节水灌溉智能控制系统-毕业设计.docx

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1、毕业设计（论文）节水浇灌智能限制系统姓名杨锋学号28010101083专业班级通信B班所在学院电子信息学院指导老师（职称）文毅（教授）完成时间2019年4月电子科技高校中山学院教务处制发1绪论1.1.1 节水浇灌智能系统的探讨背景水资源是人类赖以生存的基础性资源，我国一方面水资源特 别紧缺。虽然水资源的总量居世界第6位，但人均占有量只有 2500m3,约为世界人均水量的1/4,属于全球贫水国家之一。另外 一方面农业用水奢侈又特别严峻，就全国范围而言，水资源的利 用率仅为45%,而水资源利用率高的国家已达70%80%,由于农业 浇灌用水的利用率低下，因此，提高节水浇灌的利用率，对于解 决我国农业

2、浇灌用水，缓解水资源的紧缺特别重要。我国的节水浇灌技术，在经过近几十年的快速发展，在总结 相关成果的基础上，初步形成了其技术体系，在某些方面已经达 到或接近国际先进水平。但由于受我国经济发展水平及科研体制 的限制，我国的节水浇灌技术及发达国家还有很大的差距。随着 我国水资源供需冲突日益尖锐，农业用水安排额削减的问题势必 日益突出，同时为了缓解我国水资源短缺对我国农业发展的压力, 如何快速发展我国的节水浇灌技术及其配套设备，从而缓解我国 农业用水压力已经成为一个不容忽视的严峻问题。在浇灌系统中，合理地推广智能化限制，不仅可以提高水资 源的利用率，缓解水资源日趋惊慌冲突，还可以提高农作物的产 量，

3、降低农产品的生产成本，为我国农业的发展供应技术保障是 特别必要的。1.1.2 节水浇灌智能系统的探讨意义当前我国包括浇灌水和降水在内的农田利用效率也很低，单 方水生产粮食的实力约为0.84kg。而以色列已达2. 32kg, 一些发 达国家大体都在2kg以上，差距很大。为了提高浇灌水的利用率,使单方水生产粮食的实力得到提高，为保证21世纪中国16亿人 口的粮食平安，靠传统的灌水方式是难以达到期望的，必需从高 新技术入手，在管理上下功夫，从过去那种“浇地”转变为“浇 植物”的思想观念。做到作物须要多少水，浇灌系统就能刚好而 精确地供应多少水。要实现这一目标，只有发展先进的浇灌系统, 是浇灌过程达到

4、自动限制才有可能。因此实现浇灌系统的智能限 制，对节水、提高浇灌水的利用率以及对我国的粮食平安将起到 极为重要的作用，具有重要的实现意义。1.2国内外浇灌智能限制技术探讨现状1.2.1 国外探讨现状一些西方先进国家，如美国、以色列和加拿大等，运用先进 的电子技术、计算机和限制技术，在节水浇灌技术方面起步较早, 并日趋成熟。这些国家从最早的水力限制、机械限制，到后来的 机械电子混合协调模式限制，到当前应用广泛的计算机限制、模 糊限制和神经网络限制等，限制精度和智能化程度越来越高，牢 靠性越来越好，操作也越来越简洁。在美国，早在1984年，Benami和Offen公司就开发了一套节 水浇灌限制器，

5、通过监测土壤水分来确定是否打开灌水阀门。 Phene和Howell分别在浇灌系统的限制中运用了土壤湿度传感 器，通过土壤水分传感器把湿度反馈给限制系统，依据传感器获 得的数据确定是否浇灌，是作物根部总跟保持肯定的湿度。加拿大、澳大利亚和韩国等国家和地区都有发开胜利并形成 系列的浇灌限制器产品，其中比较有代表性的如澳大利亚的 HARDIE IR-RGATION公司的浇灌限制器，已形成了 MICRO-MASTER、 RAINJET等多个系列，几十种型号的产品。国内自20世纪70年头以来就特别重视浇灌设备的研制，但 引进较多，自主开发且有影响的成果较少。灌区灌水自动限制技 术在“九五”期间才真正起先

