基于单片机的湿度控制系统.doc

1、 毕 业 论 文 设 计 自动浇花系统的设计摘要本设计主要的内容是土壤湿度检测电路的设计与制作。该电路的工作原理是由 STC89C52单片机和 ADC0832组成系统的核心部分，湿度传感器将采集到的数据直接传送到 ADC0832的 IN端作为输入的模拟信号。选用湿度传感器和 AD转换，电路内部包含有湿度采集、AD 转换、单片机译码显示等功能。单片机需要采集数据时，发出指令启动 A/D转换器工作，ADC0832 根据送来的地址信号选通 IN1通道，然后对输入的模拟信号进行转换，转换结束时，EOC 输出高电平，通知单片机可以读取转换结果，单片机通过调用中断程序，读取转换后的数据。最后，单片机把采集

2、到的湿度数据经过软件程序处理后送到 LCD1602进行显示。自动浇水系统设计为智能和手动两个部分：智能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;手动部分是由通过关闭单片机电源，由外围电路供电进行浇灌、关键词STC89C52 干湿度的采集与显示 LEDDesign of potted flowerss automatic watering system(Grade 08,Class 3,Major electronics and information engine

3、ering ，School of physics and Abstract the design of potted plant automatic watering system includes soil temperature and humidity acquisition and display, and the counter setting and display and alarm two parts water. Soil temperature and humidity acquisition and display part, and comprises a soil t

4、emperature and humidity acquisition and display, automatic watering system. Soil temperature and humidity acquisition and display in ADC0832is connected with two potentiometers as an induction circuit, the collected soil temperature and humidity value is send to the STC89C52 single chip, then by its

5、 transmission to the LCD screen display. Automatic watering system design for intelligent and manual two parts: intelligent watering section through the MCU programming watering the upper limit and the lower limit and the induction circuit into the microcontroller s soil humidity value are compared,

6、 when less than the lower limit value, the MCU output a signal to control the watering, high in the upper limit value by the microcontroller output a signal control stop watering; manual part is composed of single-chip digital tube into the month and day from real time, through the software programm

7、ed timing watering time.Key words ：STC89C52 temperature and humidity acquisition in the display counter LED引言1 选题的目的和意义随着社会的进步，人们的生活质量越来越高。在家里养养盆花可以陶冶情操，丰富生活。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。盆花浇水量是否能做到适时适量，是养花成败的关键。但是，在生活中人们总是会有无暇顾及的时候，比如工作太忙，或

8、者出差、旅游等。花草生长问题 80%以上是由花儿浇灌问题引起的；好不容易种植几个月的花草，因为浇水不及时，长势不好，用来美化环境的花草几乎成了“鸡肋” ；不种植吧，家里没有绿色衬托，感觉没有生机；保留吧，花草长得不够旺盛，还影响家庭装饰效果。虽然市场上有卖盆花自动浇水器，但价格十分昂贵，并且大多只能设定一个定时浇水的时间，很难做到给盆花自动适时适量浇水。夜有较经济的盆花缺水报警器，可以提醒人们及时的给盆花浇水。可是这种报警器只能报警，浇水还需要人们亲自动手。当家里无人时，即使报警也无人浇水，就起不到应有的作用了。因此，我想设计一种集盆花土壤湿度检测，自动浇水以及蓄水箱自动供水于一体的盆花自动浇

9、水系统。让人们无暇顾及时也能得到及时的浇灌。2 自动浇水器的诞生背景及国内外发展现状微喷系统是近几年利用国内外先进技术组装的新型灌溉设施，主要是利用水流通过管道系统以一定速度从特制的喷头喷出，在空气中分散成细小的水滴着落在花草植物。作物及周围的地面上，从而达到及时补充水分的目的。该系统具有用水量少、冲击力小的灌溉特性，适用于栽培密度大、植被柔软细嫩的植物。自动浇水器的诞生时随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快而诞生的一种懒人园艺用品。它把微喷的概念应有家庭盆花浇灌中，通过相应地改进，达到合理给盆花自动浇水的目的。早在很多年前，国外就已经开始普及，国内实用的电子类自动浇水器多数从国外进口的，价

