，也需要將計算機輸出的數(shù)字量轉為連續(xù)變化的模擬量，用心控制調節(jié)一些執(zhí)行機構，實現(xiàn)對被控對象的控制。這種由模擬量變?yōu)閿?shù)字量，或由數(shù)字量轉為模擬量的轉換，通常叫做模/數(shù)，或數(shù)/模轉換。用以實現(xiàn)這類轉換的器件，叫做模/數(shù)（A/D）轉換器或數(shù)/模（D/A）轉換器

NE555的輸出端跟ADC0809的IN0通道相接，則ADC0809芯片的地址選通為ADDR0,ADDR1,ADDR2都接地。ADC0809的轉換時鐘由單片機的ALE提供。ADC0809的典型轉換頻率為640kHz，ALE信號頻率與晶振頻率有關，如果晶振頻率取12MHz，則ALE的頻率為2MHz，所以ADC0809的時鐘端CLK與單片機的ALE端相接時，要考慮分頻。8051通過地址線P2.0和讀寫控制線、來控制模擬輸入通常地址鎖存、啟動和輸出允許。測濕電路與單片機的連接圖如圖所示。測濕電路與單片機連接液晶顯示器

我們不僅要自動的可控制土壤的濕度，也要在人工的情況下檢測土壤的濕度，所以液晶顯示也是必不可少。1602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊它有若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。LCD1602的特性（1）+5V電壓，對比度可調（2）內含復位電路（3）提供各種控制命令,如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能（4）有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器DDRAM（5）內建有192個5X7點陣的字型的字符發(fā)生器CGROM（6）8個可由用戶自定義的5X7的字符發(fā)生器CGRAM

本系統(tǒng)的執(zhí)行機構和器件只存在開啟和關閉兩種狀態(tài)，采用了開關量輸出控制，通過I/