智能灌溉系统设计方案

1、智能灌溉系统设计方案第一章绪论1.1 前言水是一切生命过程中不可替代的基本要素， 也是维系国民经济和社会发展的重要基 础资源。过去，人们认为水是取之不竭、用之不尽的天然资源。因为在那些年代，科学 技术不够发达，经济发展不够迅速，人口数量少，人们对水的使用总是很随意，水资源 似乎总也用不完。随着科技不断进步，经济高速发展，生产力极大提高以及人口只增不 减，水资源危机开始显现并日渐明显。随着中国农业现代化进程的高速发展、 农业结构的调整以及我国加入世贸组织等因 素，节水灌溉自动化技术的要求越来越高，灌溉控制器在我国有着巨大的市场。节水灌 溉控制器近期在中国应朝着价格低、性能可靠、操作简便的方向发展

2、。但从长远利益考 虑，新的智能化技术、传感技术和农业科技的引入、应用和普及，将会有智能化程度更 高、功能更强、性能更趋于稳定和可靠的灌溉控制器出现。本课题以STC89C52I片机为主要硬件模块，通过软件编程实现对土壤湿度的检测，当所测的实际湿度低于警戒值 时，将触发灌溉控制器装置，进行自动灌溉，系统还可以实现时间控制方式，随时灌溉， 从而也体现了多用途、人性化的现代智能化系统设计要求。根据本设计的功能要求，可 确定此方案：以STC89C52I片机为控制电路的核心，采用模块化的设计方案。在闭环 控制方式下，利用湿度采集模块将不同地点检测到的湿度模拟量进行模数转化后传送给 单片机，单片机将采集到的

3、数据与警戒值比较；若采集数据低于警戒值，则启动继电器 驱动模块进行灌溉；若采集数据高于警戒值，则不启动驱动模块进行灌溉。显示模块将 采集数据和灌溉信息显示在显示屏上。灌溉时间一到，驱动电路则停止继电器工作，灌 溉停止。在时间控制方式下，用户通过键盘输入进行灌溉的时间， 时间一到，灌溉停止。1.2 国外现状国在开发灌溉自动控制系统方面还处于研制、试用阶段，真正能投入实际应用，且 应用较广的灌溉控制器还是很少。在开发的产品中有着代表性的，如澳作生态仪器的澳作智能节水灌溉控制系统可与各种滴、喷灌系统连接，实时监测土壤 埔情，根据要求活，手动、半自动、全自动任选且可随意在计算机上更改，可同时控制 多个

4、设备，受控区位置及形状，环境参数及设备状态可同时显示在中心计算机上。奥特 思达科技研制的 WT-02型微喷灌定时自动控制器，是一种供农业、草坪、果园、温室一 般场合给水的电子灌溉自动控制系统。国外一些先进国家，如美国、以色列和加拿大等，运用先进的电子技术、计算机和控制技术，在节水灌溉技术 方面起步较早，并已经日趋成熟。这些国家从最早的水力控制、机械控制，到后来的机 械电子混合协调式控制，到现今应用广泛的计算机控制、模糊控制和神经网络控制等， 控制精度和智能化程度越来越高，可靠性越来越好，操作也越来越简便。近年来随着农 业对自动化程度要求的提高，以色列出现灌溉用的可编程逻辑控制器（PLC）,这种

5、控制器通过把不同的网络连接到主机上进行数据采集和处理。随着控制技术、传感器技术的 发展，以色列开发出了现代诊断式控制器，这种控制器把以前不可能采集到的信息通过 不同的传感器来获得，通过因特网、远程控制、GS琳来实现数据传输，然后通过计算机中的一些模型来处理信息，作出灌溉计划。1.3 智能灌溉系统的简介随着水资源问题的加剧，发展节水型农业变得十分必要。目前，除了采用喷灌、微 灌等节水灌溉技术，采用先进的自动化控制技术按作物实际需水为依据，实施精确灌溉，提高水的利用率的智能灌溉系统也逐渐受到青睐。使用智能灌溉系统，不但能有效的利 用水资源，还能提高自动化生产效率，大大降低人力成本，降低管理成本，显

