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类型智能浇花系统设计说明书+51单片机+详细C语言代码.doc

  • 上传人:精品资料
  • 文档编号:9592474
  • 上传时间:2019-08-17
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    1、 XXXX 大 学毕 业 设 计论文题目: 智能浇花控制系统 学 生: 指导教师: 专 业: 电子信息工程(电气及其自动化) 班 级: 2013 年 5 月毕 业 设 计 审 阅 评 语一、 指导教师评语该生在整个毕业设计过程中,态度端正,积极主动,能基本在每个阶段完成相应任务,能按时上交论文,时间安排也十分合理。 前期设计中出现的问题及误区,老师指点后都细心更改,每次遇到阻碍都及时主动与老师交流、沟通、讨论论文出现的问题。论文完成了任务书所规定的设计任务,论文层次结构安排科学,语言表达流畅准确,格式符合规范要求,达到预期结果,符合学士论文答辩的要求,同意该同学参加毕业答辩。是否同意答辩: 同

    2、意答辩 不同意答辩 指导教师(签名) 职 称 2013 年 5 月 22 日 二、评阅人评语是否同意答辩: 同意答辩 不同意答辩 评阅教师(签名) 职 称 年 月 日 哈尔滨剑桥学院毕 业 设 计 答 辩 评 语 及 成 绩三、答辩委员会评语四、毕业设计成绩签 字(盖章):五、答辩委员会主任单位: 答辩委员会主任职称: 答辩委员会主任签字: 年 月 日毕 业 设 计 任 务 书题目名称:智能浇花控制系统设计立题意义:随着科学的不断发展和人们生活水平的不断进步,人们对于生活质量的要求也越来越高,花草养殖成为了家庭生活中的一部分,人们养殖花草的目的大多是为了陶冶情操和提高室内外的空气质量等等,但由

    3、于工作繁忙等原因,不能按时给花草浇水成为了花卉死亡的主要原因;因此设计一款定时浇花的系统便成为当务之选。技术条件与要求:1. 本产品实用性强。2. 主要用于家庭和较小场所。3. 本系统抗干扰能力强,感应灵敏、性价比较高。任务内容(包括内容、计划、时间安排、完成工作量与水平具体要求)一、任务内容:1. 系统的总体设计方案。2. 系统各部分硬件电路设计。3. 系统各部分软件电路设计。二、计划、时间安排:2012 年 11 月 26 日2013 年 4 月 7 日 选题、撰写阶段2013 年 4 月 8 日5 月 12 日 中期检查阶段5 月 13 日5 月 24 日 整理、答辩阶段5 月 25 日

    4、 毕业论文(设计)答辩三、完成工作量与水平具体要求按照计划进度、指导教师的要求完成预定的工作量、提高论文的设计水平。专业负责人意见:签名:年 月 日I智能浇花控制系统设计摘 要随着科学的不断发展和人们生活水平的不断进步,人们对于生活质量的要求也越来越高,花草养殖成为了家庭生活中的一部分,人们养殖花草的目的大多是为了陶冶情操和提高室内外的空气质量等等,但由于工作繁忙等原因,不能按时给花草浇水成为了花卉死亡的主要原因。本文利用 AT89C51 单片机设计了一种自动浇花控制系统,此系统可为人们解决因工作等原因无法按时为花卉浇水的问题,以便于花卉茁壮成长。本设计采用汇编语言进行编程,在 LED 液晶屏

    5、上实现小时,分,秒的显示;并利用单片机来实现计时,定时功能,同时通过 7 个按键开关和 3 个指示灯来实现参数设置和调节功能、浇花间隔时间的设定、浇水持续时间的设定、单片机对电磁阀的自动控制。根据用户设定的时间顺利的完成浇花任务。关键词:单片机;控制;显示;电磁阀IIIntelligent control system for watering the flowersAbstractWith the continuous development of science and the people life level of progress , people for the requireme

    6、nts of the life quality is more and more rigorous , plants breeding become part of the family life. The purposes of people breeding plants are for the edify sentiment and improve the indoor and outdoor air quality and so on. Because of the busy jobs and other factors, the inability to water the flow

