自动浇花控制系统的设计

--------学位论文独创性声明１、坚持以“求实、创”的科学精神从事争论工作。2、本论文是我个人在导师指导下进展的争论工作和取得的争论成果。3、本论文中除引文外，全部试验、数据和有关材料均是真实的。4、本论文中除引文和致谢的内容外,不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的争论成果。5意。作者签名:日 期：20１4-05摘 要MSP4３0Ｇ2５５3工作原理是通过土壤湿度传感器检测到土壤的相对湿度,传输到单片机进展信息把握继电器开关吸合,继而启动水泵，实现自动浇花，当低于设定的湿度值,则停顿浇花。本系统浇灌方式智能，合理，能够在无人照看的状况下科学的对植物进展浇灌，避开植物因无人照料而枯死。关键字：ＭSP430G２553单片机;土壤湿度传感器；自动浇花AbｓtractTｈiｓdeｓignisaｓmalｌaｕｔomaｔic watｅringcontroｌsyｓｔeｍ,whiｃh isbａseｄoｎＭSＰ43０G255３microciｎtｒoｌlｅr. Theoperａtｉｎｇｐｒｉncｉpleofthisｓｙstemiｓｔｏ detｅｃt the ｒelatiｖｅhuｍｉdiｔｙofｔhr soiｌbysｏｉlmｏｉsturesｅnsoｒ,andtｈenｓenttothemicrocontrolｌeｒｆor iｎfｏrｍation prｏｃessing,tｈeｎ ｐａrｉngｍｏｉstｕrｅmeasureｍent vaｌueｗitｈthｅｇiveｎhumidity,tｈｅmｉcrocontrｏlleroｕtpuｔsａ cｏnｔroｌsignalforconｔrｏllingｔherelay switｃｈ，wｈenmｅａｓureｍｅntvalｕeｉｓgｒｅateｒthaｎ thｅseｔ value,tｈｅn startｔｈepump ｔｏｗaterthｅflowerautoｍaticaｌlｙ.Whenthｅ humidiｔｙiｓbelowtheseｔvalue,tｈensｔｏｐwａtering.Thewayｏftｈiswaｔerinｇsystemｉsｉntelｌigentａnｄreａsonａble.Iｔcaｎwaｔering pｌants scieｎtifically ｉn cａｓｅofpossiｂlｅunattended tｏ avoｉｄplａｎtsｄｕｅtoｕnａttendeddeａｄ.Keywords: ＭSP430G25５3 ｍiｃrocoｎtｒoｌｌｅr; ｓoiｌｍoｉsｔｕrｅsｅnｓｏr; Ａutomaｔicwatｅｒinｇ目录绪 论 错误!未定义书签。１系统设计 错误!未定义书签。1.1ﻩ错误!未定义书签。１.2ﻩ错误!未定义书签。２硬件电路设计 错误!未定义书签。2.1系统硬件原理图设计2ﻩ２．2主要模块 错误!未定义书签。2．2.1MSP430G2５53ﻩ错误!未定义书签。２.2.2MSＰ43０Ｇ255３的时钟设置和模数(Ａ/D〕转换模块错误!未定义书签。2.2.２电源模块电路设计ﻩ错误!未定义书签。２.2.3土壤湿度检测电路设计ﻩ错误!未定义书签。2.2.4液晶显示电路设计 错误!未定义书签。２．2.5水泵把握电路设计 错误!未定义书签。软件设计 错误!未定义书签。软件设计思路 错误!未定义书签。３.2主要模块流程图 错误!未定义书签。初始化程序ﻩ错误!未定义书签。ＬCD１6027ﻩ3.２.3ADﻩ错误!未定义书签。３.2.4继电器把握程序 错误!未定义书签。3.2．5 延时程序ﻩ错误!未定义书签。4设计总结ﻩ错误!未定义书签。参考 文 献ﻩ错误!未定义书签。致谢 错误!未定义书签。绪 论目前,国内外均有自动浇花系统的应用,而大多数自动浇花系统是利用虹吸原理，即利用渗透的方式浇花，这种方式浇花过程是连续的、不连续的，承受这种方式只能保证花不会干旱而死，不是式一样，不是花需要浇水时才进展浇灌。