6、著提高效 益。1.4 本次设计中担任的工作为了设计的完善，我们组各自分工。在本次设计中本人主要负责原理图的绘制与 PCB 电路板的绘制。在做之前，我查阅了相关的元器件资料并了解它的功能。然后在进行原 理图的绘制及印制电路板的绘制。第二章系统硬件电路的设计2.1 本设计任务和主要容论文研究用单片机控制模拟智能灌溉系统对土壤湿度测量、土壤湿度和时间显示、湿度阈值设定及存储等基本功能进行分析与研究主要容如下：(1)自动工作状态，根据湿度数据自动控制打开或关闭灌溉设备，以 L1点亮指 示；(2)手动工作状态，通过按键控制打开或关闭灌溉设备，以 L2点亮指示；(3)系统上电后处于自动工作状态，系统初始湿

7、度阈值为50%,此时若湿度低于50%灌溉设备自动打开，达到50%后，灌溉设备自动关闭；(4)灌溉设备打开或关闭通过继电器工作状态模拟。2.2 模拟智能灌溉系统框图如图2.1所示图2.1模拟智能灌溉系统框图2.3 STC89C52单片机简介STC89C52(如图2.2所示)是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory )的低电压，高性能CMOS8微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL5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。U4ccvcc40zr

8、PO.O'AJJO FO.I/Ani P02AD2 FO.3/AD3 FO qAD4 PO 5/AD5 FQGAE监 PO 7/AD7PfKJ1匚XT AL IXTAL2P01P02P03P(J4PEP07RST9RST kA' VPPPl 07T2PIOPll尸二PSENPL1FEX3G 1Fl 2jXLE PROGPl.2 ECIP13产 k J,lU SUJvv PI 4 CEX1 PL5/CEX2P14-%P3 0%DP3 1 -TxDP3 fycroB3.3 LXL 1P3.5EP3 G W P3.7r5-P &匚EK?P1.7/CEX4PIOIFir;F17

9、FUP14_5;P2.D/A!P2 1/A9 92.2 A10 P2.3 All P2 4Al 2 P2.5 A13 R 后A14 ?2.7 AISP?0 SCIP35PUSD/F36;即7/3P22P3 :P23P24JI?口飞20p."V寸口图2.2 STC89C52弓唧图引脚功能VCC供电电压。GND接地。P0 口： P0 口为一个8位漏极开路双向I/O 口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1 口 的管脚第一次写1时，被定义为高输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定 义为数据、地址的第八位。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

10、码，此时P0外部必须被拉高。P1 口： P1 口是一个部提供上拉电阻的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，这是由于部上拉的缘故。在FLASH®程和校 验时，P1 口作为第八位地址接收。P2 口： P2 口为一个部上拉电阻的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 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据

11、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容。P2 口在FLASH®程和校验时接收高八位地址信号和控制 信号。P3 口： P3 口管脚是8个带部上拉电阻的双向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。RST复位输入。当振荡器复位器件时，RST引脚出现两个机器周期以上的高电平将使单片机复位。ALE当访问外部程序存储器时，ALE （地址锁存允许

12、）输出月冲用于锁存地址的 8 位字节。PSEN程序储存允许（PSEN输出是外部程序存储器的读选通信号，当ST89C52S外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSENt效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的PSENB号不出现。XTAL1振荡器反相放大器及部时钟发生器的输入端。XTAL2振荡反相放大器的输出端。2.4 实时时钟模块“模拟智能灌溉系统”通过读取DS1302时钟芯片相关寄存器获得时间，DS1302®片 时、分寄存器在程序中设定为系统进行初始化设定，时间为 08时30分。2.4.1 DS1302 基本功能口$1302以对年、月、日、周、日

13、、时、分进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。 引脚图如图2.3所示。图2.3 DS1303引脚DS1302勺弓唧排列J,其中Vcc1为后备电源，VCC次主电源。在主电源关闭的情况下, 也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。Vcc2大于 Vcc1+0.2V时,Vcc2给 DS130纵电。当 Vcc2小于 Vcc1 时，DS1302s Vcc1 供电。X1 和 X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RS优复位/片选线，通过把RST俞入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST俞入 有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地 址/命令序列送入移位寄存器其次，

14、RST 提供终止单字节或多字节数据传送的方法。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化， 允许对DS1302!行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送， I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc>2.0V之前，RS侬须保持低电平。只有在SCLK 为低电平时，才能将RSTB为高电平。I/O为串行数据输入输出端（双向）。SCL时钟输 入端。控制字节的最高有效位（位7）必须是逻辑1,如果它为0,则不能把数据写入DS1302 中，位6如果为0则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAMK据;位5至位1指示操 作单元的地址；最低有效位（位0）如为0表 示 要进行写操 作，为

