基于单片机的智能节水灌溉系统的设计毕业论文

基于单片机的智能节水灌溉系统的设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名： 日期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名：日期： 年 月 日注意事项设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3） 毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4） 图表应绘制于无格子的页面上5） 软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档装订顺序1） 设计（论文）2） 附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装指导教师评阅书指导教师评价：一、 撰写（设计）过程1、 学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神□优□良□中□及格□不及格2、 学生掌握专业知识、技能的扎实程度□优 □良 □中 □及格 □不及格3、 学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力□优 □良 □中 □及格 □不及格4、 研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性□优 □良 □中 □及格 □不及格5、 完成毕业论文（设计）期间的出勤情况□优 □良 □中 □及格 □不及格二、 论文（设计）质量1、 论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优 □良 □中 □及格 □不及格2、 是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优 □良 □中 □及格 □不及格三、 论文（设计）水平1、 论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、 论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优 □良 □中 □及格 □不及格3、 论文（设计说明书）所体现的整体水平□优 □良 □中 □及格 □不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“V"）评阅教师评阅书评阅教师评价：一、 论文（设计）质量1、 论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优 □良 □中 □及格 □不及格2、 是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优 □良 □中 □及格 □不及格二、 论文（设计）水平1、 论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、 论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优 □良 □中 □及格 □不及格3、 论文（设计说明书）所体现的整体水平□优 □良 □中 □及格 □不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“V"）教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、 答辩过程1毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况□优□良□中□及格□不及格2、 对答辩问题的反应、理解、表达情况□优 □良 □中 □及格 □不及格3、 学生答辩过程中的精神状态□优 □良 □中 □及格 □不及格二、 论文（设计）质量1论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优 □良 □中 □及格 □不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优 □良 □中 □及格 □不及格三、 论文（设计）水平1论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、 论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优 □良 □中 □及格 □不及格3、 论文（设计说明书）所体现的整体水平□优 □良 □中 □及格 □不及格评定成绩：□优□良□中□及格□不及格教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年月日【摘要】智能节水灌溉系统是现代农业发展的重要部分。农业用水占人类用水的很大一部分比例，且水资源浪费比较严重，所以我们要研究出高效节能的节水灌溉系统。此灌溉系统主要以AT89C51为主，最初泥土的湿度由土壤湿度传感器所取得，并将所得的电流信号变为电压信号，送至 A/D转换器，A/D转换器主要是将模拟信号转变成数字信号，此时单片机会处理所接收的信号，送至LED显示电路，进而判断土壤要不要灌溉，如果需要灌溉则会报警。该设计灵活性强，操作简单，未来很有发展前景。【关键词】：单片机节水灌溉智能控制ABSTRACTAbstractIntelligentwater-savingirrigationsystemisanimportantpartofagriculturaldevelopment.Agricultureaccountsforalargepartoftheproportionofwaterforhumanconsumption.andwasteofwaterresourcesisbecomingserious.Sowehavetocomeupwithenergy-efficientwater-savingirrigationsystem.Intelligentwater-savingirrigationsystemisbasedonAT89C51,Thesystemusesahumiditysensorcollectinghumidity.WecangetthevoltagesignalbyprocessingCurrentsignal.ThevoltagesignalisinputtotheA/Dconverterintoadigitalsignal.Single-chipprocessesdigitalsignal,wecanseefromtheLEDdisplay.Ifyouneedirrigation.thesystemstartsingingsoundalarm.Thisdesignisflexible,Operateeasily,Thisdesignwillhaveagooddevelopment.【KEYWORD】:singlechipmicrocomputerwater-savingIrrigationintelligentcontrol目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"引言 1...（一）研究的背景 1...（二）研究的意义 2...\o"CurrentDocument"一、系统总体设计 2...\o"CurrentDocument"二、主要器件介绍 3...（一）单片机 3...（二）模数转换芯片 4...\o"CurrentDocument"三、硬件设计 6...（一）时钟电路 6...（二）复位电路 6...（三）数据存储器的扩展电路 7..（四）数据采集电路 8...（五）报警电路 1..0.（六）LED显示电路 1.0\o"CurrentDocument"四、软件设计 1..2.（一）主程序设计 1..2.（二）数据处理 1..3.（三）LED动态显示 1.5结束语 1..6..参考文献 1..7..\o"CurrentDocument"附录一原理图 1..8.\o"CurrentDocument"附录二源程序 1..9.致谢 2..4..引言（一）研究的背景1•中国水源情况曾有数据统计显示，中国人均年水资源是两千两百立方米，远低于世界人均水平；中国拥有庞大的人口，对水的需求量也是相当大。中国在农业方面的用水量有四千亿立方米，占总用水量约有百分之八十，仅占世界农业总量百分之十七。农田灌溉用水占农业用水总量百分之九十到百分之九十五之间，虽然比例较大，但农业灌溉仍然缺水。虽然有大量的水资源使用在农田上，但由于技术不到位，并严重浪费水资源，导致其利用率只有百分之四十三，远低于发达国家。曾有相关领导总结农业用水的浪费现象，主要原因一是灌溉水利用率本来就比较低，而有效利用率约为百分之四十三，远远达不到发达国家的水平，输水渠道损失的水资源占很大比例，还损坏了相关建筑物；二是灌溉技术水平比较低，使用传统灌溉模式使得灌水量是实际需求量的一倍甚至两倍。从以上的调查报告显示，虽然到处提倡节约用水和科学用水，但我们并没有做到，而水资源的匮乏制约农业发展的脚步。面对此状况，我们必须提高节水灌溉技术以便于农业的更好发展。2.国内外节水灌溉的现状虽然美国真正所使用的有效灌溉面积比较少，但使用喷灌和微灌农田的面积却占了很大的比例。近些年来，世界上微灌面积呈现出高速发展的状态。印度、美国在微灌面积的比例在不断提升，占世界比例的三分之一，而中国的微观面积只有0.005。发达国家并且对输水所使用的低压管道相当重视，很多国家将其作为灌溉使用管道的首要选择。而且有的发达国家使用污水进行地下滴管，大大减少了水的浪费率。地下滴管技术也是很多发达国家的选择。中国由于人口众多等原因，耕地面积也是比较大的。从上个世纪70年代才开始采用喷灌技术，使得真正得到灌溉面积占耕地面积的一半，经过30年，中国在微灌方面也得到发展，虽然只是很小的一部分，也节约了大量水资源。但是由于农村经济比较落后，国家政策与设备的落后等原因，喷灌技术并没有得到很好的发展。在最近几十年中，随着灌溉技术的进步，农业节水灌溉面积占很大的比例。虽然微灌技术得到较好发展，但并不是没有缺点的，还是有一些问题，并且与其他国家也有不小的差距。但是技术人员仍在不断创新，不断取得进步，使得中国在节水灌溉方面有很大的潜力可以被激发。（二）研究的意义节水灌溉可以大大减少农业的用水量，不造成浪费。大家都知道，农业用水只占人类用水的大部分，而我们生活中和工业所用的水资源只占用一个小部分。但我们农业用水利用率却很低，白白浪费掉很大一部分水资源，通过一些措施引入灌区的水量有一般损失掉了。我们都知道，水是万物之本，是无法替代的。所以节水灌溉是很有必要的。节水灌溉措施可以大大提高单位水量的使用效率， 喷灌、微灌、滴管三种技术都大大减少了用水量，真正做到了节水灌溉。因此，在水资源越来越缺乏的情况下，节水灌溉技术的推广和普及是非常有必要的。一、系统总体设计种农作物土 湿度传感器 >■A/D转换AT89C51单片机LED显示 报警 放大驱动电磁阀图1系统总体设计框图此灌溉系统的核心是AT89C51单片机，除此之外由土壤湿度传感器，A/D模数转换器，LED显示电路，报警电路，及以单片机为核心的时钟电路，复位电路，数据采集电路，数据存储器扩展电路组成。首先土壤的湿度由土壤湿度传感器所取得，并将所得的电流信号变为电压信号，送至A/D转换器，A/D转换器主要是将模拟信号转变为数字信号，此时单片机会处理所接收的信号，送至LED显示电路，进而判断是否需要灌水，如果需要灌溉则会报警，接着电磁阀将会完成灌溉这个动作。