另外还有一些自动浇水系统,是承受单片机把握,利用湿度则可以在阳台上使用,能够按需自动浇花。系统设计系统分析本系统设计以MSＰ４30单片机为中心,由电源、继电器、土壤传感器、液晶显示五个模块组成。用ＦC＿２８需要浇水,则单片机把握输出信号，使继电器线圈通电，常开触点闭合，驱动水泵，实现土壤湿度自动把握浇水。当设定浇水时间到,检测到的土壤湿度未低于阈值值,则连续浇水；当到达阈值时，由单片机发出信号，使继电器线圈断电，对应常开触点断开，水泵不工作，停顿浇水。在自动把握浇1６02１.2本系统以MＳP430Ｇ2553单片机为中心,由电源、继电器、土壤传感器、液晶显示五个模块组成。自动浇花把握系统构造框图如图１-2FC-28FC-28继电器水盆MSP430G2553LCD1602单片机水管保险丝水泵电源模块花盆水管1－2自动把握浇花系统构造图硬件电路设计2.１系统硬件原理图设计本系统硬件电路由单片机、土壤湿度传感器、继电器、液晶屏、二极管、三极管、水泵、电源等组成。自动把握浇花系统原理图如图2-12－1自动把握浇花系统原理图主要模块本系统承受的是ＭＳP430Ｇ２553FC3ｃmCＤ16０2号；把握局部承受继电器电路,把握水泵的浇水工作。MSＰ4３0G2５53本设计承受MSP430G２５53单片机作为核心部件。ＭSP430G２５53*低电压(1.8V-3.6V)超低功耗--运行模式:２３0uＡ(1MHz2.２V--待机模式：0.5ｕA--关闭模式(ＲAM)：0.1ｕA*０．5k-１６kB系统内可编程(ＩSP)Ｆｌash使用中断恳求将CPU从低功耗模式下唤醒时间：6us快速的指令执行时间。MSP430G2５5316〔RISC)架构，指令周期为62.５ns。具有灵敏的时钟设计。具有四种校准频率并高达１６MＨz的内部频率。内部超低功耗低频〔LＦ) 振荡器。３2kＨz晶振。外部数字时钟源。两个１6位Ｔiｍｅr_A,分别具有三个捕获/比较存放器多达２４个支持触摸感测的I／Ｏ引脚通用串行通信接口〔USＣＩ)。UART,IrＤＡ编码器和解码器，同步SＰI，Ｉ２C。用于模拟信号比较功能或者斜率模数转换的片载比较器。1０200－kｓpｓ模数(A/Ｄ)转换器,带有内部基准。其A/D转换器具有采样保持和自动扫描的特点。串行板上编程，无需外部编程电压,利用安全熔丝实现可编程代码保护。具有两线制接口的片上仿真规律电路。便利的调试功能。２．2.MＳＰ４30G2５５３的时钟设置和模数〔A／D〕转换模块１.时钟设置MＳP430G２５53单片机中有四种校准频率并高达１6MHz的内部频率,分别是内部超低功耗低频(LF〕振荡器,32kＨｚ晶振，外部数字时钟源。本系统选择数字把握振荡器〔ＤＣＯ)，设置ＤOC８MHz,即ＢＣＳCTL1=ＣALBＣ1_8MHZ;DCOＣＴＬ=CＡLDCＯ_８ＭHＺ;模数〔A/D)转换模块MSP430G5５53AD1062Vreｆ8快200Ks／s,具有中断力气。它有四种工作模式：单通道单次转换模式、单通道屡次转换模式、序列通道单次转换模式、序列通道屡次转换模式。A/DＡDC10采样和转换所需要的各种时钟信号有AＤＣ10CＬKSAMＰＣＯN采样及转换信号、SHTSHSDＣ12SSＥＬ选择的内核时钟源及AＤC1２DＩVＡDＣ10各部件才能协调工作!ADC１０是一个1０位的模数转换器，具有采样和保持功能的的10位转换器内核，在这个内核中有两个可编程的参考电压〔ＶR+和ＶＲ-)定义转换的最大值和最小值。当输入模拟电压等于或高于ＶR+时,ＡDC03FFH，当输入电压等于或小于VR－时，ADＣ100。输入模拟电压的最终结果满足公式:N