15、1表示进行读操作，控 制字节总是从最低位开始输出。2.5 按键模块键盘的工作原理键盘的基本工作原理就是实时监视按键，将按键信息送入计算机。在键盘的部设计 中有定位按键位置的键位扫描电路、产生被按下键代码的编码电路以及将产生代码送入计算机的接口电路等等，这些电路被统称为键盘控制电路如图2.4所示。在本次设计中只需运用四个按键，故选用独立按键。L-RA I =- JyLL&e甄启图2.4按键连接单片机原理2.6 模数转换模块将模拟量转化成数字量。通过数据采集到的信号有两种：数字信号和模拟信号。对于数字信号，单片机可以直接的进行处理，但是对于模拟信号，单片机不能直接处理，就必须要一个模数转化

16、的模块。项目中的数据采集到的湿度都是模拟信号，要使单片机能直接进行控制，必须要加相应的模数转化的模块，同时，系统对每一个参数的要求不一样，就需要精度不同的模数转化装置。针对要求精度高的特性，采用PCF8591真数转化芯片。2.6.1 PCF8591基本功能PCF8591勺功能包括多路模拟输入、置跟踪保持、8-bit模数转换和8-bit数模转换。 引脚图（如图2.5所示）图2.5引脚图（2）引脚功能AIN0AIN3:模拟信号输入端。A0A2:引脚地址端。VDD VSS 电源端。（2.5 6V）SDA SCL I2C总线的数据线、时钟线。OSC外部时钟输入端，部时钟输出端。EXT部、外部时钟选择线

17、，使用部时钟时 EXT接地。AGND模拟信号地。AOUT D/A转换输出端。VREF基准电源端。数据格式在传输数据的时候，SDA线必须在时钟的高电平周期保持稳定，SDA的高或低电平 状态只有在SCL线的时钟信号是低电平时才能改变。如图 2.6所示。SDA图2.6数据线稳定 数据正常允许数 据改变SCL线是高电平时，SDA线从高电平向低电平切换，这个情况表示起始条件;SCL线是高电平时，SDA线由低电平向高电平切换，这个情况表示停止条件。如图图2.72.7 继电器的驱动模块继电器（如图2.8所示）是一种电子控制器件，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），通常应用于自动控制

18、电路中，它实际上是用较小的电 流去控制较大电流的一种“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。当输入量（如电压、电流）达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电 器。具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动 化、运动、遥控、测量和通信等装置中。在本次设计中继电器控制灌溉的开始与结束而二极管起着对继电器的保护作用图2.8继电器2.8 数码显示模块2.8.1 数码管的简介数码管（如图2.9所示）是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。数码 管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单 元（多一个小数点

19、显示）；按能显示多少个“ 8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按 发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COMS到+5V,当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当 某一 字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管在应用时应将公共极 COM6到GND 当某一字段发光二极管的阴极为高电平时，相应字段就点亮。当 某一字段的阴极为高电平 时，相应字段就不亮。在本次设计中用的是共阳型数码管因为它的共阳端直接接电源，亮度高。3E引脚图图 锁存器 M74HC573M74HC573如图2.10）是8位数据锁存器，缓冲控制输入，三

20、态总线驱动输出。当 LE为高电平时，Q输出将随数据（D）输入而改变。当LE为低电平时，输出将锁存在已 建立的数据电平上。输出控制不影响锁存器部工作，即老数据可以保持，甚至当输出被 关闭时，新的数据也可以置入。 M*HC57gIIR图2.10 M74HC573管脚图2.8.3 译码器 74HC13874HC13吸一款高速CMOS74HC1385I脚兼容低功耗肖特基 TTL（LSTTD系歹1。74HC138t码器可接受3位二进制加权地址输入（A0, A1和A3）,并当使能时，提供8 个互斥的彳的效输出（Y0至Y7）。74HC138B有3个使能输入端：两个低有效（E1和E2）不L 个高有效（E3）。

