植物根部湿度的监测与控制

目录项目选题背景和项目意义项目设计思路2项目创新点3下一步研究方向41项目选题背景和项目意义

近年来科学技术在农业中发挥着越来越大的作用，突破了传统的观念和方法，成为推动农业进步的有力杠杆。自动连续的检测与控制植物的生长环境状态引起了学者的关注和探索。单片机等核心器件的发展和创新为人工智能检测技术的实现提供了可靠的保障。湿度是影响植物生长的重要因素,实时的监测与控制土壤湿度对探究植物生长有着重要的意义。本项目利用单片机及数字传感器技术,对植物生长过程中环境湿度实时连续的检测控制并直观的显示。克服了传统测量不能进行连续测量的弊端，节省了工作量，并避免了人为因素带来的不必要误差，而且在植物培育过程中节省了大量的人力资源，提高了生产工作效率。系统总体设计

（1）整个测控系统，包括传感器、控制器和执行机构三部分构成。整个系统的硬件结构，如图所示：

单片机

AT89S52湿度传感器放大电路继电器电磁阀（2）硬件电路中，控制器以AT89S52单片机为核心，系统输入由土壤湿度传感器及传感器信号处理电路组成，输出执行机构由继电器、执行器构成。

湿度传感器振荡电路NE555模数转换ADC0809核心处理器AT89S52浇灌系统（3）系统软件用C语言作为编程语言，采用模块式结构设计。单片机的选择（数据的处理）Ⅰ传感器的设计（数据的采集）Ⅱ输出控制电路的设计Ⅲ项目设计思路AT89S52基本特征·与MCS-51单片机产品能够兼容·8K字节在系统，可编程Flash存储器，256字节RAM·可反复擦写至少1000次·三级加密程序存储器·全静态操作：0Hz～33Hz·32个可编程I/O口线·八个中断源·三个16位定时器/计数器·全双工UART串行通道·低功耗空闲和掉电模式·掉电后中断可唤醒·双数据指针·定时器·掉电标识符VCC:电源端，+5V。GND:接地4个8位I/O端口：P0、P1、P2和P3P0口：PO口是一个8位漏级开路双向工I/0口，每个引脚能吸收8个TTL门电流。P1口：P1口为一个内部提供上拉电阻的8位双向I/0口，P1口缓冲器可接收和输出4个TTL门电流。P2口：P2口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/0口。P3口：P3口管脚是带内部上拉电阻的8位双向I/0口。

RST：复位输入。在振荡器器件复位时，要保持RST脚两个机器周期为高电平时间。

ALE：低电平有效，当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用来锁存地址的低位字节。

PSEN：低电平有效，外部程序存储器的选通信号。

主电源引脚时钟电路复位电路AT89S52单片机内部含有振荡器，可以作为CPU的时钟源。本系统时钟选用内部方式。单片机在启动时也需要复位，使CPU及系统各部件处于一定的初始状态，并从初始态开始工作。湿度传感器HS1101全互换性，在标准环境下不需校正长时间饱和下快速脱湿可以自动化焊接，包括波峰或水浸高可靠性与长时间稳定性专利的固态聚合物结构可用于线性电压或频率输出回路快速反应时间湿度传感器HS1101是基于独特工艺设计的电容元件，这些相对湿度传感器可以大批量生产。可以应用于办公室自动化，车厢内空气质量控制，家电，工业控制系统等。它有以下几个显著的特点：HS1101的简单物照图如图

:NE555是一个能产生精确定时脉冲的高稳度控制器，其输出驱动电流可达200mA.。在多谐振荡器工作方式时，其输出的脉冲占空比由两个外接电阻和一个外接电容确定；在单稳态工作方式时，其延时时间由一个外接电阻和一个外接电容确定，它可以延时数微秒到数小时。其工作电压范围为：4.5V16V。NE555的框图如图NE555时基电路基于555振荡电路的湿度测量电路设计ADC0809模数转换器在单片机应用中，特别是在实时控制系统中，常常需要把外界连续变化的物理量（如湿度、湿度、压力、流量），变成数字量送入计算机内进行加工处理。反之，也需要将计算机输出的数字量转为连续变化的模拟量，用心控制调节一些执行机构，实现对被控对象的控制。这种由模拟量变为数字量，或由数字量转为模拟量的转换，通常叫做模/数，或数/模转换。用以实现这类转换的器件，叫做模/数（A/D）转换器或数/模（D/A）转换器

NE555的输出端跟ADC0809的IN0通道相接，则ADC0809芯片的地址选通为ADDR0,ADDR1,ADDR2都接地。ADC0809的转换时钟由单片机的ALE提供。ADC0809的典型转换频率为640kHz，ALE信号频率与晶振频率有关，如果晶振频率取12MHz，则ALE的频率为2MHz，所以ADC0809的时钟端CLK与单片机的ALE端相接时，要考虑分频。8051通过地址线P2.0和读写控制线、来控制模拟输入通常地址锁存、启动和输出允许。测湿电路与单片机的连接图如图所示。测湿电路与单片机连接液晶显示器

我们不仅要自动的可控制土壤的湿度，也要在人工的情况下检测土壤的湿度，所以液晶显示也是必不可少。1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。LCD1602的特性（1）+5V电压，对比度可调（2）内含复位电路（3）提供各种控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能（4）有80字节显示数据存储器DDRAM（5）内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM（6）8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM

本系统的执行机构和器件只存在开启和关闭两种状态，采用了开关量输出控制，通过I/