自动浇花系统的设计毕业论文

题目自动浇花系统的设计系别电子信息科学与技术班级xxx姓名xxx学号1246332xx答辩时间2016年5月xxxx大学计算机与信息工程学院XXX大学本科生毕业论文目录TOC\o"1—4”\h\z\u，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器.第5脚:R/W为读写信号线,高电平时进行读操作，低电平时进行写操作.当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令.第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线.第15脚:背光源正极。第16脚：背光源负极.LCD1602的一般初始化（复位）过程：延时15mS写指令38H（不检测忙信号)延时5mS写指令38H（不检测忙信号）延时5mS写指令38H（不检测忙信号)以后每次写指令、读/写数据操作均需要检测忙信号写指令38H:显示模式设置写指令08H：显示关闭写指令01H:显示清屏写指令06H：显示光标移动设置写指令0CH：显示开及光标设置3.2.2显示模块采用1602液晶显示接口电路图3-2—21602液晶显示接口3。3ADC0832的简介ADC0832其实就是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道,8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片。图3—3ADC0832引脚图3.3。1ADC静态特性ADC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：1)分辨率ADC的分辨率定位为二进制末位变化1所需的最小输入电压与参考电压的比值，即ADC能够分辨的最小的模拟量的变化。2）量化误差量化电平定义为满量程电压（或满度信号值）UFSR与2的N次幂的比值，其中N位被数字化的数字信号的二进制位数。量化电平一般用Q表示.3)全输入范围和动态范围全输入范围是指允许输入模拟信号的最大值与最小值之差;动态范围是指全输入范围与ADC最小可分辨的量值之比。4）偏置误差和增益误差ADC的偏置误差定义为使最低位被置成“1”状态时ADC的输入电压与理论上使最低位被置成“1”状态时的输入电压之差。当偏置误差高速为零之后,输出为全1时对应的实际输入电压与理想输入电压之差。3。3.2A高速ADC的动态特性是指输入为交变简谐信号时的性能技术指标，它是与ADC的操作速度有关的特性。其主要技术指标如下：1)转换时间、采集时间转换时间是指从信号开始转换到可获得完整的信号输出所用的时间，它是高速ADC的一项重要指标.采集时间是指采样保持电路在采样模式下能够保证其在随之到来的保持模式输出在采样保持转换时,相对该时刻存在的输入电平之间的误差将会限制在一定的误差范围内所需的时间。2）频率响应它是冲击响应的傅立叶变换，其最佳表达方式是幅频与相频曲线，从系统辨识的角度看这是在频域对ADC动态线性特性的非参数模型描述。3)动态积分非线性误差和动态微分非线性误差动态积分非线性误差（INL）定义为在动态情况下（一般输入信号为正弦信号)，ADC实际转换特性曲线之间的最大偏差.每个数码的偏差都是由那个数码的中心值来度量的。动态微分非线性误差（DNL）定义为在动态情况下（一般输入信号为正弦信号)，ADC实际转换特性的码宽（1LSB）与理想代码宽度之间的最大偏差，单位为LSB。为了保证ADC不失码，通常规定在25oC时最大DNL为1/2LSB.4）信噪比、信噪失真比和有效位数信噪比（SNR）是信号电平的有效值与各种噪声（包括量化噪声、热噪声、白噪声等）有效值之比的分贝数。其中信号是指基波分量的有效值，噪声指奈奎斯特频率以下的全部非基波分量的有效值（除谐波分量和直流分量外）。5)小信号带宽和全功率带宽ADC的模拟带宽是指输入扫描频率基波在ADC输出端用FFT分析得到的基波频谱下降到3dB处的带宽(不考虑谐波失真和噪声影响）。根据输入信号幅值不同，模拟带宽又可以分为小信号带宽（SSBW，一般指1/10满量程）和全功率带宽(FPBW,指满量程）。3.3.3ADC性能测试ADC测试方法主要有两种：模拟方法和数字方法。前者是将A/D采集的数字信号经D/A转换位模拟信号再用传统的测试方法对其进行测试，优点是易于理解，缺点是许多A/D采集卡本身不带D/A,即或有，D/A的性能也将影响A/D指标的测试。3。3.4常用ADC芯片概述A/D转换器是用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量.模拟量可以是电压、电流等电信号,也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号.但在A/D转换之前，输入到A/D转换器的输入信号一定要经各种传感器把各种物理量转换成电压信号。3.3.5ADC0832模数转换原理及主要技术指标ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片。其内部有一个8通道多路开关，它能够根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的任何一个进行A/D转换。这是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片。3.3。