6、研制，进行示范。目前我国在浇灌 限制系统方面还处于研制、试用阶段，能实际投入应用，且应用 广泛的浇灌限制器还不多见。节水农业就是以节约用水、提高农业用水效率为核心的农业, 是现代化农业的重要内涵。其核心是在有限的水资源条件下，通 过采纳先进的工程技术、相宜的农业技术和用水管理等综合技术 措施，充分提高农业用水利用率和水的生产效率及效益，保证农 业持续稳定发展。面对WT0的挑战，节水农业更应当赐予其新的 内涵，其内涵应扩展为节水、高产、高效、优质的农业。节水浇灌技术是发展节水农业的基础性工作，选择适当的技 术有助于节水农业的发展；探讨开发节水浇灌技术，有助于提高 节水农业的效益。因此，我们特别有

7、必要对现状节水浇灌技术， 节水的水平以及技术的适应性，发呈现状及存在问题做仔细分析, 为真正实现提高农业用水效率和水的生产效率打好基础。结合我国各地区特点，认为相宜各地区推广应用的节水农业 技术主要有，渠道防渗技术、低压管道输水技术、地面灌水技术、 雨水利用技术、农业节水配套技术、劣质水利用技术及农业节水 管理等技术。2系统简介2.1 系统的预期功能和技术指标2.1.1 课题探讨预期功能现实生活中许多农作物温度、湿度和光照须要保持在一个既 定的值上，超出或者低于这个预定值将对农作物的生长产生影响。 该系统要求用单片机测控来实现农作物生长环境因子信息数据的 实时采集、处理，而后输出限制执行机构，

8、以实现环境湿度的测 控，达到节水节能，省时省工的效果。详细功能如下：1、实现按需浇灌功能。依据农作物的需求开启和关闭浇灌系 统，实现一般的限制。具有结构简洁，成本低，操作便利。2、通过土壤湿度传感器检测农作物生长的环境湿度，依据设 定的植物要求的湿度的上下限值，由单片机来限制浇灌开关，从 而调整湿度。当土壤湿度高于上限值时，自动关闭浇灌开关。2.1.2 系统技术指标系统技术指标(夏天)要求详细见表2-1所示，其限制范围 亦可据详细作物的须要来设定，土壤湿度%加(Relative Humidity) 为相对百分数，其中硬件成本由于单个制作跟批量生产有肯定的 差值限制参 数土壤湿度 %RH太阳能电

9、池板硬件总成 本限制范 围6080尺寸112mm*65mm*4mm,开 路6V,短路电流150mA5070表2 . 1系统技术指标2.2系统硬件介绍2.2.1 土壤湿度传感器又名：土壤水分传感器、土壤墙情传感器主要用来测量土壤容积含水量，做土壤埔情监测及农业浇灌 和林业防护目前常用到的土壤湿度传感器有FDR型和TDR型目前比较流行的是FDR型FDR (Frequency Domain Reflectometry)频域反射仪是一种用 于测量土壤水分的仪器，它利用电磁脉冲原理、依据电磁波在介 质中传播频率来测量土壤的表观介电常数( ),从而得到土壤容 积含水量(0v), FDR具有简便平安、快速精

10、确、定点连续、自动 化、宽量程、少标定等优点。是一种值得举荐的土壤水分测定仪 奥 右营。FDR型的技术参数、应用及特点 技术参数测量参数：土壤容积含水率单位：% ( m3/m3)量程：07100%探针长度：5. 3cm探针直径：3mm探针材料：不锈钢密封材料：环氧树脂测量精度：3%工作温度范围：-4085工作电压：512V工作电流：2126mA,典型值21mA测量主频：lOOMhz输出信号：01. 875V DC测量稳定时间：2秒响应时间：VI秒测量区域：以中心探针为中心，围绕中心探针的直径为7cm、 高为7cm的圆柱体功能及特点：本传感器体积小巧化设计，携带便利，安装、操作及维护简 洁。结构

11、设计合理，不绣钢探针保证运用寿命。外部以环氧树脂纯胶体封装，密封性好，可干脆埋入土壤中 运用，且不受腐蚀。土质影响较小，应用地区广泛。测量精度高，性能牢靠，确保正常工作。响应速度快，数据传输效率高。广泛应用于节水农业浇灌、温室大棚、花卉蔬菜、草地牧场、 土壤速测、植物培育、科学试验等场领域。图2.1 土壤湿度传感器2.2.2 AT89c51 单片机AT89C51是一种带4K字节闪耀可编程可擦除只读存储器 (FPEROM一Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory) 的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可 擦除只读存储器