    7、ers and plants become the main cause of death. In this paper, AT89C51 single-chip microcomputer designed a kind of automatic watering the flowers control system. The system can work for people who can not water the flowers on time, so that the flowers can grow strength and healthy.This design uses t

    8、he assembly languages programming, realizing hours, points, second display on LED; And using single chip computer to realize the timing, timing function, and at the same time through seven button switches and three indicator to achieve parameter setting and adjustment function, the water the flowers

    9、 of the interval time set, the duration of water with the chip set, solenoid valve to be automatic control. According to users setting time done smoothly the task of watering the flowers.Key words:MCS;control;display;solenoid valve III目 录摘要 IAbstract .II1.绪论 12. 系统设计方案 .32.1 系统工作原理 32.2 系统方框图设计 32.3

    10、 系统结构 32.3.1 单片机模块 42.3.2 显示模块 42.3.3 电磁阀模块 42.3.4 按键模块 42.3.5 指示灯模块 42.3.6 复位电路模块 42.4 系统人机界面设计 52.5 系统操作步骤 63. 关键器件的选型 .73.1 单片机的选择 73.1.1 AT89C51 简介 .73.1.2 AT89C51 的主要性能 .73.1.3 AT89C51 的管 脚 说 明 .83.2 继电器的选择 .103.3 电磁阀的选择 .103.4 显示器的选择 .114. 硬件电路设计 124.1 单片机最小系统 .124.1.1 晶振电路设计 .124.1.2 复位电路 .12

    11、IV4.1.3 单片机最小系统电路设计 .134.2 按键电路设计 .144.3 数码管显示电路设计 .154.4 电磁阀电路设计 .164.5 整体电路设计 .175. 系统软件设计 185.1 软件架构设计 .185.2 主程序 .185.2 初始化模块 .195.3 按键判别与处理模块 .215.4 按键消抖方法 .225.5 数码显示模块 .235.6 工作时间计算模块 .25结论 .26致谢 .27参考文献 .28附录 .29哈尔滨剑桥学院毕业设计1智能浇花控制系统设计1. 绪论近年来,人们的生活水平有了大幅度的提高,然后如何真正提高生活质量,如何使生活产生质的飞跃成为了大多数人们思

    12、考的问题。种植花草是中国人千百年来的维持不变的喜好,故多数人选择种植花草来陶冶情操,同时,也把它作为一项业余的消遣活动,但由于人们生活节奏快和经常出差等缘故,不能按时为花草浇水成为了花草死亡的主要原因。为了解决按时为花草浇水的问题,人们会采取在手机中存备忘录以及做各种备忘录等方法,但这些方法始终存在很多缺陷,市场上的智能浇花系统仪器功能繁多但是价格过于昂贵,而且对于普通家庭而言,过于复杂的应用和多功能是不必要的。智能浇花系统的出现正可以解决这一问题,该系统其主要执行装置是一个电磁阀门,其一端连接水管,另外一端连接外置的水管作为浇水口,浇水的水量主要由单片机控制。设备主要是通过控制浇水的时间间隔

    13、和浇水的持续时间来控制浇水量的。操作方便简便,这样即实现了家庭生活的现代化又保证了植物的正常生长。近年来,以电子技术为代表的新技术促进了电子行业的飞速增长,也极大地推动了智能家电和智能家用设备的快速发展。国外的智能家用设备市场俨然已经做大做强,鉴于中国在全球制造链和设计链的重要地位,使得这里成为全球各大生产智能家用设备厂商逐鹿的大战场,同时,也带动了中国本土智能家用设备仪器研发与测试技术应用的迅速发展。智能浇花控制系统自然也包括在其中,近些年来,国内外出现了许多种智能浇花控制系统,其功能与控制原理也存在着许多的不同,但根本目的均为方便人们的日常生活和保证花草的正常生长。众所周知,在二十世纪,人

