1、实 践 教 学 目 标 实 践 报 告20132014（1）学期项目： 自动浇灌系统 班级： 学号: 姓名: 时间: 2013 年 9 月 9 日 2013 年10 月 14 日指导教师： 制定日期： 2013.9.16 1. 任务和要求a. 概述 主 要 是 以 51单 片 机 80c52为 主 控 芯 片 ， 利 用 DALAS一 线 式 温 度 传 感 器 DS18B20实 现 对 周 围 温 度 环 境 的 采 集 ,单 片 机 再 根 据 采 集 的 温 度 值 来 控 制 电 磁 阀 的开 关 及 持 续 时 间 等 操 作 ， 从 而 实 现 在 不 同 的 温 度 对 周 围
2、浇 灌 对 象 实 施 间 隔 性 的灌 溉 ， 浇 灌 持 续 的 时 间 与 不 同 的 温 度 范 围 有 关 ， 同 时 相 关 的 状 态 信 息 要 在 点 阵汉 字 液 晶 屏 上 实 时 的 显 示 。b.功 能（ 1） 汉 字 液 晶 屏 上 实 时 显 示 的 信 息 有 ： （ 见 图 1）1.第 一 行 显 示 ： 制 动 浇 灌 系 统 ；2.第 二 行 显 示 ： 低 温 ： *.* ， 或 常 温 ： *.* ， 或 高 温 ： *.* 。 注 ： 假 设 24 以 下 为 低 温 ， 2535 为 常 温 ， 35 以 上 为 高 温 。 电 磁 阀 状 态：
3、开 ， 或 关 。3.第 三 行 显 示 ： 时 间 ： *时 *分 *秒 。4.第 四 行 显 示 ： 浇 灌 次 数 。a 可 以 显 示 设 置 的 界 面b 可 以 查 看 低 、 常 、 高 温 的 值 和 浇 灌 时 间 及 间 隔 时 间c 可 以 设 置 的 低 、 常 、 高 温 的 值 和 浇 灌 时 间 及 间 隔 时 间目 的 是 为 了 实 现 浇 灌c. 性能使 得 浇 灌 器 在 低 温 时 ， 电 磁 阀 始 终 关， 浇 灌 时 间 为 0分 0秒 ； 在 常 温 时 ， 浇 灌 时间 为 30分 钟 ， 浇 灌 次 数 间 隔 为 8小 时 ； 在高 温 时
4、 ， 浇 灌 时 间 为 50分 钟 ， 浇 灌 次 数 间隔 为 4小 时 。从 低 温 进 入 常 温 ， 浇 灌 时 间 为 30分 钟， 浇 灌 次 数 间 隔 为 8小 时 ； 蜂 鸣 器 响 从 常 温 进 入 高 温 时 ， 浇 灌 时 间 为 50分 钟 ， 浇 灌 次 数 间 隔 为 4小 时 。 蜂 鸣 器 响从 高 温 进 入 常 温 ， 浇 灌 时 间 为 30分 钟 ， 浇 灌 次 数 间 隔 为 8小 时 ； 蜂 鸣 器 响 从 常 温 进 入 低 温 时 ， 浇 灌 时 间 为 0分 0秒 ， 阀 关 闭 。 蜂 鸣 器 响d. 接口（软件、硬件）+12V 电 磁
5、 阀 电 源 2.方案（思路）a) 总的思考利 用 DALAS一 线 式 温 度 传 感 器 DS18B20实 现 对 周 围 温 度 环 境 的 采 集 ,单 片 机 再 根据 采 集 的 温 度 值 来 控 制 电 磁 阀 的 开 关 及 发 出 声 音 ， 实 现 在 不 同 的 温 度 对 周 围 浇 灌 对象 实 施 间 隔 性 的 灌 溉 ， 浇 灌 持 续 的 时 间 与 不 同 的 温 度 范 围 有 关 ， 同 时 相 关 的 状 态 信息 在 点 阵 汉 字 液 晶 屏 上 实 时 的 显 示b.CPU选择80C52;c.硬件选择；水阀开关 蜂鸣器 继电器 液晶显示器（TG
6、12864B） 电源 电线；d.开发和测试环境Keil 2;Proteus;e.系统框架图和系统功能说明浇灌系统水阀处理（根据温度来控制水阀开关）浇灌处理（根据不同温度来控制灌溉时间）显示(将一些信息显示到屏幕)蜂鸣器（提醒浇灌进行）温度仪（感应周边温度）功能说明：使 得 浇 灌 器 在 低 温 时 ， 电 磁 阀 始 终 关 ， 浇 灌 时 间 为 0分 0秒 ； 在 常 温 时 ， 浇 灌 时 间 为 30分 钟 ， 浇 灌 次 数 间 隔 为 8小 时 ； 在 高 温 时 ， 浇 灌 时 间 为 50分 钟 ， 浇 灌 次 数 间 隔 为 4小 时 。从 低 温 进 入 常 温 ， 浇
