基于单片机智能浇花系统设计.doc

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1、目 录1. 绪论11.1 系统工作原理11.2 系统模块11.3 系统操作界面及其操作过程21.3.1 系统操作过程22. 部件的选择32.1 芯片的选择32.2 继电器的选择32.3 阀门的选择32.3.1 电磁阀的选择33. 硬件设计43.1 设备的结构43.1.1 中央处理单元43.1.2 LED显示部分43.1.3 电磁阀部分4按键部分43.1.5 指示灯部分53.2 总电路设计图53.3 AT89C51单片机电路63.4 晶振电路63.5 复位电路73.6 按键电路103.9 LED显示电路103.10 电磁阀电路124. 软件设计13系统组成134.2 消抖流程及程序144.3 总

2、流程及程序164.4 按键处理总流程及程序174.5 工作中的处理流程195. 结论20参考文献21AT89C51基于单片机智能浇花系统设计 摘要:本设计是通过AT89C51单片机采用汇编语言进行编程，在LED液晶屏上实现小时，分，秒的显示;并利用单片机来实现计时，定时功能，同时通过7个按键开关和3个指示灯来实现参数设置和调节功能、浇花间隔时间的设定、浇水持续时间的设定、单片机对电磁阀的自动控制。根据用户设定的时间顺利的完成浇花任务。 关键词：单片机，控制，显示，电磁阀学习文档 仅供参考1.1 系统工作原理自动浇花系统的设计，其主要执行装置是一个电磁阀门，其一端连接水管，另外一端连接外置的水管

3、作为浇水口，浇水的水量主要由单片机控制。设备主要是通过控制浇水的时间间隔和浇水的持续时间来控制浇水量的。1.2 系统模块复位电路模块51单片机模块电源模块按键模块指示灯模块显示模块电机模块系统主要是由单片机、电源、按键、显示、指示灯、复位电路、电机模块等组成。图1-1 系统操作界面及其操作过程图1.2 系统操作界面 系统操作过程 注：用上图中的数字编号代替相关按键 A:放置设备，接上水管注意：保证不漏水，插上插头。 B:按下按键4，接通电源，指示灯1亮起只要电源保持接通则指示灯时刻保持亮起。 C:按下按键5，显像管显像数字全部置为初始值即上次设置的时间。同时指示灯2亮起，可以对设备工作的时间间

4、隔进行设定。 D:利用按键8、9、10对设备工作的时间间隔进行设定和调节。 E:设定完时间间隔后，利用按键7可以反复按按键7来切换指示灯2和指示灯3将指示灯2切换到指示灯3，即可以对设备工作的持续时间进行设定了。 F:同上对设备工作持续时间进行设定。 G:设备工作时间设定完成后，按下按键7则设备开始工作。 AT89C51单片机是Atmel公司推出的一款产品，一般小芯片的价格都比较低，同样AT89C51作为一款小芯片产品其价格相对而言较为廉价，并且其与MCS-51系列兼容行很好，所以本系统决定采用AT89C51作为芯片。2.2 继电器的选择 设备在设计过程中需要一个继电器来控制电磁阀的工作。由于

5、需要工作电压在5V左右，而且能保证成本相对而言比较低。所以选择了型号为JZC-36F的继电器，其工作电压在4V45V之间，而且在市场上的价格为4元左右。2.3 阀门的选择 由于本设备采用单片机控制，并且电磁阀是由开关信号控制的，与单片机控制电路连接十分的方便，所以决定采用电磁阀作为阀门。 电磁阀的选择 由于直动式电磁阀结构较为简单，动作可靠，而且设备需要在断电条件下铁芯始终保持在关闭状态，所以选用常闭型的直动式电磁阀。具体为YCSM31系列的二位二通直动式电磁阀常闭型。3.硬件设计3.1 设备的结构整个自动浇花设备的结构可以分为5大部分：中央处理单元(CPU)，LED显示部分,电磁阀部分，按键

