自动控制浇花系统.doc
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1、自动控制浇花系统摘 要 现代生活中,随着人们生活水平的提高,人们对花卉、树木等绿色植物的喜爱和种植越来越多,然而以前对花木的浇灌、施肥等工作都需要靠人工来实现,由于现代生活节奏的加快,人们往往忙于工作而忘记定期、及时地为花卉补充水分及养料,或者由于放假回家而将花放在办公室等处没人管理导致花木枯死。水是植物生存、生长的最基本需要,因此,设计一种能够在无人管理的情况下为花木自动浇水的系统,能够有效的防止花木在上述情况下的枯死。单片机因体积小、质量轻、价格便宜等优点已经广泛地应用在我们日常的生产和生活当中。它能通过编写的程序实现高智能、高效率、高可靠性地任务完整执行。 本系统是一个采用AT89S52
2、单片机为核心的微控制定时浇水系统。系统主要实现的功能有定时自动浇水功能及能够根据实际情况设定时。电路主要可以分成定时与浇水电路两个模块,定时电路以液晶模组作为显示电路,浇水电路利用电磁阀来完成。本次设计包括AT895S52单片机及基本外国电路模块、DS1302时钟电路模块、显示电路模块、按键控制电路模块、浇水电路模块、电源电路模块等部分组成。本系统会将以上述为思路、以单片机为控制核心,为我们呈现出一个持续地、定时地、有效地为花木绕水的方案,为我们解决无人管理情况下花木枯死的尴尬情况。目 录第一章 前言 1第二章 核心器件简介 2 2.1 单片机简介 22.1.1 单片机简介 22.1.2 AT
3、89S52 单片机 3 2.2 显示器简介 6第三章 系统总体设计 83.1 显示电路模块 83.2 时钟电路模块 8 3.2.1 时钟电路图 8 3.2.2 时钟流程图 93.3 浇水电路模块 103.4 模块整合 113.4.1 整合后电路图 113.4.2 主程序流程图 12第四章 低碳环保探讨 13第五章 结束语 14参考文献15致 谢16第一章 前 言 水对我们的生命起着重要的作用,它是生命的源泉,是人类赖以生存和发展的不可缺少的最重要的物质资源之一。人的生命一刻也离不开水,水是人生命需要最主要的物质。同样,对于地球上其它的生命体来说,水也是一样的至关重要。它是生命体内化学反应的介质
4、,没有水,养料不能被吸叫;氧气不能运到所需部位;养料和激素也不能到达它的作用部位;废物不能排除,新陈代谢将停止,生命将完结。在地球上,哪里有水,哪里才有生命。一切生命活动是起源于水的。现代生活中,随着人们生活水平的提高,人们对花卉、树木等绿色植物的喜爱和种植越来越多,然而以前对花木的浇灌、施肥等工作都需要靠人工来实现,由于现代生活节奏的加快,人们往往忙于工作而忘记定期、及时地为花卉补充水分及养料,或者由于放假回家而将花放在办公室等处没人管理导致花木枯死。水是植物生存、生长的最基本需要,因此,设计一种能够在无人管理的情况下的自动控制浇花系统,能够有效的防止花木在上述情况下的枯死。当今社会,科学技
5、术飞速发展,半自动化、自动化和智能化的各种装置和系统渐渐地融入到人们的生活中。我们喜爱并且种植了的植物,在我们无暇管理的时候,得以补充充足的水分成为了可能。这其中就需要到人类发明的自动控制系统。一整套的自动控制系统,可能会用到很多领域的不同器件,但是,在众多自动控制系统器件中,控制核心却是其最基本、最重要和最决定性的,所以,人们在一直不断地开发更准、更快、更全面、更智能化的控制核心。单片机,就是在这样一种情况下被发明出来的,并且逐渐得到了广泛应用。当然,单片机也用到了我们上述所提到的自动控制浇花系统中去。因此,我们不在喜爱的花木身边时,自动控制浇花系统也能让它们喝到充足的水,健康地生长。另一方
6、面,经济和科技向低碳方向转变的需要,人们也在尝试着将低碳、环保的理念融入到自动控制系统中,以达到更好地为我们服务。第二章 核心器件简介2.1 单片机简介2.1.1 单片机简介单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机诞生于1971年,经历了SCM、MCU、SoC三大阶段(不在此作详细介绍了)以后,现今已经发展的较为成熟、已经广泛地应用到了
7、工业生产和人们日常生活中。单片机具有结构简单、集成度高、可靠性高、功能强、速度快等优点。从外形上看单片机芯片体积不大,去有着非常多的引脚(如图2.1),这些引脚能够实现其内部控制单元能够与外部电路形成充分的连接。一般而言,其引脚越多也代表着其功能更强大。单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成。单片机内部也用和电脑功能类似的模块,比如CPU,内存,并行总 图2.1 单片机芯片线,还有和硬盘作用相同的存储器件,不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多,不过价钱也是低的,一般不超过10元即可。用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。它主要是作为控制部分的核心部件。单片机在
8、工作时是按装预先设定的程序而进行的。为使单片机能自动完成某一特定任务,必须把要解决的问题编成一系列指令(这些指令必须是选定单片机能识别和执行的指令),这一系列指令的集合就成为程序.程序需要预先存放在具有存储功能的部件存储器中。存储器由许多存储单元(最小的存储单位)组成,就像大楼房有许多房间组成一样,指令就存放在这些单元里,单元里的指令取出并执行就像大楼房的每个房间的被分配到了唯一一个房间号一样,每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号,该地址号称为存储单元的地址,这样只要知道了存储单元的地址,就可以找到这个存储单元,其中存储的指令就可以被取出,然后再被执行。所谓指令就是把要求单片机执行的各种操
9、作用的命令的形式写下来,这是在设计人员赋予它的指令系统所决定的,一条指令对应着一种基本操作;单片机所能执行的全部指令,就是该单片机的指令系统,不同种类的单片机,其指令系统亦不同。在单片机工作前,我们需要把用到的指令从该单片机指令系统中“拿”出来,而要进一步将这一系列指令“制作”为程序时,我们就必须用到与单片机相关的C语言和汇编语言。单片机的应用方面,目前单片机已经渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能IC卡,民用豪华轿车的安全保障系统,录像机、摄像机