、主要器件介绍（一）单片机AT89C51单片机因为有较高的集成度、较强的功能、运作速度快、本身较小,耗能较低等优点，在工业、农业、通信及日常生活中都具有广泛的应用，同时单片机的重要性也在不断的提升。AT89C5仲片机的40只引脚可分为如下三类:（1） 20脚和40脚为电源引脚，19脚和18脚为时钟引脚。（2） PSEN、ALEEA、RST四个引脚都为控制引脚。（3） P0端口、P1端口、P2端口、P3端口四个端口都为I/O口引脚。F面结合图2介绍各引脚功能。19卜XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2,XTAL2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6，RSTP0.7/AD7F面结合图2介绍各引脚功能。19卜XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2,XTAL2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6，RSTP0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10■PSENP2.3/A11■ALEP2.4/A12.EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15■P1.0P3.0/RXD.P1.1P3.1/TXDP1.2P3.2/INT0-■P1.3P3.3/TNTT■P1.4P3.4/T0■P1.5P3.5/T1P1.6P3.6/WRP1.7P3.7/RDU139D018938D137D236D335D434D533D632D7AT89C51图2AT89C51芯片78161734K12'1011121314T529302122 23~2425_26 2728A1q4q5电源及时钟引脚：（1） 电源引脚：VCC（Pin40）:正电源引脚，正常工作电压为+5V;GND接地（为20引脚，此图被隐藏）。（2） 时钟引脚：XTAL1（19引脚）：片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路的输入端，XTAL2（20引脚）为片内振荡器反相放大器的输出端。控制引脚RST正常工作RST引脚是复位信号的输入端在单片机的RST端加上高电平持续2个机器周期以上单片机即进入复位工作方式，单片机在正常工作的情况下，RST引脚应为不大于0.5V的低电平。ALE/PROG:ALE为低8位地址锁存许可信号。PROG为输入端，当编程片内Flash存储器时，PROG引脚就会被当做是编程脉冲的输入端。PSEN:片外程序存储器的读选通信号。 PSEN引脚输出脉冲为下降沿的时候，单片机就可以读取外部程序存储器。EA/Vpp：EA是允许外部程序存储器访问的控制端。3.I/O口引脚P0口：8位，漏级开路的双向输入/输出端口。P1口：P1口为8位准双向输入/输出端口，而且有内部上拉电阻。P1端口是专门为用户设计使用的准双向输入/输出端口，当P1端口当做普通的I/O输入的时候，应该在P1端口的输出锁存器写1。P2口：P2口为8位准双向输入/输出端口，也具备内部上拉电阻。当89C51芯片需要扩展外部存储器和输入/输出端口的时候，P2端口可以输出高八位地址。当P2端口当做普通的I/O输入的时候，应该在P2端口的输出锁存器写1。P3口：准双向输入/输出端口，并且有内部上拉电阻。当P3端口当做普通的输入/输出输入的时候，应该在P3端口的输出锁存器写1。P3口可以为AT89C51提供第二功能，如下表所示：表1P3口的第二功能定义引脚第二功能说明P3.0RXD串行数据的输入口P3.1TXD串行数据的输出口P3.2INT0外部中断0输入P3.3INT1外部中断1输入P3.4T0定时器0外部计数输入P3.5T1定时器1外部计数输入P3.6WR外部数据存储器写选通输出P3.7RD外部数据存储器读选通输出（二）模数转换芯片在单片机节水灌溉中用的是ADC0809E片，ADC0809芯片是八通路8位逐次逼近式的A/D转换器；多路开关可以选通8个模拟通道，容许8路模拟量分时输入，但都是共用1个A/D转换器对数据进行转换。