    14、类跨越了三个“电”的时代,即电气时代、电子时代和电脑时代。但这种电脑,通常指个人计算机,也就是我们平时所说的 PC 机。它由主机、显示器、键盘等组成。除此之外还有一类计算机,大多数人很不熟悉。这种计算机就是把智能赋予给各种机械的单片机(微控制器) 。这种计算机最小的系统只用一哈尔滨剑桥学院毕业设计2片集成电路,就能进行简单运算和控制。因为其体积小,通常都被放在被控机械的“肚子”里。在整个装置中,他的作用有如人类头脑,若它出了毛病,整个装置也就瘫痪了。现如今,这种单片机的使用领域已发展的十分广泛,如智能仪表、导航系统、实时工控、通讯设备、家用电器等。各种家用产品用上了单片机以后,便能起到令产品换

    15、代升级的功效,通常都会在产品名称前加上形容词“智能型” ,例如智能型洗衣机等等。而花卉养殖作为大多数人生活中的一部分,却常常因为人们工作等原因被忽略,智能浇花控制系统可为人们解决这一问题,与此同时,智能浇花控制系统若能走进家庭,也是人们生活进入智能化的标志之一。哈尔滨剑桥学院毕业设计32. 系统设计方案2.1 系统工作原理智能浇花控制系统的设计,其主要执行装置是一个电磁阀门,其一端连接水管,另外一端连接外置的水管作为浇水口,浇水的水量主要由单片机控制。设备主要是通过控制浇水的时间间隔和浇水的持续时间来控制浇水量的 1。2.2 系 统 方 框 图 设 计系统主要是由单片机、电源、按键、显示、指示

    16、灯、复位电路、电磁阀模块等组成。方框图如图 2-1 所示:复位电路模块电磁阀模块显示模块指示灯模块单片机模块按键模块电源模块图 2-1 系统方框图2.3 系 统 结 构整个自动浇花设备的结构可以分为 5 大部分:中央处理单元(CPU),LED 显示部分,电磁阀部分,按键部分,指示灯部分等。哈尔滨剑桥学院毕业设计42.3.1 单片机模块单片机模块对整个系统进行控制,实现以下功能:(1) 控制显示模块显示工作参数;(2) 根据按键的输入做出正确的计算,并传输到显示器件上实现时间的调整设置;(3) 控制 LED 的点亮和熄灭;(4) 实现电磁阀的控制。2.3.2 显示模块数码显示模块能够将需要的时间

    17、参数显示出来,提供了系统和操作者的交流窗口,是人机界面的重要组成部分之一。2.3.3 电磁阀模块电磁阀是本设备的执行设备,系统通过电磁阀控制水的流通和截止,实现了电能到机械能的转换。2.3.4 按键模块按键是人机界面的另一个重要组成部分,它是最主要的输入设备。用户通过按键将自己的要求告知单片机,单片机根据用户的设置进行相应的操作。2.3.5 指示灯模块指示灯是数码显示模块以外的另一输出设备,在数码管的基础上起到辅助作用。2.3.6 复位电路模块复位模块主要功能为在上电的一瞬间,电压不是直接跳变到单片机可工作的电压范围。并且在外部输入电压较低的时候(电压在临界范围) ,这个时候单片机可能工作也可

    18、能不工作,故而会引起芯片内程序道德无序执行,复位电路需要确保在上电的时候暂时不让单片机立刻进入工作状态,即上电延时状态。2.4 系统人机界面设计操作界面如图 2-2 所示,主要由 2 位数码管、7 个按键和 3 个发光二级管组成。图中各部分介绍如下:数码管:用于显示工作持续时间和时间间隔,配合按键完成各项参数的设置。LED1:电源指示灯,当通电以后就亮起,说明系统已经开始工作。哈尔滨剑桥学院毕业设计5LED2 和 LED3:参数指示灯。当 LED2 亮起以后,说明目前数码管上显示的是工作间隔时间,可以通过按键对其设置。当 LED3 亮起时,说明目前显示的是工作持续时间。ON/OFF :电源开关

    19、,按下后电源指示灯 LED1 点亮,系统开始工作。RESET:系统复位。当遇到意外情况系统出现死机,可通过此按键恢复正常工作。SWITCH:用于切换工作间隔时间和工作持续时间,按下以后 LED2 和 LED3 将依次点亮。UP 和 DOWN:增加和减少数码管所显示数字的值。OK:确定键,当用户使用 UP 和 DOWN 键设置好时间以后,按下 OK 键进行保存和应用。CLEAR:清零键,可通过此按键将当前数码管示数快速清零,重新进行设置。ON/OFFRESETOKDOWNUPCLEARSWITCHLED1 LED2 LED3图 2-2 操作人机界面2.5 系 统 操 作 步 骤(1) 将入水管连