21、绍EE1和E2置低且E3置高，否则74HC138等保持所有输出为高。利用这种 复合使能特性，仅需4片74HC1385片和1个反相器，即可轻松实现并行扩展，组合成为 一个1-32 （5线到32线）译码器。任选一个低有效使能输入端作为数据输入，而把其余 的使能输入端作为选通端，则74HC13阶可充当一个8输出多路分配器，未使用的使能输 入端必须保持绑定在各自合适的高有效或低有状。管脚如图2.11所示UIX'CC 6GND4r-BC0E1OE2AOE2BGNDC 01234567ccYYY-YYYYYVCC16715 Y0:14 Yf13 Y212 Y3.11 Y410 Y574HCL38图

22、2.11 74HC138管脚图2.9 存储模块系统通过EEPROMfr储湿度阈值，自动工作状态下，可通过按键 S6、SS S4设置 和保存阈值信息。本次设计采用 24CO玩器件。24CO理本功能串行EEPROM基本I2C-BUS的存储器件，遵循二线制协议，其具有接口方便，体积小， 数据掉电不失真等特点。引脚如图2.12所示UH'VCC ,SVP SCL SDA图2.12弓唧图引脚功能A0, A1, A2:器件地址选择SDA串行数据、地址SCL:串行时钟WW P写保护VCC 1.8V-0.6V工作电压GND接地第三章原理图的设计3.1 Protel DXP 的简介Protel DX%澳大

23、利亚Altium 公司于2002年推出的一款垫子设计自动化软件。 它 的主要功能包括：原理编辑、印制电路板设计、电路仿真分析、可编程逻辑器件的设计。 用户使用最多的是该款软件的原理图编辑和印制电路板设计功能。3.2 智能灌溉系统原理图的设计3.2.1 启动 Protel DXP 2004单击“开始” “程序” Altium DXP 2004命令。Protel DXP 2004启动后，系统出现启动画面，几秒后系统进入程序主界面，如图 3.1所示。M 挪回告 MB图 3.1 Protel DXP 2004 主界面3.2.2 电路原理图文件的新建和保存(1)新建PCB单目：单击“文件”一一“创建”一

24、一“项目” 一一“PCB®目”命令，如图所示。(2)新建原理图设计文件：单击“文件”一一“创建”一一“原理图”命令，新 建了一个名为智能灌溉系统.schdoc的原理图设计文件，显示在 PCB-project1.PrjPCB的下方，如图3.2所示(3)保存原理图设计文件：单击“文件”一一“保存”命令，在弹出的对话框中 将原理图设计文件保存为“智能灌溉系统电路图.schdoc”。(4)保存设计项目：单击“文件”一一“另存项目为"命令，在弹出的对话框中 将项目保存为“智能灌溉系统.PrjPCB”。图3.2新建项目图3.2智能灌溉系统schdoc的原理图3.2.3 元

25、件的查找和放置在“元件库”下拉列表框中找到相应的元件库，依据所要找的元器件双击并移到图 纸上。在本次设计中有一些元器件没有，如四合一数码管，则需创建一个新的原理图库如图3.3所示H 口*凶文件(F)照痣( CD iW (Y)四曰些泾心 STS （B：U eS H良）忠四-万理ISProject*口打开O - 匚1*口*a PCB 注性(F)0 人(D*:VhOLtt 僮夭E gEI+T4,皿1Vbi1仁9苴毡(Ci)中文件童有_打开击目C2Y.仁源文仁.口匚诺也柔克仁（HJFT开设计T作丙的心汇洞荷bw便开tt (D) Jia CD 报百(R)怛邑XCMEJ Khtot l S-cfithci

26、e1吊不内心）Ctrl+£文本豆伸（X；耳巨起命为3CAJM31* M月”用国力.t勇而通计工作区为ErrFnjFK &> FT(B*ctrl+PsESxiSWn累厂将用二寸的直件,R早遍用门的直目足近地用旧的&廿向愉退出凶Ah+64通日3和本立伸只他CQ）图3.3原理图库仃埋曰I杳ILJVHOL库(Hl然后单击工具栏上的“绘制矩形”按钮，如图 3,4所示。移动鼠标到图纸第四象限 的原点处单击确定矩形的左上角点。然后拖动光标画一个矩形，再次单击确定矩形的右 下角，如图3,4所示 Ml 14 M&WBUEg " 而 i " B”密l .