6主要特性1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。2）具有转换起停控制端。3)转换时间为100μs(时钟为640kHz时),130μs（时钟为500kHz时）4）单个＋5V电源供电5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准.6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度7)低功耗，约15mW。3。3.7内部结构ADC0832是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近.3.3。8外部特性（引脚功能）ADC0832芯片有28条引脚，采用双列直插式封装。下面说明各引脚功能。IN0～IN7:8路模拟量输入端.2—1～2—8:8位数字量输出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线,用于选通8路模拟输入中的一路ALE：地址锁存允许信号,输入，高电平有效.START：A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲(至少100ns宽)使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换)。EOC:A/D转换结束信号,输出,当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。OE:数据输出允许信号,输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门,输出数字量。CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。REF（+)、REF（—)：基准电压。Vcc:电源，单一＋5V。GND:地.3.3.9ADC0832的工作过程首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器.START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开,转换结果的数字量输出到数据总线上。转换数据的传送A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成,因为只有确认完成后,才能进行传送。为此可采用下述三种方式。（1）定时传送方式对于一种A/D转换其来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例如ADC0832转换时间为128μs，相当于6MHz的MCS-51单片机共64个机器周期。可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。(2）查询方式A/D转换芯片由表明转换完成的状态信号,例如ADC0832的EOC端.因此可以用查询方式，测试EOC的状态，即可确认转换是否完成,并接着进行数据传送.（3）中断方式把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送。不管使用上述哪种方式,只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。首先送出口地址并以信号有效时，OE信号即有效,把转换数据送上数据总线，供单片机接受.3。3。10ADC0832与单片机的接口电路ADC0832模数转换器与AT89C51单片机的接口电路如图3—图3-3-10ADC0832与AT89C51单片机接口电路3.4土壤湿度检测模块湿度检测原理图如图3。4。1所示图3。4。1湿度检测原理图原理阐述：土壤湿度传感器采用FC-28，土壤湿度传感器由不锈钢探针和防水探头构成，可长期埋设于土壤和堤坝内使用，对表层和深层土壤进行墒情的定点监测和在线测量。与数据采集器配合使用,可作为水分定点监测或移动测量的工具测量土壤容积含水量，主要用于土壤墒情检测以及农业灌溉和林业防护。J1是两个插片,插在土壤里，AC口用来采集电压压值，当土壤湿度少时，探针间电阻接近无穷大，AC值就相当于是VCC值,当土壤湿度大时，此时探针键电阻会减少到几千甚至几百欧,此时AC的电压会变化。LM393是一个比较器,通过R1设置一个标准值，当湿度大（AC值小）,OUT输出低电平，相反输出高电平。OUT信号可以直接用来粗略估算湿度大小。AC数值送到数模转换模块转换成数字信号。L1用来看电路是否接通，L2湿度小(AC值大)灭，湿度大（AC值小）亮。土壤的湿度是由ADC0832进行模拟并送入单片机，通过单片机的I/O口把检测到的土壤湿度值用LCD显示出来。同时，如果系统在智能浇水设置情况下,则该值与设定的浇水上下限值相比较，若低于下限值，则单片机发出一个控制信号,水泵开始运行然后开始浇水.若高于上限值时，单片机再发出一个控制信号控制，就会停止浇水。3.4.1比较器LM3933.4.1。1LM393主要特点：（1）工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，单电源:2～36V，双电源:±1~±18V；（2)消耗电流小，Icc=0.8mA；（3）输入失调电压小，VIO=±2mV;(4)共模输入电压范围宽，Vic=0～Vcc—1.5V；