    20、接到自来水龙头和电磁阀之间,用出水管连接电磁阀和花盆,这个过程中注意水管的密封性,也不要让水溅到电路板上。(2) 将控制系统通电,按下电源开关 ON/OFF,LED1 亮,表示一切正常。(3) 按下 SWITCH 键,LED2 点亮,通过 UP 和 DOWN 设置工作间隔时间。按下哈尔滨剑桥学院毕业设计6CLEAR 可清零。(4) 按下 SWITCH 键,LED2 熄灭,LED3 点亮,通过 UP 和 DOWN 设置工作持续时间,按下 CLEAR 可清零。(5) 按下 OK 键,LED3 熄灭,系统按照设定的参数开始工作。哈尔滨剑桥学院毕业设计73. 关键器件的选型3.1 单片机的选择AT89

    21、C51 单片机是 Atmel 公司推出的一款产品,一般小芯片的价格都比较低,同样 AT89C51 作为一款小芯片产品其价格相对而言较为便宜,并且其与 MCS-51 系列兼容行很好,所以本系统决定采用 AT89C51 作为芯片 2。3.1.1AT89C51 简介AT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器(FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压、高性能 CMOS 8 位微处理器,俗称单片机。AT89C2051 是一种带 2K 字节闪存可编程可擦除只读存储器 的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除

    22、1000 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 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器,AT89C2051 是它的一种精简版本。AT89C5x 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案 3。3.1.2AT89C51 的主要性能(1)与 MCS-51 兼容;(2)4K 字节可编程 FLASH 存储器;(3)寿命:1000 写/擦循环;(4)数据保留时间:10 年;(5)全静态工作:0Hz-24MHz;(6)三级程序存储器锁定;(7)12

    23、88 位内部 RAM;(8)32 可编程 I/O 线;(9)两个 16 位定时器/计数器;(10)5 个中断源;(11)可编程串行通道;哈尔滨剑桥学院毕业设计8(12)低功耗的闲置和掉电模式;(13)片内振荡器和时钟电路。3.1.3AT89C51 的管 脚 说 明AT89C51 的引脚图如图 3-1 所示。 图 3-1 AT89C51 的引脚图VCC:供电电压。 GND:接地。 P0 口:P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口,每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P0口的管脚第一次写 1 时,被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的低八位。在 FIA

    24、SH 编程时, P0 口作为原码输入口,当 FIASH进行校验时,P0 输出原码,此时 P0 外部必须接上拉电阻。 P1 口:P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P1 口管脚写入 1 后,被内部上拉为高,可用作输入,P1 口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时,P1 口作为低八位地址接收。 P2 口:P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口,P2 口缓冲器可接收,输出哈尔滨剑桥学院毕业设计94 个 TTL 门电流,当 P2 口被写“1” 时,其管脚被内部上拉电阻拉高

    25、,且作为输入。并因此作为输入时,P2 口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时,P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1” 时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号 4。 P3 口:P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口,可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1” 后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3 口将输出电流(

    26、ILL) ,这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口,如下表所示: 表 3-2 P3 管脚第二功能表P3 口管脚 备选功能P3.0 RXD(串行输入口)P3.1 TXD(串行输出口)P3.2 INT0(外部中断 0)P3.3 INT1(外部中断 1)P3.4 T0(计时器 0 外部输入)P3.5 T1(计时器 1 外部输入)P3.6 /WR(外部数据存储器写选通)P3.7 /RD(外部数据存储器读选通)RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位

    27、字节。在 FLASH 编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个 ALE脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时, ALE 只有在执行MOVX,MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止,置位无效。 哈尔滨剑桥学院毕业设计10/PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN 有效。但在访问外部数据存储