10、格昂贵，但质量比较可靠。不过这不太适用于国内，目前国内外比较流行的是玻璃制作的自动浇水器。这种类型的浇水器多数在我国山西和浙江一带生产的，价格比较低廉，实用性没有电子类自动浇水器好。随着国内居民消费水平和生活质量的提高，居家园艺市场异常火爆，但是由于生活节奏加快，种花容易养花难，浇水问题就暴露出来，因此国内上加已经看到了这种需求潜力。目前这类小居家用品的厂家主要集中在广东，上海，浙江一带。现在市场上所出售的自动浇水器主要有电子类自动浇水器和玻璃、陶瓷类自动浇水器。1） 电子类自动浇水器电子类自动浇水器又叫时控喷淋装置，系统构成为：主机（或者） 、主管（可以是花园管也可以是七分之四毫米的微喷淋管

11、） 、分水接头（3 通、4 通、5 通、6 通、分水器） 、副管（五分之三毫米）喷淋管（雾化喷头、旋转喷头、折射雾化喷头等） 。电子类自动浇水器根据电源的不同分为交流电自动浇水器和电池自动浇水器两种。控制器的一般性能有：电磁阀控制；智能时控电路、微电脑芯片控制；适用电源为 AC220V/50Hz;最适水压 0.3-0.6Mpa;待机功率（4VA，浇水时小于 12VA） ；可控制连续作业时间试 1 分钟至 168 个小时；可每天自动完成十次以上浇水作业，可每天、隔天、隔多天自动循环进行浇水，手动自动两用；每天计时误差小于正负 3 秒；电器适应环境温度为-1050 摄氏度；相对湿度小于 90%RH

12、。2)玻璃、陶瓷类自动浇水器玻璃。陶瓷类自动浇水器又叫自动渗水装置，它由本身材质的物理结构构成，根据器具的物理渗水原理完成自动浇灌，当自动浇水器内部存水，自身形成一定的压力，当遇到干燥的土壤，水就会自上而下的流出，当土壤湿润以后，会形成一个堵塞压力，从而导致水流速度变慢或者停止。器具工艺不同，效果也不一样，当然也因土壤的疏松情况决定器具内水流的速度。当前传感器技术与单片机技术发展迅速，其应用逐步由工业、军事等领域向其它领域渗透，已经和我们的日常生活息息相关。而且智能家居概念也越来越受到人们的推崇，因此，微电脑控制的电子类自动浇水系统有很好的发展前景。3 毕业设计所采用的研究方法和手段本次毕业设

13、计是设计一种单片机控制的自动浇水系统，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监控，并对作物进行适时适量的浇水。其核心是单片机和温湿度采集和显示电路以及浇水驱动电路构成的检测控制部分。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。检测部分，单片机选用 STC89C52 单片机，软件选用C51 语言编程。土壤温湿度采集于显示电路可将检测到的土壤温湿度模拟量放大转换成数字量通过单片机内程序控制精确的将温度与湿度分别显示在 LCD 显示屏上，同时把程序发给另外一块单片机，通过单片机内的中断服务程序判断是否要给盆花浇水，若需浇水，则单片机系统发出浇水

14、信号，开始浇水，若不需要浇水，则进行下一次循环检测。在浇水系统中也同时设计一个定时浇水部分，通过按键开关设置不同的浇水时间段，在时间段以内时，单片机驱动浇水系统，开始浇水，如不在时间段内，则不浇水。目录目录 .51 STC89C52.11.1 STC89C52 的简介 .11.2 STC89C52 单片机的基本组成 .11.3 STC89C52 主要特性： .21.4 STC89C52 的管脚说明 .21.5 STC89C52 单片机的存储器 .41.6 振荡电路和时钟 .51.7 STC89C52 的中断系统 .61.7.1 中断系统结构和中断控制 .61.7.2 中断响应过程 .81.8