7、灌 时 间 为 30分 钟 ， 浇 灌 次 数 间 隔 为 8小 时 ； 蜂 鸣 器 响 兰 花 草 从 常 温 进 入 高 温 时 ， 浇 灌 时 间 为 50分 钟 ， 浇 灌 次 数 间 隔 为 4小 时 。 蜂 鸣 器 响 兰 花 草从 高 温 进 入 常 温 ， 浇 灌 时 间 为 30分 钟 ， 浇 灌 次 数 间 隔 为 8小 时 ； 蜂 鸣 器 响 兰 花 草 从 常温 进 入 低 温 时 ， 浇 灌 时 间 为 0分 0秒 ， 阀 关 闭 。 蜂 鸣 器 响 兰 花 草f.接口概述g开发计划计划开始时间 计划结束时间序号 任务 内容 负责人实际开始时间 实际结束时间1 任务和
8、要 求 概述，功能，性能，接口 刘路 2013.9.092013.9.09 2013.9.10.2013.9.102 方案总的思考 软硬件选择 开发和测试环境 系统框架图和系统功能说明 接口概述 开发计划刘路 2013.9.10.2013.9.10 2013-9-122013-9-12温度传感器DS18B20液晶显示器80C51 阀门控制 水阀MCU/P继电器 水阀温度传感器显示器 蜂名器3 系统设计列出所需要的硬件软件电路及功能状态图 刘路 2013.9.122013.9.12 2013.9.172013.9.174 详细设计将主体程序分解成各个功能模块 列出各模块的功能所需刘路 2013.
9、9.172013.9.17 2013.9.232013.9.235 编码依照详细设计所考虑的思路 进行编码 刘路 2013.9.232013.9.23 2013.10.122013.10.86 系统测试利用Proteus进行仿真 通过控制DS18B20的值 测试程序在各个温度下 显示 浇灌 时间 功能是否完整 有无错误刘路 2013.10.122013.10.8 2013.10.172013.10.123.系统设计a) 硬件设计i. 框图ii. 功能描述硬件设计主要包括：D S18B20温 度 采 集 模 块 ： 用 于 温 度 采 集 ； 汉 字 液 晶 屏 显 示 状 态 信 息 模 块
10、： 用于 将 相 关 信 息 显 示 出 来 ； 将 数 字 温 度 传 感 器 DS18B20并 接 在 一 起 ， 数 据 线 与 单 片 机 的 P1.0相 连 ， 液 晶 显示 器 与 单 片 机 的 连 接 采 用 模 拟 接 口 方 式 。 蜂 鸣 器 ： 利 用 外 部 中 断 触 发 定 时 器 t0控 制 音 调 高 低 T1控 制 节 拍 长 短（ 1） 传 感 器 DS18B20温度传感器DS18B20液晶显示器80C51 阀门控制 水阀DS18B20是 美 国 DALLAS公 司 推 出 的 数 字 温 度 传 感 器 ， 将 温 度 传 感 器 、 数 字 转 换 电
11、路 集 成 到 了 一 起 ， 外 形 如 同 一 只 三 极 管 。 微 型 化 、 低 功 耗 、 高 性 能 、 抗 干 扰 能 力 强 ； 它采 用 独 特 的 单 线 接 口 方 式 ， 与 单 片 机 连 接 时 ， 仅 需 一 根 口 线 ； 这 样 可 以 非 常 方便 地 构 成 多 路 温 度 测 量 系 统 。DS18B20的 测 温 范 围 为 -55度 125度 ， 可 完 全 满 足 要 求 。 其 引 脚 图 如 图 1-4所 示 。DQ： 数 据 输 入 /输 出 。 在 数 据 总 线 供 电 方 式 可 给 传 感 器 提 供 电 源 。VDD： 可 选 的