    28、器时,这两次有效的/PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP:当/EA 保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH) ,不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时,/EA 将内部锁定为 RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。在 FLASH 编程期间,此引脚也用于施加12V 编程电源(VPP) 。 XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2:来自反向振荡器的输出。3.2 继 电 器 的 选 择继电器是一种电控制器件。它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中,它实际上

    29、是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关” 。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。本次设计过程中需要一个继电器来控制电磁阀的工作。由于需要工作电压在 5V 左右。所以选择了型号为 JZC-36F 的继电器,其工作电压在 4V45V 之间 5。3.3 电 磁 阀 的 选 择阀门是在流体系统中,用来控制流体的方向、压力、流量的装置。阀门是使配管和设备内的介质(液体、气体、粉末)流动或停止并能控制其流量的装置。阀门是管路流体输送系统中控制部件,它是用来改变通路断面和介质流动方向,具有导流、截止、节流、止回、分流或溢流卸压等功能。用于流体控制的阀门,从最简单的截止阀到极为复杂的自控系统

    30、中所用的各种阀门,其品种和规格相当繁多。由于本设备采用单片机控制,并且电磁阀是由开关信号控制的,与单片机控制电路连接十分的方便,所以决定采用电磁阀作为阀门 6。电磁阀从原理上分为三大类: (1) 直动式电磁阀: 原理:通电时,电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起,阀门打开;断电时,电磁力消失,弹簧把关闭件压在阀座上,阀门关闭。 特点:在真空、负压、零压时能正常工作,但通径一般不超过 25mm。 哈尔滨剑桥学院毕业设计11(2) 分步直动式电磁阀: 原理:它是一种直动和先导式相结合的原理,当入口与出口没有压差时,通电后,电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起,阀门打开。当入口与出口达到启

    31、动压差时,通电后,电磁力先导小阀,主阀下腔压力上升,上腔压力下降,从而利用压差把主阀向上推开;断电时,先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件,向下移动,使阀门关闭。 特点:在零压差或真空、高压时亦可动作,但功率较大,要求必须水平安装。 (3) 先导式电磁阀: 原理:通电时,电磁力把先导孔打开,上腔室压力迅速下降,在关闭件周围形成上低下高的压差,流体压力推动关闭件向上移动,阀门打开;断电时,弹簧力把先导孔关闭,入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差,流体压力推动关闭件向下移动,关闭阀门。 特点:流体压力范围上限较高,可任意安装(需定制)但必须满足流体压差条件。由于直动式电磁阀结构

    32、较为简单,动作可靠,而且设备需要在断电条件下铁芯始终保持在关闭状态,所以选用常闭型的直动式电磁阀。具体为 YCSM31 系列的二位二通直动式电磁阀(常闭型) 。3.4 显 示 器 的 选 择在显示器的选择上,虽然 LED 数码管消耗电力比液晶显示器多一点,但是 LED数码管显示更加清晰,更加适合在白天等强光条件下显示。液晶显示极其省电,但是使用有温度范围限制,且因是反光式的,在外界光线很明亮的情况下很容易看不清楚。另外,LED 数码管的价格与液晶显示器相比较为低廉,故本次设计采用 LED 数码管7。哈尔滨剑桥学院毕业设计124. 硬件电路设计4.1 单片机最小系统4.1.1 晶振电路设计AT8

    33、9C51 单片机芯片内部设有一个反相放大器所构成的振荡器,XTAL1 和XTAL2 分别为振荡电路的输入端和输出端。在 XTAL1 和 XTAL2 引脚上外接定时元件,内部振荡电路就产生自激振荡。定时元件常常是用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。系统选择了 12MHz 的晶振片,两个 30pF 的电容 C7 和 C8。晶振电路如图 4-1 所示。图 4-1 晶振电路4.1.2 复位电路本设计采用的按键复位电路,当要系统自动复位时,只需要按住 S7 按键,此时电源 Vcc 经过电阻 R1、R2 分压,并且在 RST 端产生一个复位的高电平。同样,只要保证 RST 端保持高电压的时间大于两个机器周