(5）输出与TTL，DTL，MOS，CMOS

等兼容；

3。4。1。2LM393引脚图及内部框图图3-4—1LM393引脚功能排列表引出端序号功能符号引出端序号功能符号1输出端1OUT15正向输入端21N+（2)2反向输入端11N—（1)6\t”_blank”反向输入端21N-(2）3正向输入端11N+(1)7输出端2OUT24地GND8电源VCCLM393主要参数表

参数名称符号数值单位电源电压VCC±18或36V\t"_blank”差模输入电压VID±36V共模输入电压VI—0.3～VCCV功耗Pd570mW工作环境温度Topr0to+70℃贮存温度Tstg—65to150℃LM393是高增益,宽频带器件,象大多数比较器一样，如果输出端到输入端有寄生电容而产生耦合,则很容易产生振荡。这种现象仅仅出现在当比较器改变状态时，输出电压过渡的间隙。电源加旁路滤波并不能解决这个问题，标准PC板的设计对减小输入—输出寄生电容耦合是有助的。减小输入电阻至小于10K将减小反馈信号,而且增加甚至很小的正反馈量（滞回1。0～10mV）能导致快速转换,使得不可能产生由于寄生电容引起的振荡.除非利用滞后,否则直接插入IC并在引脚上加上电阻将引起输入—输出在很短的转换周期内振荡,如果输入信号是脉冲波形，并且上升和下降时间相当快,则滞回将不需要.比较器的所有没有用的引脚必须接地.LM393偏置网络确立了其静态电流与电源电压范围2.0~30V无关.通常电源不需要加旁路电容.3。5报警及电机驱动图3—5报警及电机驱动电路4软件设计4.1主程序流程图在本设计中，整个系统采用模块化设计，这样设计可以使程序看起来清晰明了,便于阅读以及调试。土壤湿度检测及自动浇灌模块的程序结构是主程序以及按键扫描处理、土壤湿度数据采集、数据处理、显示、电机驱动等子程序组成，如图4—

主函数主函数初始化函数按键扫描程序模块显示程序模块湿度数据采集模块数据处理程序模块电机驱动程序模块图4-1—整个系统操作操作方法为当开启系统后进入主函数,初始化化函数变量及初始化传感器模块，进入按键扫描函数，通过按键选择系统的工作模式，在自动控制模式下，调用土壤湿度数据采集函数，采集当前土壤湿度值，并通过数据处理程序对湿度值进行分析，当湿度值小于预设值时，进入水泵电机驱动函数，开启灌溉功能，直到达到湿度预设值，停止灌溉。其主程序流程图如图4—开始开始结束初始化采集土壤湿度值按键设置执行浇花满足浇花条件是否图4—表4-1—函数功能write_com1602命令函数clock_h_l报警函数write_data1602写数据函数key_with按键处理显示函数4.2显示模块首先初始化1602显示，接着显示测试出的值，在通过按键调节显示湿度的上下限的值。开始开始结束初始化显示设置湿度上限显示湿度上限设置湿度下限显示湿度下限保存数据保存数据图4—2显示模块4.3AD转换模块开始转换CS=0开始转换CS=0i++关闭转换CS=1CLK输入时钟脉选择通CH0i=0传递数据valuei=8return数据value是否图4—附上ADC0832时序图如图4-3图4—3—4。4湿度检测模块通过传感器测的的湿度数据存入单片机然后设定的上下限的值做比较,当测的的值低于下限时，开始浇水，如果测的的值高于下限时，就再与设定的上限值做比较，当湿度低于上限时就开始浇水,反之则停止浇水。开始停止开始停止浇水浇水湿度低于下限湿度达到上限返回否是否是5。结论本次设计的盆花自动浇水系统以电子类的自动浇花器的工作原理为参考,运用湿度采集电路及单片机控制技术构成一个土壤湿度采集与控制系统。再用数字电路控制自动给水系统及时的浇水系统供水.本次毕业设计让我进一步熟悉了一些元器件的功能和属性.也使我真正接触到了控制系统的设计，虽然是一个人们日常生活的小系统，但也让我明白了很多设计上应该注意的问题，比如实用性、经济性以及安装问题等。

参考文献：［1］李泉溪.单片机原理与应用实例仿真[M］.北京:北京航天大学出版社，2009.8。［2］李敏。孟臣。数字式温湿度传感器及其应用技术［J］.电子元器件应用,2004，11.［3]孙荣超。孙德超，数字温湿度数据记录仪的设计[J]。现代电子技术,2005.7［4]黄鸿,吴石增。传感器及其应用技术[M］北京理工大学出版社，2008。7［5]刘灿军。实用传感器［M]。北京:国防工业出版社，2004,6。［6］孙惠芹。单片机项目设计教程[M］，北京：电子工业出版社，2009,6[7］宗光华,李大寨。多单片机系统应用技术[M]。北京：国防工业出版社，2003.10。[8]王芳琴.单片机控制的节水灌溉系统的研究[J］。华中农业大学。[9]赵振德.单片机原理及实验/实训[M］。西安：西安电子科技大学出版社，2009.［10]艾永乐，付子仪.数字电子技术基础[M］。北京:中国电力出版社，2008。