VRVR在经过合理设置后，ＡDC10硬件会自动将转换结果存放到相应的AＤC1０MＥM存储存放器中。2．2.2在本设计系统中,土壤湿度传感器、单片机、继电器、液晶屏都需要电源供电。因而选用电源电M2９６电源治理芯片供给稳定直流电源。LM2５96-2-2+3.3V5Ｖ,水泵的工作电压为+6V。图２-２－2ＬM2５９6２.２.3本系统选用的土壤湿度传感器为ＦC-28土壤湿度传感器,其工作原理是:将FＣ-2８探头插入土壤中充当电阻，与电路中的电阻分压，将采集到的湿度模拟量通过“一线式总线”串行传输到单片机中,由AＤ转换模块将所测外部模拟特性参数量化成数字特性参数，经过确定算法处理,将所得土壤湿度值显示在１6022-２-3土壤湿度检测电路2.2.4液晶显示电路设计本设计承受LＣD１６0２液晶显示模块，该液晶显示器画质高且不会闪耀。1602液晶显示器都[1:“HeooｒldＬCD1６0222-２-4〔1)2-2-４(２)为工作界面。图２-2－4LＣD1602图２-２-4(1)开机界面 图2－2-4(２)系统工作界面2．2.52-2－51的基极B连接到单片机的P１．2EIN4１48电路；R１与红色发光二极管组成继电器状态指示电路,便于直观的看到继电器的工作状态,即当继LED［2。图２-2-５水泵把握电路MSP４30G2５53单片机的P１．2+5V线圈两端，继电器常开触点闭合，也就相当于水泵开关闭合,水泵开头工作。反之,当P1．２引脚输停顿工作。本系统水泵承受6V供电小水泵,浇花装置承受小水管，在盆栽四周挖出一道围绕植物的小水沟，将小水管放置水沟中，实现均匀浇灌,以防止局部土壤湿度过高,测量不准确。软件设计本系统软件设计是基于IAＲ软件平台，以ＭＳＰ430G２553本系统软件设计是基于IAＲ软件平台，以ＭＳＰ430G２553单片机软件编程为主,整个软件局部主要由系统初始化模块、时钟模块、A／D数据采集模块、把握信号输出模块以及1602液晶屏显示模块五局部组成。其中编程文件模板如图3-１所示。图３-1编程文件模板当系统上电后单片机内各模块及外围模块进展初始化设置，在程序运行下，土壤湿度传感器开头工作，检测该区域土壤湿度,所测模拟量传输到单片机进展AＤ处理,推断土壤湿度值是否在所设器断电,水泵不工作,停顿浇花。3开头开头继电器断电，停顿浇水是系统初始化及启动界面是否到达阈值湿度否土壤湿度检测驱动水泵继电器通电否是否高于阈值湿度是3.2.1初始化程序主要是对系统时钟和各存放器的初始化设置工作，包括Ｉ＼O口初始化,ＡD转换及单片机工作模式系统中断模式设置及LCDLCD１60２显示程序8ＭＨz,设置Ｐ1.4、P1.5、P1.6Ｐ1.7和显示程序。ＬCD１602D序如下:调试时，应将液晶屏显示程序独立出来调试，关闭其他功能程序,先定义一个一维数组,系统时LCDLＣD当数组不占满显示区域时,空余局部有可能消灭乱码。在此系统中,LCＤ主要功能就是显示设定的土壤湿度阈值以及实时监测到的土壤湿度值。ADA/DMCU是单片机进入低功耗休眠状态,并在ＡD本系统AD／/AＤ初始化程序:voidADC_init(vｏｉd){ADC10CTL0&=~EＮＣ;ADＣ10CTL0=AＤC１0ＯN+ＲEF２_5V＋ＡDＣ10SHT_0+AＤC10IE;//2．5ＶADC10ＣTL１＝ADC1０SSEL1＋INCH_0＋ＳRＥF_0;//ＡDＣ10P1.０采样通道ＡＤC10CＴL０|=ENC;｝／/启动AＤ函数：voidADＣ_Stａrt(vｏid){ADＣ1０CTL0|=ＥNC;ADC1０CＴL０|=ADC10SC;}把握程序继电器仅需单片机中P1．2引脚把握，P１.2为高电寻常，三极管导通,继电器线圈两端形成电势差,继电器常开触点闭合;当P1继电器常开触点断开。3.2.5延时程序主程序中延时是为了等待设备预备就绪,防止数据传输紊乱。设计总结参考文献[1］周正，卜丽,陈明．基于单片机的LCD１62(J．信息与电脑,２01,5:4〔J).长春大学学报,2０１２年,２25[３]许春冬，张涛，唐辉．基于无线传感器网络的无线测控系统的争论设计〔J〕.福建电脑，2023[４］席本强，