6、部分，指示灯部分等。 中央处理单元 CPU选用AT89C51，用其来对整个系统进行控制： 1用其来控制整个LED显示器的显示； 2根据按键的输入做出正确的计算并传输到LED显示器上从而实现时间的调整设定； 3接受时间芯片DS1302的定时数据； 4实现电磁阀的控制，从而使设备一切工作顺利进行； LED显示部分 作为设备的显示器，此设备部分应该根据单片机的控制正确的做出显示，从而使整个设备处于正常的工作状态。3.1.3 电磁阀部分 电磁阀部分是本设备的执行设备，是本设备顺利执行工作的必要部分。按键部分它是整个系统中比较简单的部分，根据功能要求，本系统共需7个按键，除了电源按键和复位按键以外还有5

7、个按键位于按键部分，分别是切换按键，上调按键，下调按键，左右调节按键，工作按键。3 指示灯部分整个系统中最简单的部分，主要有三个只是灯，除了一个电源指示灯外还有2个指示灯，分别用于设定时间间隔和持续时间。3.2 总电路设计图图4.1 总电路 根据主要由：晶振电路,复位电路，按键设置电路， LED显示电路，电磁阀电路，以及电源电路等几个部分。通过这几个分电路的分工合作，能够使得系统具有显示功能，并且具备键盘调整功能，同时能够对电磁阀进行有效的控制。从而使设备顺利的进行工作。3.3 AT89C51单片机电路图4.2 单片机电路AT89C5单片机的RST引脚连接复位电路，P2.7引脚连接电磁阀电路，

8、P1.0P1.7引脚连接按键电路，XTAL1和XTAL2引脚连接晶振电路，P2.0和P2.1引脚连接指示灯电路，P2.5P2.7引脚连接放大电路从而和P0.0P0.7引脚一起控制LED显示电路。3.4 晶振电路图4.3 晶振电路AT89C51单片机芯片内部设有一个反相放大器所构成的振荡器，XTAL1和XTAL2分别为振荡电路的输入端和输出端。在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡电路就产生自激振荡。定时元件常常是用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。系统选择了12MHZ的晶振片，两个30Pfd额电容C6和C7。 图a：上电复位电路图b： 按键复位电路图4.4 AT89C51单片机的

9、复位电路3.5 复位电路本设计采用的复位电路包括两个方面：上电复位电路图a，按键复位电路图b。a：上电复位电路：它是利用电容充电来实现复位的。在接电瞬间，RST引脚端的电位与Vcc端相同，但是随着充电电流的减少，RST端的电位逐渐下降。只要保证RST端为高电压的时间大于两个机器周期时，系统自动能实现正常复位。b：按键复位电路：当要系统自动复位时，只需要按住S8按键，此时电源Vcc经过电阻R1,R2分压，并且在RST端产生一个复位的高电平。同样，只要保证RST端保持高电压的时间大于两个机器周期时，系统自动能实现正常复位。3.6 按键电路系统采用非编码键盘，按键电路主要由5个按键组成，分别是S2-

10、工作按键；S3-切换按键；S4-左右调节按键；S5-“+”调节按键；S6-“-”调节按键，本系统采用独立式的按键形式。按照上图的电路连接方法，判断是否有键按下的方法是：查询哪一根接按键的I/O接口线为低电平，如果是低电平则说明这个接口线连接的按键处于按下状态。相反，假设为高电平则说明按键处于非按下状态。3.9 LED显示电路图4.8 LED显示电路 系统采用两个LED7段发光显示器Dpy Amber-CA， Dpy Amber-CA是共阳极的LED显示器，其两个AA端接高电平。 处于工作状态的数码管，其显示情况由单片机的P0.0P0.7八个接线口决定，其八个口分别连接着数码管的八个段。例如要在

11、数码管DS1中显示1，而数码管DS2处于非工作状态，则需要将P2.6接线口置为1，P2.5接线口置为0，并且使P0.1和P0.2接线口置为1，而P0.0,P0.3P0.7接线口置为0.7段字形码表：由于系统只需要显示09十个数字，所以只列出了十个 显示字符共阴极字型码共阳极字型码 03FHC0H 106HF9H 25BHA4H 34FHB0H 466H99H 56DH92H 67DH82H 707HF8H 87FH80H 96FH90H根据上面的7段字形码表可以进行编码，从而控制数码管的显示。3.10 电磁阀电路图4.9 电磁阀电路 如上图所示Q3为一个PNP三极管，D1为普通二极管，K1为J