27、IFFEn- i5J M I , 51M gPDC：K 9PCB1.F4I1鳏K3iY 卬»*a gM39m磋 cljI 言 gaL 丹通谣的Jl向曲&*®A宜总何 ©金一图3.4 “绘制矩形”按钮根据元器件所需的电气图形在矩形框中画出相应的图形并放上引脚如图3.5所小。图3.6智能灌溉原理图图3.5绘制好引脚的四合一数码管依据图纸将元器件放在图纸上并连接相应的元器件。如图3.6所示.尸/I:,I.r-.-J W n n rfnifl- A H n H- 9 I 丁 WTII'-.J： i-： ：r：i ： r：r.“ TH . m-Ti： 乂制鼠

28、 8 U Wr*wh r.1国 y-r4M:F21-c-K1 - B<耳匕L*：！-»tlly FF!?1 rL IL SULh,t少M i -： t， 4 T， MMMWKK耳器R I I i 1b 哥i i i ： “Ei I I 1 三 ,一飞，4 f M1rsiK e茸同产内3.3 智能灌溉系统印制电路板(PCB的设计印制电路板的英文全称为 Printed Circuit Board ,简称为PCB是一种印制或蚀 刻了导电材料，是电子产品重要部件之一。电子元器件安装在这种板子上，有引线连接 各个元件，进行装配，构成工作电路。3.3.1 新建印制电路板文件(1)新建印制电

29、路板文件：选择“文件”一一“创建” 一一“ PC吸件”命令，新 建一个为PCB.PchDoc的印制电路板文件，显示在 PCB项目”模拟智能灌溉系统电 路.PrjPCB”的下方。(2)保存印制电路板文件：单击工具栏中的“保存”按钮，在弹出的对话框中选 择保存路径为“PCB®板 模拟智能灌溉电路”，将印制电路板文件保存为模拟智能灌溉 电路PCB图。PchDodo保存后，文件面板中的文件名也同步更新为“模拟智能灌溉电 路PCB图.PchDoc”。右边的黑底灰线网格图纸就是 Protel DXP 2004的印制电路板绘制 的工作区域，如图3.7所示。DXP(X) 文4但 褊金回 望吉 项目苣

30、理叵 HJS (P) 金汁回 工33 CD =切汽法® 指最图3.7新建并保存印制电路板文件3.3.2 规划印制电路板根据智能灌溉原理图中的元器件的多少，来规划所用印制电路板的大小。通常情况 下元器件摆在电路板上要紧凑且适宜，要遵循电气的连接方式，不能乱放。3.3.3 将电路原理图文件传输到PCB在电路图转化成印制电路板之前，首先要进行对元器件的封装进行确认。如果在元 器件的属性中封装没有，则需在封装库中进行查找：如元器件74HC138有的元器件封装没有需要画：如蜂鸣器，则需创建一个 PCB库，如图3.8所示。图3.10蜂鸣器封装图图3.8创建PCB库点击“工具”新元件弹出一个元件封

31、装向导点击“取消”按钮如图3.9所示 0nrzKRli 口律5均匹y中n« aeni随9"FT五* a图3.9创建新元件封装用游标卡尺测量蜂鸣器的实物直径为12cmi,在Top Overlay层中画图。放好相应的焊盘并标明电气属性。如图3.10所示打开“模拟智能灌溉电路”原理图，选择“设计” 一一“ Update PCB Document 模拟智能灌溉系统电路图.PcbDoc”命令，弓M出如图3.11所示的“工程变化订单”对话 框。”> pV力，订 £ilt Gailfr*je£t ELm* 5日工口也 加*, * , C .MZlTEWMilii

32、, «J 5<llJj<>la-A4rdj * SIi J . . ? 口 1， ： X/中” .J 4 9三 rk h 四七甲 J 二, X !+|»THjneTSTERt-HJKjSStmul FtLBIPHtKjcA rrIHEC t BE.lt,CiE.dt-£5E号Eg. .谒时白人加比血ChKig虫|内修刈字3卡心11 01gWPLBT;FtatOac回白加<Jq 1i1cWPCfit-FthDao*MHU P92W*卡如氏卡 翁也UKIToi*PQT&WacM MWu L1To-FaCB1 Frbr幻匚*J Aid&l

