1、XXX 大学 本科生毕业论文题 目 自动浇花系统的设计 系 别 电子信息科学与技术 班 级 xxx 姓 名 xxx 学 号 1246332xx 答辩时间 2016 年 5 月 xxxx 大学计算机与信息工程学院目 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 单片机的基本组成 .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 的基本参数及引脚功能 .53.3 ADC0832 的简介 .73.3.1
2、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 模数转换原理及主要技术指标 .103.3.6 主要特性 .103.3.7 内部结构 .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 比较器 LM393 .133.4.1.1 LM393 主要特点： .133.4.1.2 LM393 引脚图及内部框图 .133.5 报警及电机驱动 .154 软件设计
3、 .154.1 主程序流程图 .154.2 显示模块 .184.3 AD 转换模块 .194.4 湿度检测模块 .205. 结论 .21谢 辞 .24附录 1 原理图 .25附录 2 参考程序 .261自动浇花系统的设计xxx 指导老师：xxx摘要：本设计是基于 AT89C51 单片机和 ADC0832 的自动浇花系统。本设计的电路内部包含湿度采集和 AD 转换等主要功能。自动浇水系统设计的浇水部分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较，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。这样可以帮助人们及时地给心爱的盆
4、花浇水。关键词：AT89C51；湿度的采集与显示； LEDDesign of potted flowerss automatic watering systemxxxxxxxxx Tutor：xxxxxxAbstract:This design is the 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
5、 of automatic watering system design is through the upper and lower limits of microcontroller programming watering value and induction circuit into MCU soil moisture compared to the values, when the lower limit value, the output of the single chip a signal to control the watering, above the upper li
6、mit again by the MCU output a signal control stop watering. This water can help people in a timely manner to the beloved flower.Key words: AT89C51 ; Humidity acquisition and display ; LED21 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，这样可以陶冶人们的情操，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，净化室内空气，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
7、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。给盆花浇水是否能做到适时及适量，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由花儿浇灌不及时引起的；好不容易种植很长时间的花草，因为浇水不及时或者长势不好，用来美化室内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行检测，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，它可以实现室内盆花浇水的自动化系统。该系统可对土壤的湿度进行实时监控，并对盆花进行适时适量的浇
8、水。其核心是单片机、湿度采集、显示电路以及浇水驱动电路构成的检测以及控制部分。主要研究土壤湿度与浇水量之间的关系、浇灌控制技术及设备系统的硬件、软件编程各个部分。该设计的检测部分单片机选用AT89C51 单片机，软件部分选用 C51 语言编程。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内程序控制精确的将湿度分显示在 LCD 显示屏上，通过单片机内的程序判断是否要给盆花浇水，如果需要浇水，则单片机系统就会发出浇水信号，带动水泵开始浇水，若不需要浇水，则进行下一次循环检测。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
9、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 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个3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 单片机的基本组成AT89C51 由一个 8 位的微处理器，128KB 片内数据存储器 RAM,21 个特殊功能寄存器 SFR，3KB 片内程序存储器 Flas
10、h ROM,64KB 可寻址片内外一编址的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及位寻址功能的五个中断源、两个优先级的中断控制系统以及片内振荡器和时钟产生电路。其基本组成框图如图 3-1-1 所示。图 3-1-1 AT89C51 单片机的基本组成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 。AT89
11、C51 单 片 机 芯 片 内 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 部分 ： 片 内 程 序 存 储 器 、 片 外 程 序 存 储 器 、 片 内 数 据 存 储 器 和 片 外 程 序 存 储 器 。4下 图 给 出 了 AT89C51 单 片 机 的 存 储 器 分 布 空 间 。 左 侧 框 中
12、 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。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
13、 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 （ 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 寄 存 器 SFR 区 。片 内 数 据 存 储 器 的 00H-7FH 单 元 又 划 分 为 3 块 ： 00H-1FH 块 是 工 作 寄存 器 所 用 ； 20-2FH 块 是 位 寻 址 功 能 的 单 元 区 ； 30H-
14、3FH 是 普 通 RAM 区 。 工 作寄 存 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 寄 存 器 PEW 的 RS1， RS0 两 位 决 定 。3.1.3 振荡电路和时钟在 AT89C51 芯 片 内 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 内 部 时 钟 方 式 。 也 可 以 使 用 外 部振 荡 器 ， 由 外 部 振 荡 器 产 生 的 信 号 直 接 加 载 到 振
15、 荡 器 的 输 入 端 ， 作 为 CPU5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 图 1.6 所 示 。 大 多 数 的 单片 机 采 用 内 部 时 钟 方 式 ， 本 次 设 计 亦 然 。在 AT89C51 单 片 机 内 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
16、是 反 相 放 大 器 的输 出 端 。芯 片 内 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 LCD1602 简介3.2.1 LCD1602 的基本参数及引脚功能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、数字符号以及中文字符，显示的内容十分丰富。它还分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为 HD44780，带背光的比不带背光的
17、厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如图 3-2-1 所示。图 3-2-1 LCD1602 结构图LCD1602 主要技术参数： 容量:162 个字符芯片工作电压:4.55.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压:5.0V字符尺寸:2.954.35(WH)mm引脚功能说明：6引脚接口说明表 3-2-1 编号 符号 引脚说明 编号 符号 引脚说明1 VSS 电源地 9 D2 数据2 VDD 电源正极 10 D3 数据3 VL 液晶显示偏压 11 D4 数据4 RS 数据/命令选择 12 D5 数据5 R/W 读/写选择 13 D6 数据6 E 使能信号 14 D7 数据7
18、D0 数据 15 BLA 背光源正极8 D1 数据 16 BLK 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 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度。第 4 脚：RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第 5 脚：R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS 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
19、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）7 延时 5mS 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：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：显示开及光标设置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。其内部有一个 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行 A/D 转换。是目前国内应用最广泛的 8 位通用 A/D 芯片。图 3-3 ADC0832 引脚图