12、 电 源 电 压 DS18B20有 两 种 供 电 方 式 ： 数 据 总 线 供 电 方 式 和 外 部 供 电方 式 。 若 采 用 数 据 总 路 线 供 电 方 式 ， VDD应 接 地 ， 这 样 可 省 一 根 线 ， 但 测 浊 的时 间 较 长 。GND： 电 源 地 。温 度 与 数 字 量 的 对 应 关 系 表 如 右 表所 示 。(2)单 片 机 80C52单 片 机 内 部 有 P0、 P1、 P2、 P34个 8位 双 向 I/O口 ， 其 引 脚 如 图 1-8所 示 ， 外 设 与 这 些 端 口 可 以 直 接 连 接 ， 无 需 另 外 的 接 芯 片 。
13、P0 P3既 可 以 按 字 节 输 入 或输 出 ， 也 可 以 按 位 进 行 输 入 或 输 出 ， 共 32条 口 线 ， 其 控 制 十 分 灵 活 方 便 。 各 个 端 口 的 结构 功 能 有 所 不 同 。 在 自 动 浇 灌 系 统 的 设 计 中 主 要 用 到 了 P0、 P1、 P3这 3 个 口 。 1） P0口P0口 每 一 位 内 部 结 构 如 图 1-9所 示 ， 其 基 本 功 能 是 数 据 的 输 入 与 输 出 ， 此 外 在 扩 展 程 序 存 储 器 、 外 部 数 据 存 储 器 或 I/O口 时 ， 作 为 数 据 总 线 和 低 8位 地
14、址 总 线 。 需 要 说 明 的 是 P0口 作 为 输 出 口 使 用 时 ， “控 制”引 脚 为 低 ， 使 场 效 应 管 VT1截 止 ， P0口 实 际 上 为 漏 极 开 路 输 出 电 路 ， 因 此 需 加 上 拉 电 阻， 如 图 1-10所 示 ； P0作 为 输 入 口 使 用 时 ， 必 须 首 先 写 端 口 输 出 “1”， 使 VT2截 止 ， 否 则 如 果 VT2导通 ， 在 输 入 引 脚 数 据 时 ， 引 起 的 的 高 电 平 会 被 强 制 拉 成 低 电 平 。DALLAS DS18B20 1 2 3 GND DQ VDD 图1-4 DS18B
15、20引脚图 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 80C51 RP1 VCC 图-10 P0口作输出口时需加上拉电阻 温 度 与 数 字 量 对 应 关 系 表 2） P1口在 自 动 浇 灌 系 统 设 计 中 ， P1.1与 传 感 器 DS18B20的 DQ连 接 ， 将 温 度 传 感 器 上 的 值 传 送到 单 片 机 80C51在 液 晶 屏 上 显 示 出 来 。3)P3口P3口 险 了 双 向 I/O口 功 能 外 ， 还 具 有 第 二 功 能 。 在 自 动 浇 灌 系 统 中 P3.7、 P3.6、 P3.5不 再 是 P3口
16、的 第 二 功 能 ， RD、 WR、 T1是 作 为 I/O口 分 别 控 制 液 晶 模 块 的 RS、 R/W、 E引 脚 ，产 生 相 应 的 时 序 信 号 。（ 3） TG12864B液 晶 屏TG12864B是 128*64点 阵 的 液 晶 显 示 模 块 ， 能 够 显 示 各种 字 符 （ 128个 8*8点 阵 字 符 ， 或 32个 16*16点 阵 的 汉 字 ） 或 图形 ， 具 有 8位 标 准 数 据 总 线 及 相 应 的 控 制 信 号 ， 可 与 单 片 机 接口 直 接 相 连 。 其 外 观 及 引 脚 排 列 如 图 1-11所 示 ：其 引 脚 功
17、 TG12864B液 晶 模 块 实 际 上 是 由 左 右 两 块 独 立 的64*64点 阵 液 晶 屏 拼 接 而 成 ， 每 半 屏 有 一 个 8*64*8bit DDRAM， 左 右 半 屏 驱 动 电 路 及 存 储 器 分 别 由 片 选 信 号 CS1和 CS2选 择 。 它 可 显 示 4行 16*16点阵 的 汉 字 ， 每 行 显 示 8列 ， 如 果 列 号 小 于 4， 则 显 示 在 左 半 屏 ， 否 则 显 示 在 右 半 屏 。 。TG12864B液 晶 模 块 内 部 没 有 字 库 ， 因 此 必 须 将 ASCII的 点 阵 信 息 放 在 程 序 存