q2q3q1VREF(-)VREF(+).VCCGND.CLOCK2-8LSBOUTPUTENABLE2-7EOC2-6START2-52-4.IN-72-3IN-62-2.IN-52-1MSB.IN-4.IN-3ALE.IN-2ADD-CIN-1ADD-B.q2q3q1VREF(-)VREF(+).VCCGND.CLOCK2-8LSBOUTPUTENABLE2-7EOC2-6START2-52-4.IN-72-3IN-62-2.IN-52-1MSB.IN-4.IN-3ALE.IN-2ADD-CIN-1ADD-B.IN-0ADD-A16U5121310◎147156818519420321122282327242625ADC08091711图3ADC0809芯片IN7〜INO是模拟量输入通道，要求输入的模拟量必须是单极性信号，并且电压是0V到5V的范围；对过小的信号需要放大；在A/D转换过程中，输入模拟量的值应保持不变；ADDAB、C是三条地址线：A,B,C地址位从低到高，是用来选择对应的模拟通道。ALE是输入端，即接收地址锁存允许信号，只有在高电平的状态下才能正常工作。START为模数转换开始信号，当脉冲是高电平时芯片复位，反之，贝U开始模数转换。EOC贝为模数转换结束信号。OE是在高电平的状态下才有效的输出允许信号， 当模数转换停止时，OE端口输入的信号只有在高电平的情况下，输出三态门方可打开，接着数字量输出。CLK为时钟脉冲的输入端。A、BC这3个地址位可以产生8种结果，通道选择表如表2。表2通道选择表CBA选择的通道000IN。001IN1010IN2011INa100IN4101IN5110IN6111IN7