15、定时器/计数器 .81.8.1 定时器/计数器 0 和 1 简介 .81.8.2 与定时器/计数器 0 和 1 相关的特殊功能寄存器 .92 LCD1602显示 .112.1 1602LCD的基本参数及引脚功能 .112.2 显示模块采用 1602液晶显示接口电路 .123 ADC0832.123.1 ADC0832 的简介 .133.2 ADC0832 引脚图 .133.3.2 ADC 静态特性 .13ADC 的静态特性是指其与时间特性无关的特性，主要包括以下几类： .133.3.3 ADC动态特性 .143.3.4 ADC性能测试 .153.3.5 常用 ADC 芯片概述 .153.3.6

16、 ADC0832 模数转换原理及主要技术指标 .161 主 要 特 性 .162 内 部 结 构 .163 外 部 特 性 （ 引 脚 功 能 ） .163.3.7 ADC0832与单片机的接口电路 .174 盆花自动浇水系统的设计 .174.1 土壤温湿度采集与显示 .174.1.1 硬件电路设计 .184.1.2 具体的土壤温湿度采集于显示系统硬件电路 .184.1.3 系统软件设计 .195.2 定时器部分 .297 致谢 .308 参考文献 .319 附录 .32附录 A 原理图 .32第 0 页 共 33 页1 STC89C521.1 STC89C52 的简介STC89C52 是一种

17、带 4K 字节闪烁可编程可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芯片中，ALMEL 的 STC89C52 是一种高效微控制器，STC89C52 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且廉价的方案。1.2 STC89C52 单片机的基本组成STC89C52 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，3K

18、B片内程序存储器 Flash 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 1.1 所示。图 1.1 STC89C52 单片机的基本组成第 1 页 共 33 页1.3 STC89C52 主要特性：（1（ 与 MCS-51 兼容（2（ 4K 字节可编程闪烁存储器（3（ 寿命：1000 写、擦循环（4（ 数据保留时间：10

19、 年（5（ 全静态工作：0Hz-24Hz（6（ 三级程序存储器锁定（7（ 128*8 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（12（ 低功耗的闲置和掉电模式（13（ 片内振荡器和时钟电路1.4 STC89C52 的管脚说明STC89C52 的引脚图如图 1.2 所示。各引脚的具体说明如下：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

20、 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 FIASH 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

21、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 。第 2 页 共 33 页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 4 个 TTL门 电 流 ， 当 P2 口 被 写 “1”时 ， 其 管 脚 被 内 部 上 拉 电 阻 拉 高 ， 且 作 为 输 入 。 并 因 此 作 为 输 入 时 ，P2 口 的 管 脚 被 外 部

22、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 。 P3 口 ： P3 口 管

23、 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 （ ILL） 这 是 由 于 上 拉 的 缘 故 。 P3 口 也 可 作 为 STC89C52 的 一 些 特 殊 功 能 口 ， 如 下 所 示 ： 各 口 管 脚 备 选 功 能 P3.0 RXD（ 串 行 输 入 口 ） P3.1 TXD（ 串 行 输 出 口 ） P

24、3.2 /INT0（ 外 部 中 断 0） P3.3 /INT1（ 外 部 中 断 1） P3.4 T0（ 记 时 器 0 外 部 输 入 ） P3.5 T1（ 记 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 ） P3 口 同 时 为 闪 烁 编 程 和 编 程 校 验 接 收 一 些 控 制 信 号 。 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

25、 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 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SFR8

26、EH 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 。 /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 器 时 ， 这 两 次 有 效 的 /PSEN 信 号 将 不 出 现 。 第 3 页 共 33 页/EA/VPP：

27、 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

28、输 出 。图 1.2 STC89C52 的引脚图1.5 STC89C52 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 。STC89C52 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 STC89C52 的 存 储 器 结

29、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 。 如 果 以 最 小 系 统 使 用 单 片 机 ， 即 不 扩 展 ， 则 STC89C52 的 存 储 器 结 构就 较 简 单 ： 只 有 单 片 机 自 身 提 供 的 8Flash 程 序 存 储 器 和 256 字 节 数 据 存 储 器 RAM。图 1.3 给 出 了 STC89C52 单 片 机 的 存 储 器 分 布 空 间 。 左 侧 框 中 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。