18、 储 器 中， 显 示 时 根 据 ASCII值 找 到 该 字 符 的 点 阵 码 送 到 液 晶 显 示 模 块 DDRAM中 。（ 4） 蜂鸣器三极管主要是做驱动用的。因为单片机的IO口驱动能力不够让蜂鸣器发出声音，所以我们通过三极管放大驱动电流，从而可以让蜂鸣器发出声音，你要是输出高电平，三极管导通，集电极电流通过蜂鸣器让蜂鸣器发出声音，当输出低电平时，三极管截止，没有电流流过蜂鸣器，所以就不会发出声音。b) 软件设计BLKBLAVEERSTCS2CS1DB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0E R/W D/IVOVDDVSS图1-11 TG12864B模块引脚图 i. 运行环
19、境keil 2;Proteus;ii. 功能描述在 低 温 时 ， 电 磁 阀 始 终 关 ， 浇 灌 时 间 为 0分 0秒 ； 在 常 温 时 ， 浇 灌 时 间 为 30分 钟 ， 浇 灌 次 数 间 隔 为 8小 时 ； 在 高 温 时 ， 浇 灌 时 间 为 50分 钟 ， 浇 灌 次 数 间 隔 为4小 时 。从 低 温 进 入 常 温 ， 浇 灌 时 间 为 30分 钟 ， 浇 灌 次 数 间 隔 为 8小 时 ； ； 从 常 温进 入 高 温 时 ， 浇 灌 时 间 为 50分 钟 ， 浇 灌 次 数 间 隔 为 4小 时 。从 高 温 进 入 常 温 ， 浇 灌 时 间 为
20、30分 钟 ， 浇 灌 次 数 间 隔 为 8小 时 ； 响 起 音 乐 兰花 草 从 常 温 进 入 低 温 时 ， 浇 灌 时 间 为 0分 0秒 ， 阀 关 闭 。1主程序模块功 能 ： 主 要 是 要 调 用 的 函 数 的 声 明 ； 变 量 的 定 义 ； 根 据 温 度 ， 在 该 屏 上 逐 行 显 示 ： 温 度、 水 龙 头 开 关 状 态 、 浇 灌 时 间 等 信 息 。2 DS18B20温 度 采 集 模 块功 能 ： 温 度 采 集 ， 通 过 温 度 传 感 器 获 取 当 前 的 温 度 值 ,再 将 温 度 值 传 到 主 程 序 中 ， 然 后在 液 晶 屏
21、 显 示 相 应 的 温 度 值 。3 汉 字 液 晶 屏 显 示 状 态 信 息 模 块功 能 ： 对 液 晶 屏 进 行 初 始 化 、 复 位 、 打 开 显 示 、 设 置 起 始 行 、 清 屏 。4 定 时 器 模 块功 能 ： 实 现 记 录 不 同 温 度 段 的 浇 灌 时 间 及 浇 灌 间 隔 时 间 等 信 息5 控 制 电 磁 阀 开 /关 模 块功 能 ： 根 据 温 度 信 息 控 制 继 电 器 吸 合 及 断 开 ， 从 而 控 制 电 磁 阀 的 开 关 ， 实 现 浇 灌 与 否 。6响乐模块功能：单片机可以依据不同频率的脉冲信号 让蜂鸣器产生与音符相应的
22、声音 可以利用单片机p3.2或者.p3.3引脚 外部中断来控制控制蜂鸣器相关。iii.状态图低温常温/开阀高温/开阀iii.iv. 主要流程图NO 状态 条件 事件 动作 目标状态1 低温不浇灌 常温 开阀门/蜂鸣器响 显示常温浇灌2 常温浇灌 低温 关阀门/显示 低温不浇灌3 常温不浇灌 低温 关阀门/显示 低温不浇灌4 常温浇灌 30分钟 时间到 关阀门/显示 常温不浇灌5 常温不浇灌 8小时 时间到 开阀门/显示 常温浇灌6 常温浇灌 高温 蜂鸣器响 显示高温浇灌7 高温浇灌 常温 显示 常温浇灌8 高温浇灌 50分钟 时间到 关阀门/显示 高温不浇灌9 高温不浇灌 4小时 时间到 开阀门/显示 高温浇灌10 常温不浇灌 高温 开阀门/显示蜂鸣器响高温浇灌11 高温不浇灌 常温 关阀门/显示 常温不浇灌低温/关阀常温/开阀蜂鸣器开，显示 高温/开阀蜂鸣器开，显示低温不浇灌 常温浇灌 高温浇灌常温不浇灌 高温不浇灌间隔时间到/开阀浇灌时间到/关阀间隔时间到/开阀浇灌时间到/关阀降温常温/开阀高温低温v. 程序总体结构图vi. 接口设计4.详细设计自动浇灌系统浇灌处理显示温度仪键盘处理水阀处理浇灌系统浇灌初始化MCU/P继电器 水阀温度传感器键盘显示器 蜂名器
