基于AT89C51单片机的节水灌溉系统的应用毕业设计论文(27页).doc
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1、-基于AT89C51单片机的节水灌溉系统的应用毕业设计论文-第 18 页专科毕业设计(论文)设计题目: 基于AT89C51单片机的节水灌溉系统的应用 毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日期: 使用授权说明本人完全了
2、解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承
3、担。作者签名: 日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名:日期: 年 月 日导师签名: 日期: 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价:一、撰写(设计)过程1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运
4、用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中
5、及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)指导教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价:一、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前
6、的内画“”)评阅教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日教研室(或答辩小组)及教学系意见教研室(或答辩小组)评价:一、答辩过程1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念
7、是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)教研室主任(或答辩小组组长): (签名)年 月 日教学系意见:系主任: (签名)年 月 日摘 要 自动控制节水灌溉技术的高低代表着农业现代化的发展状况,目前我国的灌溉系统自动化水平较低。用单片机控制的节水灌溉系统可以对不同土壤进行湿度监控,并根据作物对土壤湿度的要求进行适时、适量灌水。 单片机控制部分采用的是型号为AT89C51的单片机,主要由湿度传感器,数据处理电路,LED动态显示电路,超限报警电路等组成。单片机可
8、将土壤湿度传感器检测到的土壤湿度模拟量转换成数字量,显示于LED显示器上。该系统灵活性强,易于操作,可靠性高,将会有更广阔的开发前景。关键词 智能 节水灌溉系统 单片机 AbstractAutomatic control of water saving irrigation techniques represent the level of development of the modernization of agriculture of our country, at present the low automatic level of irrigation system. MCU con
9、trol of the water saving irrigation system can be of different soil humidity monitor, and on the basis of crops on soil moisture requirements of timely and adequate irrigation, its core is the SCM control part.SCM control part is used in model AT89C51single-chip, mainly by the humidity sensor, a dat
10、a processing circuit, LED dynamic display circuit, alarm circuit. SCM could soil moisture sensors to detect soil moisture analog into digital, displayed in the LED display. The system is flexible, easy operation, high reliability, there will be a broader development prospects.Key words Intelligence
11、Water saving irrigation system Single chip microcomputer 目 录 1 引言11.1 本设计任务和主要内容12 单片机概述12.1基本定义12.2 单片机的特点22.3 单片机的应用23 设计要求与系统方案23.1 设计要求23.2 系统方案24 硬件设计34.1 单片机控制系统原理34.2 单片机主机系统电路34.3 数据采集处理电路44.4 水泵控制电路54.5 LED数字显示部分54.6 超限报警电路75 软件设计75.1 主程序设计75.2 采样子程序设计85.3 数据处理95.4 LED动态显示程序14结论16致谢17参考文献18