33、t;J LZIoflFEbl占副J nTflTEF加Y Add L*To PEPT *±取匕到白土L51c*产用付±s5* AddJ IkItrV R£11 'h±£>>ac回 而上0 U1«M1 PCfli队即m* Aidy LB1CIWFEBl FctjELAidJLSI10-PLlLFWL%。* gRIl«WPCBliPtbCHE明苜#URI。MWPCfli-FWCt3力WU Rli1cPCBi mCkic金国抬d H121。0伊印T 和M&p1*小V RI 3T«，产邙 1 化*

34、 JAid<J RU1cPUTT 4themeMfclURISTolit 叫对=PteH%* AMU n晦14尸INliPcHM©司占品"FM7ToPCfll Ftfcfkjc：|Uurft npoK Clwgoft T QDrtjl!howfciia»1 X I图3.11 “工程变化订单”对话框(2)单击“使变化生效”按钮，系统将检查所有的更改是否有效，如果有效，将在右边的“检查”栏的对应位置打钩；如果有错误，“检查”栏中将显示红色错误标识。(3)单击“执行变化”按钮，系统将执行所有的更改操作，如果执行成功，“状态” 区域中的“完成”列表栏将被勾选，执行结

35、果如图 3.12所示。I91lf£币* :"EH- 1” 111r1中*1.*1,甲- - t : C SiRMWiT 3 WFtiNpi'HMrii.1 手”1 j | | 寸国* w |j -I* .M 家 I 4 1 , Bl*/& A 4MZl .h»« J *£in*EiT y a».-i - i *o -.1 .-. i j .-nI feShfULfiff IKlC 、勤 5f 吞 UEdft1 ?区MrUt 鼻SlMrftEm -,台的hAfwM DtiwlWlvdKl U%u«iirtEfc

36、Dt* I'hfrAidH5T1c&尸CHI 刊HoeT“J七君花包1匕flUPtBi_/同Md二方TEWU检1 ROOT Pi血!©di*idSTFFCToWPCB1 EtTinGWAid七£田>U-RQITFthN。*MH力他IflP如忸goj&*二%U*PCT 珀*.j回Aid比乜*R1c3 FEI刊±Luu产tf占*W010例如此域J*,明生Yl14|,匚日1聃1心她*wl日如FY2Te丹田 TAcblW 中y白 id光丫3IoM PEB1 m£ioc-.0S期W4U声OST帕力部！*矗第七 FK14M-PCBT m

37、Otiie|占/v1工期一fToiupcai :PttfinEAid光 应IoMFEfil FdJ>acj/IMd+避Ta*的如11stM*.*自知个读WMPCBTFe,j1Aid- ¥7加叱FQH料七IM用求*白Idt丫巾1«w世瓮IT由M出口r#HdBE) Rxi曾已明印均SI Am MWPDi F或M1 ¥«W* Uanfnt | 1 | B*patl IwTatt. EMifflhwwIiim：图3.12执行变化单击“关闭”按钮退出。PCB编辑区变成如图3.13所示。元器件封装已导入当前 PCBt件中，PC眼件被更新。-Isll，I - -

38、一：-HRm ME，Ei 霆 M_9=事slmgwH"爵:ls疆X 厮，siEIEEB£一 口 UUEG BCE g-.s Sassi. i鬻imlsnslss)ss_图3.13导入元器件封装的 PCB图本次设计中所用的元器件都是通孔元器件故选带孔电路板。在放置元器件时也要注意元件布局。在通常条件下，所有的元件均应分布在印制电路的同一面上，只有在顶层 元件过密时，才能将一些高度有限并且发热量小的器件，如贴片电阻、贴片电容、贴片 IC等放在底层。在保证电器性能的前提下，元件应放置在网格上且相互平行或垂直排列， 以求整齐、美观，一般情况下不允许元件重叠；元件排列要紧凑，输入和输

39、出元件尽量o远离。元件在整个板面上应分布均匀、疏密一致 (2)布线规则设置。如图3.14所示图3.14布线规则设置在设计间距设置规则：VCC GND3络为15mil ,其余为10mil ;布线层设置：顶层、 底层走线；自动布线拓扑规则设置为 Shorest ;过孔径为28mil ,外径为50mil ;印制导 线宽度为：VCE 20mil , GNDfe 30mil ,其余导线为10mil。自动布线。使用自动布线功能对局部好的元件进行连线。手动调整布线。对不能达到自动布线要求的地方进行手动调整。保存。将完成的PCB文件保存，如图3.15所示0“口力5叩启引3引 * * J 、 0 0 0 0 0