该系统只采用了输入通道INO。ADC0809专换器的分辨率为8位，采用单一+5V供电，不需要进行零点和满度的调整。模数转换器需要在外部控制启动转换信号才可以进行转换数据，ADC0809芯片使用脉冲进行启动模数转换，想要启动模数转换器的控制转换，只需要在START俞入引脚载入一个正弦脉冲信号，当为上升沿的时候，对芯片进行复位操作，当为下降沿时，模数转换器就开始进行模数转换同时EOC言号输出端处在低电平；当模数转换结束后， EOC变为高电平，就可以向主机发送信号，告诉主机可以读取转换结果的数字量。三、硬件设计（一）时钟电路89C51各功能部件的运行是以时钟控制信号为基本准则，按着一定的规律在运作。时钟频率、时钟电路的质量与单片机的速度、稳定性质有着一定的联系。51单片机的内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，如图 4可知引脚19是输入端，引脚18为输出端。选择内部方式，若想构成稳定的自激振荡器从而产生振荡时钟脉冲，就要在这两个引脚之间连接石英晶体振荡器与微调电容，在引脚外接晶体振荡器就可以形成了内部振荡方式。C230pFC330pFX1IcrystalI$XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2.XTAL2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD530pFC330pFX1IcrystalI$XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2.XTAL2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6.RSTP0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10.PSENP2.3/A11.ALEP2.4/A12.EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15.P1.0P3.0/RXD.P1.1P3.1/TXD.P1.2P3.2/INT0■P1.3P3.3/INTT■P1.4P3.4/T0■P1.5P3.5/T1P1.6P3.6/WR■P1.7P3.7/RDU1191894AT89C511229ALE30 3T5678图4时钟电路38D13/D236D335D434D533D632D721222324—25 A1262728101112~T^"141516 q4~q539D0（二）复位电路复位是使单片机处于刚开始的状态，也可以说是对之前操作的清零； 89C51的复位需要外部复位来完成；在正常运行情况下，就需要在89C51单片机的复位

引脚RST加上高电平，并且该高电平必须大于两个机器周期，一个机器周期为12个时钟振荡周期，就可以使系统复位；复位并不影响内部静态存储器的状态，在系统上电的时候，RAM勺内容也是不确定的。复位操作有两种情况，即上电复位和手动（开关）复位。本系统采用上电复位方式。因为电容可用来储能，所以在图5中用电容来充电从而实现上电自动复位。电容相当于断因为电容充电十分迅速，当电容两头电压与电源电压一样的时候,电容相当于断路，RST引脚为低电平，程序正常工作。R1C1)Uf1kVCC4卜XTAL1,XTAL2RSTP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10.PSENP2.3/A11.ALEP2.4/A12R1C1)Uf1kVCC4卜XTAL1,XTAL2RSTP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10.PSENP2.3/A11.ALEP2.4/A12,EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15.P10P30/RXD.P11P31/TXDP12P32/INT0.P13P33/tNTT.P14P34/T0.P15P35/T1P16P36/WR,P1.7P3.7/RD19189212223242531262728101238151639DO38一D137一D236D33^D4■3^D533D632D729ALE-306|745131412'AT89C51图5复位电路（三）数据存储器的扩展电路因AT89C51单片机内部储存较小，故在此设计中我选择 6116外部数据存储器来完成对51单片机的扩展。如图6所示，P2.3作为片选信号，A。、A、A是P2端口寻址选择的数据单元。89C51单片机由于受引脚数的局限，P0端口不仅可以用作数据线使用，也可以作为低八位地址线使用，为了将二者很好的区分，需要在单片机的外部添加地址锁存器，这该系统中我用了 74LS373,它是一种带有三态门的锁存器。当ALE输出下降沿时，74LS373的LE引脚接收到下降沿，数据存储到锁存器中，之后P0口作为数据总线使用。如图6所示。反正，外部数据将会选通内部锁存器。