12、附录一 主程序设计191 引言迄今为止,全世界范围内,有40的国家处于缺水状态,并有26个国家处于严重缺水的状态,我国拥有23万亿立方米的储水量,位于世界人均占有水资源量的109位,属于世界最缺乏水资源的国家之一。当前,我国每年缺水量高达400亿立方米,农业缺水尤为显著,约300亿立方米,农业占总用水量的70,高达90的用水量是用于灌溉,因此,农业节水是节水工程的关键所在,若采用传统的灌溉模式,全国每亩地的平均需水量在450-500立方米,因此研究一种有效的农业节水灌溉方式是当前的首要任务之一。随着计算机技术和传感器技术的迅猛发展,计算机和传感器的价格日益降低,可靠性日益提高,用信息技术改造农
13、业可能的而且是必要的。用高新技术改造农业产业,实施节水灌溉已成为我国农业乃至国民经济持续发展带战略性的根本大事。微灌溉技术是一种有效的现代节水技术,20世纪7O年代中期在发达国家中开始蔓延,国内进步缓慢,仅有234万立方米的土地试行微灌技术,我国在20世纪7O年代开始对此技术进行研究, 并在山西渗灌工程中得到了应用,取得了较好的效果。制约我国自动化节水工程发展的主要原因是自动化水平不高,多采用传统的灌溉模式,自动化意识低下,仍然属于粗放型的灌溉操作,因此,提高有效灌溉率、缩短工作时间,是节水的关键, 节水技术则是重中之重。本文旨在针对已经存在的作物生长土地湿度自动监控系统的理论进行研究,并且提
14、出相应的修正措施,进而能够极大地发挥其本身的优越性,使其促进作物生长的同时,节约大量的水,降低能耗。 1.1 本设计任务和主要内容论文研究用单片机控制的节水灌溉系统,对土壤湿度与灌水量之间的关系进行分析、研究。主要内容如下: 1.根据节水灌溉系统技术的特点,进行节水灌溉系统的分析、研究与设计。 2.由于土壤湿度难以用具体的数学模型来描述,所以采用模糊控制理论,对这一理论进行了深入的研究,重点研究双输入单输出的模糊控制方式。 3. LED显示土壤湿度值,在灌水期间以倒计时的方式显示灌水剩余时间。 4.当土壤湿度值低于设定的最低值时,系统可自动报警。 2 单片机概述2.1基本定义所谓单片机,就是把
15、中央处理器CPU(Central Processing Unit)、存储器(Memory)、定时器、I/0(Input/Output)接口电路等一些计算机的主要功能部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。2.2 单片机的特点 小巧灵活,成本低,易于产品化,很高的性价比。 集成度高,有很高的可靠性,能在恶劣环境下工作。 控制功能强,特别是集成了功能接口电路,使用更方便有效。 低功耗,低电压,便于生产便携式产品。2.3 单片机的应用单片机的应用范围很广,比如智能仪器仪表、工业自动化、消费类电子产品、终端及外部设备控制、通讯、武器装备等。3 设计要求与系统方案3.1 设计要求该节水灌溉系统要求达到
16、以下性能(1) 量测范围:0100RH,精度:2% RH(2) DO输出,系统在土壤缺水时,自动浇水。(3) 数码管显示温湿度值。3.2 系统方案数据采集模块数据处理模块输出模块图1 节水灌溉系统方案用湿度传感器XR61TDR对湿度进行采集,所得电流信号经处理得到可用的电压信号,输入到A/D转换器ADC0809转化成数字信号,再由单片机对此信号进行处理。用温度传感器DS18B20对温度进行采集,所得信号经内部处理,直接得到可用的数字信号,再由单片机对此信号进行处理。系统将测得土壤的温度和湿度值,送到LED显示电路显示,同时通过模糊控制算法实现对水泵开关的智能控制。 4 硬件设计4.1 单片机控
17、制系统原理 种植作物的土壤土壤湿度传感A/D转换AT89C51单片机LED显示报警放大驱动电磁阀图2 单片机控制系统原理框图4.2 单片机主机系统电路AT89C51单片机是8051单片机的简化版。内部自带2K字节可编程FLASH存储器的低电压、高性能COMS八位微处理器,与IntelMCS-51系列单片机的指令和输出管脚相兼容。AT89C2051构成的单片机系统是具有结构最简单、造价最低廉、效率最高的微控制系统,省去了外部的RAM、ROM和接口器件,减少了硬件开销,节省了成本,提高了系统的性价比。图3 单片机主机系统图4.3 数据采集处理电路ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器
18、,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、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。本系统只用到INO和INl两路输入通道。ADC0809转换器的分辨率为8位,采用单一+5V供电,不需要进行零点和满度的调整。A/D转换器需要外部控制启动转换信号才能进行转换,ADC0809采用脉冲启动转换,只需要再A/D转换器的启动控制转换的输入引脚(START)上,加入正弦脉冲信号,A/D转换器便开始进行转换,转换开始后,信号输出端(EOC)变为低电平;转换结束时,EOC返回高电平,以通知主机读取转换结果的数字量。图4 数据采集处理电路4.4 水泵控制电路采用继电器控制电路,利用单
19、片机的P3.1为水泵的控制端口,当需要灌溉的时候P3.1为高电平,反之,P3.1为低电平。单片机要达到控制目的,电路要加放大电路,现使用9015三极管放大信号。使用1N4001稳压二极管来指示水泵开关状态,发光二极管亮代表继电器开关打开。4.5 LED数字显示部分 数字显示电路包括两个四位共阳极LED 显示器和键盘控制电路组成,一个LED 显示器显示实际的温度值,另一个 LED 显示器显示设定的湿度。共阳极LED显示器的阴极和单片机AT 89C51的P1口连接,显示段码由CPU 通过P1口传送到LED显示器的阴极。位扫描码由单片机AT 89C51的P20、P21、P22 输出,经74LS138
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