谢辞光阴似箭，为期四年的农大学习生涯即将结束。同时，经过两个多月的努力，我的毕业论文也即将完成。本次论文的撰写，对我而言是一次难得的锻炼机会。本毕业论文是在我的导师的亲切关怀和悉心指导下完成的。在课题的整个研究工作期间，我曾遇到不少的困难和挫折，是她给予我的帮助和鼓励，让我重新获得了继续前进的勇气和信心。在此谨向老师致以衷心的感谢和深深的敬意!在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！感谢我的同学和我的室友，在大学四年里,他们给我许多的关心和帮助,伴我度过许多快乐时光.和他们在一起度过的日子永远值得回味.感谢各级领导对我的教育培养。他们细心指导我的学习与研究，在此，我要向诸位老师深深地鞠上一躬。感谢我的父母亲和所有家人,正是你们的无私爱心和殷殷期盼使得我终于能够走到今天，你们永远健康快乐就是我最大的心愿.附录1原理图

附录2参考程序/＊***＊*＊＊＊*＊*＊读数模转换数据*＊**＊＊**＊＊＊＊*＊*/unsignedcharad0832read(bitSGL，bitODD）｛ unsignedchari=0，value=0,value1=0； SCL=0; DO=1； CS=0; //开始 SCL=1； //第一个上升沿 SCL=0; DO=SGL； SCL=1； //第二个上升沿 SCL=0； DO=ODD； SCL=1； //第三个上升沿 SCL=0; //第三个下降沿 DO=1； for（i=0;i〈8；i++) ｛ SCL=0; SCL=1；//开始从第四个下降沿接收数据 value<<=1； if（DO） value++; } for（i=0;i<8;i++） ｛ //接收校验数据 value1〉〉=1; if（DO） value1+=0x80; SCL=1; SCL=0; ｝ SCL=1; if(value==value1) //与校验数据比较,正确就返回数据，否则返回0 returnvalue; return0;}/****＊*＊*＊＊*＊＊定时器0初始化程序＊＊＊**＊＊＊***＊＊＊＊/voidtime_init（） ｛ EA=1; //开总中断 TMOD=0X01; //定时器0、定时器1工作方式1 ET0=1； //开定时器0中断 TR0=1； //允许定时器0定时｝/*＊***＊＊*＊**********＊独立按键程序＊＊＊**＊＊＊＊**＊＊*＊＊＊/ucharkey_can； //按键值voidkey（) //独立按键程序｛ staticucharkey_new； key_can=20；//按键值还原 P3｜=0xf0; if((P3&0xf0）！=0xf0） //按键按下 ｛ delay_1ms(1); //按键消抖动 if(（（P3＆0xf0）!=0xf0）&＆(key_new==1)) ｛ //确认是按键按下 key_new=0; switch（P3＆0xf0) { case0xe0：key_can=4；break; //得到k1键值 case0xd0：key_can=3；break; //得到k2键值 case0xb0:key_can=2;break； //得到k3键值 case0x70：key_can=1；break； //得到k4键值 } ｝ ｝ else key_new=1； ｝/****＊**＊***＊****按键处理显示函数*＊**＊＊＊**＊＊**＊*/voidkey_with（){ if(key_can==1） //设置键 { menu_1++； if（menu_1〉=3） { menu_1=0； init_1602（）;//初始化显示 ｝ } if(menu_1==1) //设置湿度上限 ｛ if(key_can==2） ｛ s_high++; //湿度上限值加1 if（s_high〉99) s_high=99； ｝ if(key_can==3） { s_high--; //湿度上限值减1 if（s_high<=s_low） s_high=s_low+1； } write_sfm2(2，4，s_high)；//显示湿度上限 write_sfm2(2,12,s_low); //显示湿度下限 write_com（0x80+0x40+4)；//将光标移动到第2行第到3位 write_com（0x0f）；//显示光标并且闪烁 write_eeprom（)；//保存数据 ｝ if(menu_1==2) //设置湿度下限 { if(key_can==2） ｛ s_low++; //湿度下限值加1 if(s_low>=s_high） s_low=s_high—1； } if(key_can==3） ｛ s_low--; //湿度下限值减1 if(s_low<=1） s_low=1; } write_sfm2（2，4，s_high)；//显示湿度上限 wri