U8AT89C51图6数据存储器的扩展电路（四）数据采集电路ADC0809是一种模数转换器，逐次对8通路进行比较的模拟输入、8位数字量输出。ADC080猱用的方法是逐次比较，从而完成模数转换；供电电源是单一的+5V电压。本设计只用到IN0这路输入通道。ADC080酥取的是脉冲启动转换，只需要在START俞入引脚载入一个正弦脉冲信号，，当为上升沿的时候，对芯片进行复位操作，当为下降沿时，模数转换器就开始进行模数转换；当模数转换结束后，EOC变为高电平，就可以向主机发送信号，告诉主机可以读取转换结果的数字量，反之，开始时则为低电平。因为ADC080时内无时钟电路，所以需要外界提供时钟电路，这里可以通过89C51单片机提供的地址锁存允许信号ALE获得,ALD触发器二分频后可给ALE提供时钟电路；ALE引脚的频率是单片机的1/6故为1MHz过D触发器后为500kHz,在规定的范围内；一次模数转换需要100us，脉冲启动以后，100us之后就可以读取数据。

由上可知8位数据输出引脚可与数据总线直接连接，图7中A、B、C与Q1、Q2Q3的连接方法，在这样的连接情况下可选择IN0-IN7中的一个通道。INO口将接收土壤湿度信号；AT89C51的P2.5作为片选信号，当P2.5输入为0时，WR和P2.5都为0,经过或非门，得到一个高电平，ADC0809勺START和ALE都得到一个高电平，START对芯片进行复位，ALE为高电平，可以对地址进行锁存。当片选信号为1时，STAR■为低电平，开始进行模数转换。转换时间100us结束后,并将结果锁存在74LS373当片选信号为0时，OE并将结果锁存在74LS373锁存器中6J3K3K3.3K3.313.3KR53环)5D4D3D2D1D3.3K23'FDS-1001612VCCVCCpJ■-10q2

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q126REF(-)REF(+)VCCGNDCLOCK2-8LSBOUTPUTENABLE 2-7EOC2-6START2-52-4IN-72-3IN-62-2IN-52-1MSBIN-4IN-3ALEIN-2ADD-CIN-1ADD-BIN-0锁存器中6J3K3K3.3K3.313.3KR53环)5D4D3D2D1D3.3K23'FDS-1001612VCCVCCpJ■-10q2

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q126REF(-)REF(+)VCCGNDCLOCK2-8LSBOUTPUTENABLE 2-7EOC2-6START2-52-4IN-72-3IN-62-2IN-52-1MSBIN-4IN-3ALEIN-2ADD-CIN-1ADD-BIN-0ADD-AU56522282425ADC080997432191829ALE3031W3W2、XTAL1XTAL2RSTP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10PSENP2.3/A11ALEP2.4/A12EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P1.0P3.0/RXDP1.1P3.1/TXDP1.2P3.2/INT0P1.3P3.3/INTrP1.4P3.4/T0P1.5P3.5/T1P1.6P3.6/WRP1.7P3.7/RDU137D234D533D632D7212228AT89C5139D038D1101112232425A1262736D335D4141516q417q513U7A74ALS02图7数据采集电路（五）报警电路想灯发出黄光并报警则需要为了防止出现一些特殊情况，不能及时处理，所以需要一种可以提醒的装置,我选择了蜂鸣加光的报警电路。图8中蜂鸣器一端与+5V相连，另一端与P1.1端口相连，当想要报警时，程序需被清零，并可以用延时来控制报警的时间。要想灯发出黄光并报警则需要P1.2端口处于下降沿，这样二极管才处于导通状态,才可以达到预想的目标。U1U2BUZZERR2D1ALE2930311OK1237567U2BUZZERR2D1ALE2930311OK12375678vCChXTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2,XTAL2P0.3/AD3,RSTP0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P07/AD7.PSENP2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12.ALE.EAP2.5/A13.P10P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXD,P1.1P3.1/TXD,P1.2P3.2/INI0.P13P3.3/INTT,P14P3.4/T0P1.5P3.5/T1P16P3.6/WR.P17P3.7/RD"AT89C513938373635"TT333221~22~2324A1262728101112V3~141516 q417 q5图8报警电路（六）LED显示电路LED是发光二极管缩写。LED显示器由发光二极管构成。常用的LED分为共阴极和共阳极。下图9（3）为共阴极LED显示器，当a至dp那端有任一个为高电平时，二极管就会被点亮从而显示相应的段。图 9（2）则与图（3）相反，若想发光二极管亮，则要使其中任一个二极管的阴极为低电平则可以使相应的段被^显^示。