40、 D X 伊 图3.15模拟智能灌溉印制板电路图第四章系统软件的设计4.1流程图如图4.1所示开始进入自动工作状态(f_wmode=0)关闭蜂鸣器(speaker=0)湿度初值=50%rfs6=1进入湿度阈值调整界 面(调用显示子程序)NYY湿度阈值+1湿度阈值-1子函数：1 .显示函数display。2 .存储函数ROM24C02O3 .时钟函数DS1302OI/O 口及变量分配：按键 S7:P30S6:P31 S5:P32S4:P33夕TL1:P2=80H(选中 Y4) ; P00,=僚继电器：P2=A0H(选中Y5) ; P04=1，吸合蜂鸣器:P2=A0H(选中Y5) ; P06=1，

41、响共阳数码管：段P2=E0H(选中Y7) ,P噫段码值；位P2=C0H(选中Y6) , P0送位码扫描值(1有效)A/D 输入：电阻 Rb2,P20(SCL),P21(SDA)IIC 存储器：P20(SCL),P21(SDA)1302时钟:P17(SCK),P23(I/O),P13(/RST).逻辑变量：f_wmode=0，白动；=1 ,手动f_s6:=0，未按S6键；=1,已按1次speaker =0,关闭蜂鸣器；=1,打开蜂鸣器。图4.1模拟智能灌溉系统流程图模拟智能灌溉系统有两种：手动工作状态与自动工作状态两种。加电开启系统，系统处于于自动工作状态，L1灯亮。按键S6系统进入湿度阈值设定

42、界面，按键S5阈值加1,按键S4阈值减1。设定系统初始阈值为50%系统将设定的 阈值存入由24CO2CS片构成存储模块中。再次按键 S6,退出湿度阈值设定界面。当土 壤湿度测量模块测量的湿度值低于 50%寸，系统通过喇叭报警电路给继电器一个高电位，继电器工作，L9灯亮，开始灌溉。当土壤湿度测量模块测量的湿度值达到50淅，系统通过喇叭报警电路给继电器一个低电位，继电器停止工作，停止灌溉。按键S7,系统切换为手动工作状态，L2灯亮。按键S6,开启蜂鸣器报警功能。当 土壤湿度测量模块测量的湿度值低于 50%蜂鸣器开始报警。再次按下键 S6,关闭蜂鸣 器报警功能。按键S5,系统给继电器一个高电位，继电

43、器工作， L9灯亮，开始灌溉。 当土壤湿度测量模块测量的湿度值达到 50%寸，再次按键S5,系统给继电器一个低电位， 继电器停止工作，停止灌溉，如此循环下去。总结通过这次课程设计，让我明白了知识是学无尽的。 从开始接到论文题目到系统功能 的实现，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战。 在这段时间里,我学到了很多知识也有很多感受，开始了独立的学习和试验，查看相关的资料和书籍,让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰， 使自己非常稚嫩作品一步步完善起来， 每一次改进 都是我学习的收获，每一次试验的成功都会让我兴奋好一段时间。在本次毕业设计过程 中，我学会了在网络上查找有关本设计的各硬件的资

44、源，其中包括：灌溉的方法、传感器应用 很成熟，还有很多不足之处，虽然在 AD转换模块与时钟模块有些不熟。但我可以自豪 的说，这里面的每个原理图，都有我的劳动。当看着自己的原理图生成 PCBW,系统能 够成功的运行，真是莫大的幸福和欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最终都会化为甜美的 甘泉。这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做 的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力, 没有自己的研究，就不会有所突破，那就失去毕业论文的意义了。希望这次的经历能让 我在以后学习中激励我继续进步。接口电路、SC89C2单片机应用等，为本设计提供了定的资料。

45、虽然我的论文作品不是参考文献1 “蓝桥杯”第五届全国软件和信息技术专业人才大赛单片机设计与开发模拟试 题2 CT117E型单片机开发板电路原理图3郭志勇编著.单片机应用技术项目教程（C语言版）.：中国水利水电，20114靖武，周灵彬，方曙光编著.单片机原理、应用与 PROTEUS真.第2版（第2 版）.：电子工业，20115忠国 刚编著.单片机应用技能实训.：人民邮电，20066建领编著.Protel电路设计与制版宝典.：电子工业，20077郭振民 丁红主编.电子设计自动化EDA.:中国水利水电，2009我的毕业设计从开始到基本完成大概用了二个月，时间虽然不是很长，主要因为自己不断的努力和老师