10、、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。就概括而言,单片机广泛应用在智能仪器仪表、工业控制、家用电器、计算机网络和通信、医用设备、汽车设备、航空航天等领域,可以说它真是无孔不入。当然,相对的,社会上对单片机方面的人才需求量也很大。大部分大学、各种培训机构以及相当多的书籍和影音著作都在对人们“讲述”着单片机的知识。认识、学习和熟练单片机的方方面面成为了一个高技术性人才所必需去做的事情。目前世界上最具实力的单片机开发公司有:美国的Intel,ATMEL,荷兰的Philips,德国的Siemens等。其
11、中Intel公司一直处于领先地位,主要有MCS-48、MCS-51和MCS-96三大系列,其中MCS-51系列是1980年推出的高档8位单片机,代表着单片机的发展方向,成为单片机领域中的主流产品。ATMEL公司的89系列Flash单片机以Intel80C50/52作为内核,并采用可重复编程FlashROM技术,是一种源于8061而又优于8051的单片机,已成为广大MCS-51用户进行电子设计与开发的优选单片机品种。根据实际情况与要求,本系统选用ATMEL公司89系列标准型单片机AT89S52,其价格适中功能强大。2.1.2 AT89S52 单片机AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位
12、微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU 和在系统可编程Flash,使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。AT89S52单片机有40个引脚,为CMOS工艺双列直插封装(DIP),其引脚分布如图2.2VCC:电源端,+5V。GND:接地。P0 口:P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口,每位能驱动8个TTL逻 辑电平。对P0端口写“1”时,引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据
13、存储器时,P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下,P0不具有内部上拉电阻。在flash编程时,P0口也用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节。程序校验 时,需要外部上拉电阻。P1 口:P1 口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O 口,P1输出缓冲器能驱动4个 TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。P2 口:P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口,P2 输出缓冲器能驱动 4个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高
14、,此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引 图2.2 AT89S52引脚分布脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。 在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器(例如执行MOVX DPTR) 时,P2 口送出高八位地址。在这种应用中,P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用 8位地址(如MOVX RI)访问外部数据存储器时,P2口输出P2锁存器的内容。 在flash编程和校验时,P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3 口:P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口,P3 输出缓冲器能驱动4个 TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时,内部上拉电阻
15、把端口拉高,此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。 P3口亦作为AT89S52特殊功能(第二功能)使用,如下表所示。 在flash编程和校验时,P3口也接收一些控制信号。RST:复位输入。当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。ALE/PROG:当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下,ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是:每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储
16、器编程期间,该引脚还用于输入编程脉冲(PROG)。如有必要,可通过对特殊功能寄存器(SFR)区中的8EH单元的D0位置位,可禁止ALE操作。该位置位后,只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外,该引脚会被微弱拉高,单片机执行外部程序时,应设置ALE禁止位无效。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AT89S52由外部程序存储器取指令(或数据)时,每个机器周期两次PSEN有效,即输出两个脉冲,在此期间,当访问外部数据存储器,将跳过两次PSEN信号。EA/VPP:外部访问允许,欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为0000H-FFFFH),EA端必须保持
17、低电平(接地)。需注意的是:如果加密位LB1被编程,复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平(接VCC端),CPU则执行内部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时,该引脚加上+12V的编程允许电源VPP,当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。AT89S52单片机基本特征:1、与MCS-51单片机产品兼容2、8K字节在系统可编程Flash存储器3、1000次擦写周期4、全静态操作:0Hz-33MHz5、三级加密程序存储器6、32个可编程I/O口线7、三个16位定时器/计数器8、六个中断源9
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