12、可以反复擦除100次。该器件采纳ATMEL高密度 非易失存储器制造技术制造，及工业标准的MCS-51指令集和输出 管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪耀存储器组合在单个芯 片中，ATMEL的89c51是一种高效微限制器，89c2051是它的一种 精简版本。89c单片机为许多嵌入式限制系统供应了一种敏捷性高 且价廉的方案。 及MCS-51兼容 4K字节可编程闪耀存储器 寿命：1000写/擦循环 全静态工作：OHz-24MHz 三级程序存储器锁定 128*8位内部RAM 32可编程I/O线两个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路管脚说明VC

13、C：供电电压。GND：接地。P0 ： P0 口为一个8位漏级开路双向I/O 口，每脚可汲 取8TTL门电流。当P1 口的管脚第一次写1时，被定义为高阻 输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据。89C51引脚图地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口， 当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必需被拉高。P1 口: P1 口是一个内部供应上拉电阻的8位双向I/O 口， P1 口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1 口管脚写入1后，被 内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平常，将 输出电流，这是由于内部上拉的原因。在FLASH编程和校验时,

14、 P1 作为第八位地址接收。P2 口: P2 为一个内部上拉电阻的8位双向I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2 口被写“1”时, 其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时, P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的原 因。P2 口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器 进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时， 它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写 时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 在FLASH编程 和校验时接收高八位地址信号和限制信号。P3 : P3 口管脚是8个带内部上拉电阻的双向

15、I/O 口， 可接收输出4个TTL门电流。当P3 口写入“1”后，它们被内 部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低 电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的原因。P3 也可作为AT89c51的一些特殊功能口，如下表所示：P3. 0 RXD （串行输入口）P3. 1 TXD （串行输出口）P3. 2 /INTO （外部中断0）P3. 3 /INT1 （外部中断1）P3.4 T0 （记时器0外部输入）P3. 5 T1 （记时器1外部输入）P3.6 /WR （外部数据存储器写选通）P3.7 /RD （外部数据存储器读选通）P3 口同时为闪耀编程和编程校验接收一些限制信号。RS

16、T：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两 个机器周期的高电平常间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电 平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于 输入编程脉冲。在平常，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲 信号，此频率为振荡器频率的1/6O因此它可用作对外部输出 的脉冲或用于定时目的。然而要留意的是：每当用作外部数据 存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在 SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX, MOVC指令 是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。假如微处理器在 外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN

17、：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储 器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数 据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平常，则在此期间外部程序存储 器(OOOOH-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。留意加密方 式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平常，此 间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V 编程电源(VPP)oXTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输 入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。图2. 2 AT89C51单片机2.3系统总体设计(1)该系统是一种高效

18、率、低成本的浇灌优化限制系统。系 统布线简洁易行，而且系统性能稳定、工作牢靠、经济好用。(2)硬件电路以AT89c51单片机为核心，系统输入由采集土 壤湿度传感器、及传感器信号处理电路组成，输出限制由继电器、 执行器构成。(3)软件用C语言作为编程语言，采纳模块式结构设计。3系统硬件电路设计3.1单片机限制原理3.2喷雾系一祜驱动限制植理方电路时钟电路89C51单片r 1输入部系统时间单片机的时钟信号用来供应单片机片内各种微操作的时间基 准，时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡和外部振荡。 MCS-51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器， 引脚XTAL1和XTAL2分别是此放

19、大电器的输入端和输出端，由于 采纳内部方式时，电路简洁，所得的时钟信号比较稳定，实际运 用中常采纳这种方式,如图3所示在其外接晶体振荡器（简称晶振） 或陶瓷谐振器就构成了内部振荡方式，片内高增益反向放大器及 作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起可构成一个自激 振荡器并产生振荡时钟脉冲。图3中外接晶体以及电容C2和C1 构成并联谐振电路，它们起稳定振荡频率、快速起振的作用，其 值均为30P左右，晶振频率选6MHz。1.1.2 复位电路为了初始化单片机内部的某些特殊功能寄存器，必需采纳复 位的方式，复位后可使CPU及系统各部件处于确定的初始状态， 并从初始状态起先正常工作。单片机的复位是靠外