    34、期时,系统自动能实现正常复位。复位电路如图 4-2 所示:哈尔滨剑桥学院毕业设计13图 4-2 AT89C51 单片机的复位电路4.1.3 单片机最小系统电路设计单片机最小系统设计电路如图 4-3 所示:图 4-3 单片机最小系统如图所示,AT89C5 单片机的 RST 引脚连接复位电路,P2.7 引脚连接电磁阀电路,P1.0P1.7 引脚连接按键电路, XTAL1 和 XTAL2 引脚连接晶振电路,P2.0 和 P2.1 引哈尔滨剑桥学院毕业设计14脚连接指示灯电路,P2.5P2.7 引脚连接放大电路则与 P0.0P0.7 引脚一起控制 LED显示电路 8。4.2 按 键 电 路 设 计系统

    35、采用非编码键盘,按键电路主要由 5 个按键 S1S5 组成,采用独立式的按键形式。各按键的功能见表 4-4:表 4-4 按键功能对照表按键编号 功能 连接端口S1 SWITCH P1.1S2 UP P1.2S3 DOWN P1.3S4 CLEAR P1.4S5 OK P1.5按键电路如图 4-5 所示,按照图中的电路连接方法,判断是否有键按下的方法是:查询每一根接按键的 I/O 口线的输入电平,如果是低电平则说明这个接口线连接的按键处于按下状态。相反,若为高电平则说明按键处于非按下状态。图 4-5 按键电路4.3 数 码 管 显 示 电 路 设 计系统采用两个七段发光数码显示器 HS-3461

    36、BS2,HS-3461BS2 它是共阳极的数码显示器。哈尔滨剑桥学院毕业设计15处于工作状态的数码管,其显示情况由单片机的 P0.0P0.6 七个接线口决定,其七个口分别连接着数码管的七个笔画。例如要在数码管 DS1 中显示 1,而数码管 DS2处于非工作状态,则需要将 P2.6 接线口置为 1,P2.5 接线口置为 0,并且使 P0.1 和 P0.2接线口置为 1,而 P0.0,P0.3P0.6 接线口置为 0。字形段码表如表 4-6 所示:表 4-6 数码管段码表根据上面的 7 段字形码表可以进行编码,从而控制数码管的显示。LED 显示电路如图 4-7 所示图 4-7 数码管显示电路显示字

    37、符 共阴极字型码 五班0 3FH C0H1 06H F9H2 5BH A4H3 4FH B0H4 66H 99H5 6DH 92H6 7DH 82H7 07H F8H8 7FH 80H9 6FH 90H哈尔滨剑桥学院毕业设计164.4 电 磁 阀 电 路 设 计如下图所示 Q3 为一个 PNP 三极管,D1 为普通二极管,K1 为 JZC-36F 继电器,M 电动机符号来表示电磁阀。在继电器失电的状态下,动合触点断开,动断触点闭合,当继电器得电后,动合触点闭合,动断触点断开,利用继电器的触电开关作用可以控制设备或者传送逻辑电平信号。动合触点是指继电器(或功能电器)中有预定激励时闭合,无激励时断

    38、开的触点,而动断触点则是继电器(或功能电器)中有规定的激励时断开,无规定的激励时闭合的触点。在本次系统设计中选用了动合触电开关,使继电器在失电状态下保持断开的状态,然而在得电的状态下保持闭合状态。即当 Q3 基极得到一个低电平则继电器开关立即闭合,在处于高电平时继电器开关保持断开状态 9。当继电器的开关闭合时,电磁阀则处于一个通路的状态下,进而电磁阀开始工作,系统设备开始浇水。相反,当继电器的开关断开时,电磁阀处于一个断路的状态下,则电磁阀不工作,从而系统设备也不工作。电磁阀电路如图 4-8 所示。图 4-8 电磁阀电路4.5 整 体 电 路 设 计总电路主要由:晶振电路,复位电路,按键设置电

    39、路, LED 显示电路,电磁阀电路,以及电源电路等几个部分。通过这几个分电路的分工合作,能够使得系统具有显哈尔滨剑桥学院毕业设计17示功能,并且具备键盘调整功能,同时能够对电磁阀进行有效的控制。从而使设备顺利的进行工作。整体电路图见附录 1。哈尔滨剑桥学院毕业设计185. 系统软件设计5.1 软件架构设计在编写程序代码之前,必须先对系统通盘考虑,事先设计好系统的软件架构。软件架构是指在一定的设计原则基础上,从不同角度对组成系统的各部分进行搭配和安排,形成系统的多个结构而组成架构,它包括该系统的各个组件,组件的外部可见属性及组件之间的相互关系。对本系统而言,就是要设计好每一个功能最合理的实现方法