GNDgfabGNDedpaddp5e-g-c⑴LEDGNDgfabGNDedpaddp5e-g-c⑴LED数码管⑵图9LED数码管,共阳极,共阴极共阳极共阴极N位LED显示器由N个LED显示块组成。以此类推下图则为3位LED显示器。段码线位选线图103位LED显示器的结构原理图位选线由LED的个数来控制，段码线则为位选线的8倍。显示字符的字型由段码线控制，LED显示位的亮与暗由位选线来控制。LED显示器分为动态显示和静态显示，我选用的是动态显示方式。多位 LED为了简化硬件电路经常与8位I/O口控制并联，同时I/O线将控制各位的共阴极或共阳极。若想让LED同时显示同本位相应的字符就要选择动态显示，在动态显示下只有被选通的LED有字符出现，其余都处在关闭的情况下。

D10DPY_OVERFLOW图11LED显示电路81C55用来扩展I/O接口便于LED的显示，PA口输出段码，就是要显示数据的代码，PC口输出位码，也就是控制某一个时候一个数码管显示，其余数码管不显示。图中LED为共阴极显示器，PC端口连接位选线，选一个LED亮，然后传送地址选择LED的段码线，就可以显示数据。四、软件设计在程序设计中，主控模块负责处理数据并送至4位1体的数码管显示器上，判断是否需要灌溉，以及执行相应的子程序，完成灌溉的功能。系统软件主要由主程序设计，采样子程序设计，数据处理程序，显示子程序等组成。（一）主程序设计主程序主要的任务就是判断土壤是否缺水，接通电源之后开始工作，开始后输入一个设置好的值，将土壤湿度传感器收集到的信号发送给单片机，单片机经过处理后会得到一个新的数据，将所得数据与之前设定好的值比较，如果比预定值大则表示土壤无需灌溉，反之，则表示土壤需灌溉。

开始（二）数据处理1.采集数据转换本部分主要是对所采集的数据消除误差，在单片机进行数据采集时，输入信号总难免受到一些干扰，然而A/D输送给单片机的数据也将存在误差，为了尽可能的消除这种误差，我选择了数字滤波法。数字滤波法是用软件来完成的，通过改变程序的运行参数来改变其滤波特性。

图13数字滤波程序流程图2.A/D转换A/D转换器,A/D转换器,转换结束后读取数据并与设定值相比，若大于则结束，否则将不断的循环直至满足条件。

图14A/D转换流程图图14A/D转换流程图（三）LED动态显示本部分是将单片机处理的数据显示在4位1体的数码管显示器上，便于判断是否需要灌溉，通过LED动态显示系统电路选中最左边的数码管，以此类推。下表为TAB中有效的字型码：表3LED显示段码字型共阳极段共阴极段字型共阳极段共阴极段0COH3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHB83H7CH3B0H4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF84H71H7F8H07H空白FFH00H880H7FHP8CH73H显示子程序后51单片机初始化，显示缓冲区末地址，接着显示数码管的个数及位选字并送入51单片机，然后显示下一个单元，4位数码管若显示完则循