20、电路来实现的, 在正常运行状况下，只要RST引脚上出现两个机器周期时间以上 的高电平，即可引起系统复位，但假如RST引脚上持续为高电平, 单片机就处于循环复位状态。复位后系统将输入/输出（1/0）端口 寄存器置为FFH,堆栈指针SP置为07H, SBUF内置为不定值，其电子科技高校中山学院毕业设计（论文）任务书题目名称节水浇灌智能限制系统设计（论 文）的主要 内容和要 求该设计利用湿度传感器检测土壤湿度，再将湿度数据通过 A/D转换器转换成数字信号，传入单片机，然后由限制核 心单片机限制，经主程序处理数据之后，自动启动浇灌系 统。举荐参考 文献马争，微计算机及单片机原理国,高等教化出版社，20

21、09； 郁有文，可编程逻辑器原理及应用M,西安电子科技高 校出版社，2009o预期目标和成果形式感应土壤的湿度；判别土壤是否缺水；自动启动浇灌系统。论文及实物。起止时间2011年9月20日至2012年4月30日指导单位电子信息学院指导老师文毅2019年9月25日审核看法同意实施审核签名年 月 日余的寄存器全部清0,内部RAM的状态不受复位的影响，在系统上 电时RAM的内容是不定的。复位操作有两种状况，即上电复位和 手动(开关)复位。本系统采纳上电复位方式。图3中R9和C1组成上电复位电路，其值R取为1KQ, C取为 IpF.1.1.3 数据存储器的扩展电路AT89C51单片机外接数据RAM时，

22、P2 口输出存储器地址的高8 位，P0 口分时输出地址的低8位和传送指令字节或数据。P0 口先 输出低8位地址信号，在ALE有效时将它锁存到外部地址锁存器 中，然后PO 口作为数据总线运用，此处地址锁存器选用74LS373, 实际电路图连接如图4所示。图3. 3数据存储器的扩展电路3.3 数据采集处理电路ADC0809是一种8位逐次靠近式A/D转换器，内部具有锁存限 制的8路模拟开关，外接8路模拟输入端，可同时对8路0-5V的 输入模拟电压信号分时进行采集转换，本系统只用到IN0和IN1 两路输入通道。ADC0809转换器的辨别率为8位，最大不行调误差 小于土 1LSB,采纳单一+5V供电，功

23、耗为15mW,不必进行零点和满 度调整。由于ADC0809转换器的输出数据寄存器具有可控的三态 输出功能，输出具有TTL三态锁存缓冲器，故其8位数据输出引 脚可干脆及数据总线相连。A/D转换器需外部限制启动转换信号方 能进行转换，这一启动转换信号可由CPU供应，不同型号的A/D 转换器，对启动转换信号的要求也不同，分脉冲启动和电平启动 两种，ADC0809采纳脉冲启动转换，只需给A/D转换器的启动限制 转换的输入引脚(START)上，加入正脉冲信号，即启动A/D转换 器进行转换，转换起先后，转换结束信号输出端(E0C)信号变低， 转换结束时,E0C返回高电平，以通知主机读取转换结果的数字量,

24、这个信号可以作为A/D转换器的状态信号供查询，也可以用作中 断恳求信号。图2. 7数据采集处理电路本系统中ADC0809及AT89C51单片机的接口如图5所示，采 纳等待延时方式。ADC0809的时钟频率范围要求在101280kHz, AT89C51单片机的ALE脚的频率是单片机时钟频率的1/6,因此当 单片机的时钟频率采纳6MHz, ADC0809输入时钟频率即为 CLK二1MHz,发生启动脉冲后须要延时lOOus才可以读取A/D转换 数据。如图5连接方式，ADC0809的8位数据输出引脚可干脆及数据 总线相连，地址译码引脚A, B, C分别及74地373的A, B, C相 连，以选通INO

25、- IN7中的一个通道。AT89C51的p 2. 6作为片选 信号，在启动AM转换时，由单片机的写信号WR和p2.。限制ADC 的地址锁存和转换启动。由于ALE及START连在一起，因此ADC0809 在锁存通道地址的同时也启动转换，在读取转换结果时，用单片 机的读信号RD和p2.。引脚一级或非门产生的正脉冲作为0E信号, 用以打开三态输出锁存器。3.4 LED显示电路微机化测控系统中常用的测量数据的显示器有发光二极管显 示器（简称LED或数码管）和液晶显示器（简称LCD）O这两种显示器 都具有线路简洁、耗电少、成本低、寿命长等优点，本系统输出 结果选用4个LED显示。数码管有共阴共阳之分，本