    40、,不要等到代码写到一半才发现某个功能难以实现,导致全部重写或是迫不得已采用有隐患的的实现方法。一般而言,软件架构设计要达到如下的目标:可靠性(Reliable) 、安全性(Secure) 、可扩展性( SCAlable) 、可定制化(CuSTomizable) 、可扩展性(Extensible)和可维护性( MAIntainable)等 10。在本系统中,主要的部分有按键处理、数码管的动态显示和工作时间的计算。这三个任务都是必须连续工作的。如果按键处理相关程序暂停运行,用户按下按键时就没有反应;如果数码管相关的程序暂停运行,显示的数字就会出现异常。为了实现系统软件架构要求的目标(主要是可靠性、

    41、可扩展性和可维护性) ,采用了这样的软件结构:在主程序中读取按键输入以及进行相应按键的处理;用定时器TIMER0 定时出发中断,在定时器的终端服务程序中进行数码管的动态扫描显示;另一个定时器 TIMER1 用来计算工作间隔时间和工作持续时间。5.1.1 主 程 序主程序指的是单片机上电以后就开始运行的程序,与中断服务程序相区分。主程序进行了两个操作,首先对系统进行初始化设置,然后进入一个循环结构,扫描按键是否被按下,当有键按下以后就执行相应的按键处理程序 11。流程图见图 5-1。单片机复位以后(无论上电复位还是按键复位)将从程序存储器的 0000H 地址开始运行程序。在这里必须写一条跳转指令

    42、,引导程序跳转到主程序的起始地址。为了使程序更清晰,提高可读性,采用了模块化的思想来指导程序的编写。也就哈尔滨剑桥学院毕业设计19是将各功能封装成子程序,在使用时直接调用。在主程序中调用了两个子程序,分别是初始化子程序和按键判别与处理子程序,在接下来的几节中将会依次介绍。程序开始初始化按键判别与处理程序结束5.2 初 始 化 模 块在本系统中,初始化的操作要实现两个目标,一是对单片机本身的特殊功能寄存器(ISR)进行赋值,是单片机内部集成的各功能正常工作,比如定时器;二是对单片机外围的输出设备的状态进行设置,防止出现不希望的输出,比如电磁阀控制的水管。单片机内部的设置主要集中在定时器相关的寄存

    43、器。将定时器 0 设为 10ms 溢出一次,用于数码管的动态显示;定时器 1 也设为 10ms 溢出一次,通过软件计 100 个数实现 1 秒的定时时间 12。外部设备方面,电磁阀驱动端口 P2.7 需要设为高电平,让电磁阀不通电,保持关闭状态;LED2 驱动端口 P2.0 设为高电平,让其点亮;LED3 驱动端口 P2.1 要设为低图 5-1 主程序流程图哈尔滨剑桥学院毕业设计20电平,让它不亮;数码管段码选择端口 P0 设为 0C0H,让其显示“00” ,稍后将由定时器 0 中断控制它显示正确的数字;按键输入端口 P1.1P1.2 均设为高电平,否则将无法正确读取按键状态。初始化子程序见附录二。初始化子程序流程图见 5-2。程序开始配置定时器 0 寄存器配置定时器 1 寄存器输入端口设为高电平设置 LED2 亮LED3 灭数码管显示“00”设置电磁阀关闭程序结束图 5-2 初始化子程序流程图哈尔滨剑桥学院毕业设计215.3 按键判别与处理模块哈尔滨剑桥学院毕业设计22P1.1=0?P1.2=0?P1.3=0?P1.5=0?P1.4=0?程序开始读取 P1消抖处理程序结束切换显示当前数加 1当前数减 1当前数=0保存数值YYYYYNNNNN上图 5-3 按键判别处理子程序流程图在这个子程序内,首先读取 P1 口的输入状态,图 5-3 按键判别处理子程序流程图

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