12、ZC-36F继电器，M电动机符号来表示电磁阀。 在继电器失电的状态下，动合触电断开，动断触电闭合，当继电器得电后，动合触电闭合，动断触电断开，利用继电器的触电开关作用可以控制设备或者传送逻辑电平信号。在本次系统设计中选用了动合触电开关，使继电器在失电状态下保持断开的状态，然而在得电的状态下保持闭合状态。即当Q3基极得到一个高电平则继电器开关立即闭合，在处于低电平时继电器开关保持断开状态。 当继电器的开关闭合时，电磁阀处于一个通路的状态下，则电磁阀开始工作，设备开始浇水。当继电器的开关断开时，则电磁阀不工作，设备也不工作。4.软件设计本系统共需要8个存储单元： 1：当指示灯一亮，数码管1选中时，

13、经过“+”，“-”调节按键调节过的显示数字存储与(41)H,其相应的PO值存储与40H。 2：当指示灯一亮起，数码管2选中时，经过“+”，“-”调节按键调节过的显示数字存储与(61)H,其相应的PO值存储与61H。 3：当指示灯二亮起，数码管1选中时，经过“+”，“-”调节按键调节过的显示数字存储与(51)H,其相应的PO值存储与51H。 4：当指示灯二亮起，数码管2选中时，经过“+”，“-”调节按键调节过的显示数字存储与(71)H,其相应的PO值存储与71H。引脚功能程序入口地址标号功能程序元器件接口元器件代号P11PROM11S6-调节按键P12PROM12S5+调节按键P13PROM13

14、S4左右调节按键P14PROM14S3切换按键P15PROM15S2工作按键P20DS1指示灯一P21DS2指示灯二P25DS02数码管2P26DS01数码管1P27B1电磁阀P01a数码管a口P01b数码管b口P02c数码管c口P03d数码管d口P04e数码管e口P05f数码管f口P06g数码管g口P07dp数码管dp口4.2 消抖流程及程序为了确保CPU对一次按键动作只确定一次，系统采用软件消除抖动的方法。具体为：假设CPU检测到有键按下时，先执行一段延时程序后再检测此按键，假设仍为按下状态，则CPU认为此按键确实按下。同样，在键从按下到再次松开时，假设CPU检测到有键松开，并在延时一段时

15、间后仍检测到键在松开状态，则认为此键确实松开了。图5.1 消抖流程以扫描按键S6其连接引脚P1.1为例，用软件解决消抖问题；程序： START: MOV A, #0FFH ；输入时先置P1口全为1 MOV P1, A MOV A, P1 ；键状态输入 JNB ACC.1, P11 ；1号按键按下转P11标号地址 JNB ACC.2, P12 JNB ACC.3, P13JNB ACC.4, P14JNB ACC.5, P15SJMP START ；无键按下，返回P11: LCALL DELAY ；延迟，从而消除抖动LCALL DELAY JNB ACC.1, PROM11；再次判断键是否按下，

16、防止抖动引起的错按LJMP STARTPROM11:LJMP START ；S6按键确实按下，进行S6按键处理 注：P11为S6功能程序入口地址标号；PROM11为按键S6的按键功能程序，这边省略。4.3 总流程及程序开关复位按下电源开关按下上电初始化读键盘键盘处理图5.2 总流程 当电源开关按下，系统上电；当复位开关，系统恢复初始值。系统初始状态： 电磁阀不工作；指示灯一亮起；指示灯二灭掉；数码管1选中，显示为“0”；数码管2不选中，不显示； 相应的程序为： MAIN: MOV 30H, #00H ；(30H)单元主要是为了处理按键5、按键6的加减问题 MOV 40H, #OOH ； 本系统