26、系统采纳8 段共阴型LED,其原理图如图6所示，每位数码管内部有8个发光 二极管，公共端由8个发光二极管的阴极并接而成，正常显示时 公共端接低电平（GND）,各发光二极管是否点亮取决于a-dp各引 脚上是否是高电平。LED数码管的外形结构如图6,外部有10个引脚，其中3, 8 脚为公共端也称位选端，其余8个引脚称为段选端，当要使某一 位数码管显示某一数字（0-9中的一个）必需在这个数码管的段选 端加上及数字显示数字对应的8位段选码（也称字形码），在位选 端加上低电平即可。由于系统要显示的内容比较简洁，显示量不多，所以选用数 码管既便利又经济。LED有共阴极和共阳极两种。如图6所示。二极管的阴极

27、连接在一起，通常此公共阴极接地，而共阳极 则将发光二极管的阳极连接在一起，接入+5V的电压。一位显示器 由8个发光二极管组成，其中7个发光二极管构成字型“8”的各 个笔划（段）ag,另一个小数点为dp发光二极管。当在某段发 光二极管施加肯定的正向电压时，该段笔划即亮；不加电压则暗。 为了爱护各段LED不被损坏，需外加限流电阻。图3. 4 LED数码管结构原理图数码管显示器有两种工作方式，即静态显示方式和动态扫描 显示方式。为节约端口及降低功耗，本系统采纳动态扫描显示方 式。动态扫描显示方式须要解决多位LED数码管的“段控”和“位 控”问题，本电路的通过P1 口实现：而每一位的公共端，即LED

28、数码管的“位控”，则由P3 口限制。这种连接方式由于多位字段 线连在一起，因此，要想显示不同的内容，必定要实行轮番显示 的方式，即在某一瞬间，只让其中的某一位的字位线处于选通状 态，其它各位的字位线处于断开状态，同时字段线上输出这一位 相应要显示字符的字段码。在这一瞬时，只有这一位在显示，其 他几位则暗。在本系统中，字位线的选通及否是通过PNP三极管 的导通及截止来限制，即三极管处于“开头”状态。因AT89C51单片机I/O 口资源有限，必需对其H0 口进行扩 展才能满意实现系统功能，如图7所示为用8155扩展1/0 口的4 个8位LED动态显示器，显示扫描由程控实现，其中PA 口输出字 型码

29、，PC 口输出位选信号即扫描信号，图中片选线CE和AT89c51 的P2. 7 口相连，10/ M选通输入线及P2.4 口相连，该系统中当P2. 7=0且P2.4=l时，选中8155芯片内三个I/O 口。相应的端口 地址安排如表3-1:表3. 1 8155端口地址安排4系统软件设计4.1 系统主程序设计系统软件系统软件程序设计主要包括:主程序设计，采样子程 序设计，数据处理程序，显示子程序，串口通信程序等。各芯片地址编码为：RAM6116: 0F000H-0F7FFHADC0809: 0BFF8H-0BFFFHADTURNO EQU 21H 首址ADTURN1 EQU 2CH 首址LINEAD

30、RO EQU 37H 据存放地址LINEADR1 EQU 38H 据存放地址LINEADR EQU 39HHUMID EQU 3BH 址BCDADR EQU 3CH 址HUMADR EQU 3DH 址TIMEADR EQU 3EH81551/0 : 7FF8H - 7FFDH；INO通道A/D转换数据存放 ；IN1通道A/D转换数据存放；1N0采集数据经滤波处理数 ；IN1采集数据经滤波处理数 ；平均值存放地址；标度变换后的湿度值存放地 ：BCD转换后的湿度值存放地 ；上位机传来的湿度值存放地 ；上位机传来的时间值存放地T100US EQU 256-50；延时参C100US EQU 3FH;显

31、示区数据存放首址SHOWADR EQU 40HORG 0000HSJMP START；定时器0中断服务程序入口；串行I/O中断服务程序入口ORG OOOBHLIMP TOINTORG 0023HLIMP SERVEORG 0050HSTART: MOV SP, #50H；设置堆栈MOV HUMADR, #OFFH；选中寄存器3SETB OD3HSETS 0D4HMOV RO, ttHUMADRCLR OD3H；选中寄存器0CLR 0D4HMOV TMOD, #22HMOV TH1, #OF3HMOV TL1, #OF3HMOV SCON, #50HMOV PCON, #80HMOV DPTR,