环使用，反之则左移一位，指向下一位，直到最右边图15LED动态显示流程图结束语该项研究在农业节水灌溉是比较普及的，节水是比较贴近生活的，该项研究是比较有使用价值的。该设计不仅可以对农作物及时补水，也节约了水资源。系统以AT89C51单片机系统完成对土壤湿度信号的采集、处理、显示以及执行机构的控制等功能；让我对51单片机、6116芯片、数据的扩展、I/O口的扩展有了进一步的了解与学习。通过本论文我对模糊算法、土壤湿度传感器，模数转换器，单片机、报警等也有了初步的了解。深刻的体会到在这高科技的时代，科技已经渗透到了各个领域，并且更新的非常迅速，因此我们在合理的利用科技时，应该不断的创新。参考文献信松肚.节水灌溉技术发展现状及趋势[J].食品研究与开发，2010.张毅刚，彭喜元.单片机原理与应用设计[M].北京：电子工业出版社，2008.王吉星，孙永远.土壤水分检测传感器的分类和应用[J].南京日报，2011.毕海婷，任大伟.单片机控制的节水浇灌系统研究[J].赤峰学院学报，2013.赖强盛.汽车空调模糊控制[J].客车技术与研究，2004.李季.家用电器模糊控制器的研究与设计[J].信息技术，2007.于建勇.浅谈时钟电路在单片机中的作用[J].硅谷，2011.陈忠平.基于Proteus的51系列单片机设计与仿真[M].北京：电子工业出版社，2012.李健.数据采集系统中的数字滤波处理[J].安庆师范学院学报，2009.兰云志.智能节水灌溉系统设计[J].四川理工学院，2013.刘明真，陈鸿.基于单片机智能节水灌溉系统的设计[J].学术问题研2010.李学礼.基于Proteus的8051单片机的实例教程[M].北京：电子工业出版社，2008.史嘉权，戴梅萼.微型计算机技术及应用.第四版[M].北京：清华大学出版社，2008.杨锋.节水灌溉智能控制[J].电子信息学院，2012.沈德金，陈粤初.单片机接口电路与应用程序实例[M].北京：航空航天大学出版社，2008.VCC附录一原理图卞10R9•卞8\R7flR4[13.3<:3K3<3.33.3〈3.3R53.3KR33.3KD7D6D5D4)3D2)1 )01FD2S-100D03D0Q0D14D1Q1D27D2Q2D38D3Q3D413D4Q4D514D5Q5D617D6Q6D/18D7Q7J.[L fOE■IALE1-U825o91619LEW1W2W3VCVREE(-).VREF(+).VCCGNDCLOCK2-8LSBOUTPUTENALE 2-7.EOC2-6.STAFT2-52-4IN-72-3IN-62-2.IN-52-1M出TIN-4•IN-3ALEIN-2ADD-CIN-1ADD-B.IN-0ADD-AU51318D4542212823242625ADC0809~1TD115D2q1-6q29q3711VCC_、TO~19D5~2O^D6~21D774LS3731312D09D0A0D110D1A1D211D2A2D313D3A3D414D4A4D515D5A5D616D6A6D717D7A7A8A9A10CEOEWEU26116876■54321737719D10DPYOVEREOWC2430pE—X1.—CRYSTALC3j'OuEVCC30pEC1U2BUZZERR2D110KDIODE*XTAL1P0.0AD0P0.1/AD1P0.2AD2XTAL2P0r/AD3P0.4AD4P0.5AD5RSTP0.6AD6P07/AD7P2QA8P2.1/A9P2.2A10PSNP2却A11AIEP24A12EAP2.5A13P2.8A14P2./A15P1.0P3.0RXDP1.1P3.1/TXDP1.2P3.^INT0P13P33丽P34T0P14P1.5P3TT1P1.6P3.6WRP1.7P3.7/FDU11939DO38D137D21836D335D434D533D6932D7212223292427283124135148AT89C5117q£A126126710111516ALE3031VCC18q5q40.BE.0.12ALE1GPD12141618U4AD[0..7]ALECSRDWRIO/MA17RST4TIN81C55U7A10q1RES74LSC274A5S022U6A5q3123|U32OI1OI2Y32A32Y22A22Y12A12Y02A01Y31A31Y21A21Y11A11Y01A0118171364274LS省1PA[0..7]PB[0..7]pqo..5]1314Tou^-6-VCC附录二源程序;IN0;IN1

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DIR1:MOVA,#00H

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