46、对我的耐心指导和热心帮助，给我的毕业设计指明了方向，奠定 了基础。在这一段时间里，我努力复习单片机的相关知识，在网上不断的搜寻跟论文相 关的材料。遇到不懂的硬件软件设计，我首先是自己钻研，找 资料，如果还是弄不 明白，就向老师寻求帮助。记得在做 PCB中，我遇到了四合一数码管没有封装的问 题，研究了很久，但是还是没搞明白。之后 她我和老师一起研究讨论，终于弄明白 了原理。老师是一位年轻的老师，对 单片机颇有研究，她对学生要求严格，对学术 态度严谨，她在忙碌中也会抽出时间来指导我的毕业设计，没有老师的帮助，我的论文 不会这么顺利的完成。老师的人格和精神是我的榜样，也是我人生的财富，在此对他表 示

47、深深的感。感我的每一位老师，他们对我的教导我将永远铭记在心间。感应教专业 各位同窗好友，他们的关心和照顾让我在这个集体里倍感温暖，一起走过的日子将成 为我人生的美好回忆。最后，感我的家人，他们的支持与鼓励，永远是支撑我前进的最 大动力。在此对他们表示衷心的感，他们的名字我一直铭记在心！最后，衷心感在百忙之中抽 出时间审阅本论文的专家老师们。附录4S制照裁超出aV.4JW1TILV 。口品 IV ° -I 1 -晶七 EF lB一 ±d;由Awfc-i 4- r 45 *f图相去XE恤苗岳至女为斛AnffKErd-Hz-5 s误髀BEIZE-Zn-3士禧常 -32 一一12

48、气-1之 菠心 瑞-£ apmapM 占扉) C8£nwr'M -3*£ Q3_.fir-LL一 r "-&, 二日附录二主程序#include <reg52.h>#include ”24c02.h"#include "pcf8591.h”#include "IlCbus.c"#include "math.h"unsigned char dspflag;unsigned chart;unsigned char tflag;bit adcflag = 0;unsigne

49、d char tflag1;unsigned char tflag2;/sbit SDA = P2A1;/sbit SCL = P2A0；sbit S7=P3A0；sbit S6=P3A1；sbit S5=P3A2;sbit S4=P3A3;unsigned char idata table128;/共阳字符编码表unsigned char code dsp_code_ca口=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92, 0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf,0xff;09 ,'-', 灭(空格)void init_t0(void);void isr

50、_t0(void);void display(unsigned char d,unsigned char ); /显示子函数void ROM24C02();void DS1302();/时钟子函数void init_pcf8591(void);PCF8591初始化，实现 A/D转换void delay(unsigned char t)unsigned char i;while(t-)for(i=0;i<112;i+);)void init_t0(void)TMOD = 0x02;TH0 = 0x06;TL0 = 0x06;ET0 = 1;EA = 1;TR0 = 1;)void isr_

51、t0(void) interrupt 1tflag1+;tflag2+;if(tflag1 = 8) /4mstflag1 = 0;dspflag+;i f(dspflag = 3)dspflag = 0;)if(tflag2 = 80) /20mst flag2 = 0;adcflag = 1;)void init_pcf8591(void)PCF8591初始化，实现 A/D转换iic_start();iic_sendbyte(0x90);iic_waitack();iic_sendbyte(CHANNEL_3);iic_waitack();iic_stop();delay(10);unsi

52、gned char adc_pcf8591(void)unsigned char temp;i ic_start();i ic_sendbyte(0x91);i ic_waitack();t emp = iic_recbyte();i ic_ack(0);i ic_stop();r eturn temp;void wrbyte_24c02(unsignedcharadd,unsigned char dat) / 写数据 / Device Address 1100 000 R/W iic_start();iic_sendbyte(0xa0);iic_waitack();iic_sendbyte(add);iic_waitack();iic_sendbyte(dat);iic_waitack();iic_stop();delay(10);unsignedcharrdbyte_24c02(unsigned char add)/读数据 / Device Address 1100 000 R/W unsigned char da;iic_start();iic_sendbyte(0xa0);iic_waitack();iic_sendbyte(add)