32、 #7FF8HMOV A, #4DH;主程序初始化MOVX DPTR, ASETB TRISETB EASETB ES；调用A/D转换子程序RUN: LCALL ADLCALL MAOPAO LCALL TURN MOV A, HUMID MOV SBUF, A LCALL TWOSEC LCALL BCDTURN LCALL SHOW MOV A, HUMID CJNE A, HUMADR, COMP;调用滤波子程序；调用湿度转换子程序；将湿度值送往上位机；延时等待两妙钟；调用BCD转换子程序；调用显示子程序；检测到的湿度值大于上位机送来的湿度值时，则循环采样,否则报警浇灌；调用报警延时子程

33、序进行浇灌动;灌水结束等待10分钟;回到主程序DONE: CLR Pl.1LCALL ALARM 作LCALL TIMEORL Pl, #02H LCALL TENMIN Limp RUNCOMP:JC DONE LJMP RUN END4.2 采样子程序设计依据电路图5,因EOC未接入单片机，故只能采纳延时等待的 方法来读取A/D转换结果，ADC0809的IN0和IN1两个地址分别是 0BFF8H, 0BFF9H, IN0通道采集到的11个数据放入以ADTURNO（片 内21H）为首址的一片数据区内，IN1通道采集到的11个数据放入 以ADTURN1 （片内2CH）为首址的另一片数据区内。程

34、序清单:AD:MOV RO, ttADTURNOMOV R6, #OBHADLOOP: MOV DPTR, #0BFF8H;GOON: MOVX DPTR, AMOV R7, ttOAOH;DLAY: NOP启动INO通道A/D转换延时等待转换结束NOP NOP NOP NOPDJNZ R7, DLAY MOVX A, DPTR MOV RO, A;ADTURNO 为首址的一片RAM内将转换后的数据送入以INC RODJNZ R6, ADLOOPSJMP ADRET4.3数据处理数字滤波技术在单片机进行数据采集时，输入信号总难免受到这样那样的 随机干扰，它们来自被测信号源、传感器、外界干扰等，

35、从而使 A/D送入单片机的数据中存在误差，这种因随机干扰而引入的误差 为随机误差，其特点是在相同条件下测量同一量时，其大小和符 号作无规则变更而无法预料，但测量次数足够多时，其总体听从 统计规律，大多数随机误差听从正态分布。为了克服随机干扰引 起的误差，硬件上可采纳滤波技术;软件上可依据统计规律采纳数 字滤波方法来抑制有效信号中的干扰成分，消退误差。本系统即采纳数字滤波法。数字滤波无需硬件，它是用软件算法来实现的，只要适当变 更软件滤波程序的运行参数，就能便利的变更其滤波特性，实时 性很强。常用的数字滤波算法有:限幅滤波法、中位值滤波法、算 术平均滤波法、去极值平均滤波法、移动平均滤波法、加权

36、平均 滤波法、低通滤波法、复合滤波法等。中位值滤波法能有效的克服偶然因素引起的波动或采样器不 稳定引起的误码等脉冲干扰，对变更比较缓慢的被测参数采纳此 法能收到良好的滤波效果。因本系统的被测参数土壤湿度为缓慢 变更参数，故采纳中位值滤波算法。中位值滤波算法事实上是一种排序方法，其详细思路是:对被 测参数连续采样N次（一般N为奇数），然后把N次采样值按大小 排列，取其中间值为本次采样值。程序每次对土壤湿度连续采样n次，ADTURNO为片内RAM 的21H地址单元，是采样值放入内存的首地址，滤波结果放入片 内RAM的37H地址单元，即LINEADRO地址。程序清单：MAOPAO: MOV RI,

37、ftADTURNOMOV R5, #OAHCLR OOHFILTER: MOV 3CH, R1INC RIMOV A, R1CLR CSUBB A, 3CH JNC NEXT MOV A, R1MOV R1, 3CHDEC RIMOV R1, A INC RI SETB OOHNEXT: DJNZ R5, FILTERJB OOH, MAOPAOMOV LINEADRO, 26HRET4.3.2 尺度变换在微机化测控系统中，经A/D转换器接口送入微机的数据， 是对被测量进行测量得到的原始数据。这些原始数据送入微机后 通常要先进行肯定的处理，然后才能输出作为显示器的显示数据。 例如当被测温度为1