17、中所需的8个单元在初始状态下全部赋值为00H MOV 41H, #OOH MOV 50H, #OOH MOV 51H, #OOH MOV 60H, #OOH MOV 61H, #OOH MOV 70H, #OOH MOV 71H, #OOHSETB P2.7 ；电磁阀不工作 SETB P2.0 ；指示灯一亮起CLR P2.1 ；指示灯二不亮CLR P2.6 ；数码管1选中SETB P2.5 ；数码管2不选中MOV A, #C0H ；数码管显示为“0”MOV P0, A4.4 按键处理总流程及程序图5.3 按键处理总流程以扫描按键S6其连接引脚P1.1为例，用软件说明总流程。程序：START:

18、MOV A, #0FFH MOV P1, A MOV A, P1 JNB ACC.1, P11 JNB ACC.2, P12 JNB ACC.3, P13JNB ACC.4, P14JNB ACC.5, P15SJMP STARTP11: LCALL DELAYLCALL DELAYJNB ACC.1, WORK00 LJMP STARTWORK00: JNB P2.7 LOOP00 ；判断是否处于电磁阀工作状态 LJMP PROM11 LOOP00: JNB ACC.5 STOP00 ；判断是否按下的键为按键5即工作按键，如果是则跳到STOP00。 LJMP START ；如果不是按键5则返

19、回START，说明在电磁阀工作中，按其他的设置键无效。STOP00: SETB P2.7 ；停止电磁阀工作，因为在工作状态下按下工作按键表示停止工作。LJMP START注：P11为S6功能程序入口地址标号；PROM11为按键S6的按键功能程序，这边4.5 工作中的处理流程分别从41H，61H中取值判断是否为零机器开始工作其值减1BACK图5.8 工作中时间间隔的处理流程5.结论通过对智能浇花系统的设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，理论和实际的结合锻炼了我综合运用所学的专业基础知识来解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册以及电脑制图等专业能力水平，而且通过对整体的掌控，

20、对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼。在我的设计中也许还有好多不足的地方，但是正是这些不足才给了我们研究单片机的巨大动力，只有发现问题，面对问题，才有可能解决问题，不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行，今后我会更加关注这些新技术新设备，并争取尽快的掌握这些先进的技术知识，更好的为自己努力，为自己奋斗。致谢 在本次论文设计过程中，李怀志老师对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计。在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，老师们的高深精湛的造

21、诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。这三年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！ 最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。参考文献1 赵克中.磁力驱动技术与设备,北京:化学工业出版社,2003.2 林伸茂.8051单片机彻底研究,北京:中国电力出版社,2007.3 Mackenzie.8051微控制器,北京:清华大学出版社,2005.4 周志敏,纪爱华.LCD背光驱动电路与应用实例,北京:人民邮电出版社,2009.5 孙俊喜.LCD驱动电路、驱动程序与典型应用,北京:人民邮电出版社,2009.6 明赐东.调

22、节阀的应用,北京:化学工业出版社,2006.7 毛兴武.新一代绿色光源LED及其应用技术,北京:人民邮电出版社,2008.8 蔡振江.单片机原理及应用,北京:电子工业出版社,2008.9 周志敏,纪爱华,周纪海.LED驱动电路设计实例,北京:电子工业出版社,2008.10 王慧.电脑控制系统,北京:化学工业出版社,2005.11Valante A, Morais R，L Serodio C，et a1A ZigBee sensor element for distributed monitoring of soil parameters in environmental monitoringC

23、.2007 IEEE Sensors，Atlanta, GAUSA：IEEE，2007：13513812S.K. Luthra, M.J.Kaledhonkar, O.P. Singh, N.K. Tyagi, Design and development of an autoirrigation systemJ.农业工程学报，2005，21(2)：36-37At89c51 monolithic integrated circuits smart to watering flowers system designAbstract : Designed by at89c51 monolithic

24、 integrated circuits are used in assembler language programming, and led out in the lcd panel on achieving hours, minutes and seconds. the display and use monolithic integrated circuits to time, regular feature, and by seven buttons to switch and three sign for parameter sets and regulate the function and water the flowers out of time and duration of the water in a monolithic integrated circuits, automatic control of air valve. according to users of the time of finish the task. you are watering the flower.Keywords: SCM; Control; Display; Electromagnetic-valve学习文档 仅供参考