38、000 C,经热电偶转换成热电势，再经放大和 A/D转换得到的数字是10,这个A/D转换结果10虽然及1000C温 度是对应的，但数字上并不是相等的。因此，不能当作温度值去 显示或打印，必需把A/D转换结果10变换成供显示或打印的温度 值100,这个变换就是数字显示的标度变换。在该系统中，湿度传感器和A/D相连，川D转换器和单片机 相连，其中不包括任何非线性的数字化测量通道，因此被测量的 值N 及A/D转换结果D,存在如图10所示线性关系。图10线性关系在该系统中，土壤湿度测量范围0100%对应的输出电压范围为 0-5V, ADC0809为8位A. /D转换器，转换输出的数码为0255。即 依

39、据上面公式，DL=01D H =255, NL=O, NH=100.TURN: SETB 0D3HCLR 0D4H;选则第一组寄存器CLR CMOV A, LINEADRMOV B, #20MUL ABCLR OD2H MOV R7, B MOV R6, A MOV R5, #OOH MOV R4, #33H LOOP1: MOV A, R7JNZ L00P2 MOV A, R6JNZ LOOP2 MOV R7, #0 MOV R6, #0 SJMP$L00P2: CLR AMOV R2, A MOV R3, A MOV RI, #16 ADIN: CLR CMOV A, R6 RLC AMO

40、V R6, A MOV A, R7RLC A MOV R7, A MOV A, R2电子科技高校中山学院毕业设计（论文）成果评定表评语：【填写说明】：参考电子科技高校中山学院毕业设计（论文）设计（撰 写）过程参考评分标准评定成果和书写评语。指导老师评分满分50分，占毕业设计（论文）总成果的 50%。指导老师：年 月 日成果论文评阅评语：【填写说明参考电子科技高校中山学院毕业设计（论文）评阅参 考评分标准评定成果和书写评语。评阅老师评分满分10分，占毕业设计（论文）总成 果的10%。评阅老师：年 月日成果评语：【填写说明】：本栏目由答辩委员会（小组）仔细阅读论文的基础上， 考察学生在答辩现场的表

41、现，参考电子科技高校中山学院RLC AMOV R2, AMOV A, R3RLC ALOOP3: DJNZ RI, ADINMOV A, R3JB ACC. 7, L00P4MOV A, R2RLC AMOV R2, AMOV A, R3RLC ASUBB A, R5JC DONE1JNZ L00P4MOV A, R2SUBB A, R4JC DONE1L00P4: MOV A, R6ADD A, #1MOV R6, AMOV A, R7 ADDC A, #0 MOV R7, AD0NE1: MOV HUMID, R6CLR 0D3HRET4.3.3 BCD 转换计算机所能识别和处理的是二进制

42、数，在进行标度变换后的 结果都是用二进制数进行计算和存储的，而在输入/输出系统中， 依据人们的习惯均采纳十进制数比较直观一些。在计算机中十进 制数常采纳BCD码（即用四位二进制数代表单片机限制的节水浇灌 系统的探讨一位十进制数）表示，这样采样得到的数据才可以以十 进制的形式输出显示。本系统将二进制数转换成BCD数的方法是 将其除以10”次幕，即得相应位数，最终的余数为个位数。程序 如下：BCDTURN: MOV SHOWADR+3, #00H 因湿度值只能小于 100,故 千位数为0MOV B, #100MOV A, HUMIDDIV ABMOV SHOWADR+2, A 将百位数送 SHOW

43、ADR+2 显示 地址MOV A, #10XCH A, BDIV ABMOV SHOWADR+1, A 将十位数送 SHOWADR+1 显示 地址MOV SHOWADR, B ，将个位数送SHOWADR显示地 址RETLED动态显示程序依据LED动态显示系统电路图4-8, 8155限制口的地址为 7FF8H, POA 地址为7FF9H, PC 地址为7FF,片内显示缓冲区为SHOWADR-SHOWADR+3 (40H-43H),共4个单元对应4个数码管。程 序中先取SH0WADR-I-3中的数，对应选中最左边的数码管，其余 类推。由于LED为共阴极接法，并有反相驱动，字型表TAB中有 效的字型

44、码为：字型共阳极段共阴极段字型共阳极段共阴极段0COH3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHB83H7CH3BOH4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF84H71H7F8H07H空白FFHOOH880H7FHP8CH73H表2. 2 LED显示段码程序清单如下：MOV DPTR, #7FF8H ;指向 8155 限制口MOV A, #4DH；设置8155工作方式字MOVX DPTR, A ;设八口、C 均为输出SHOW:CLR OD3HSETB 0D4H；选中寄存器2组MOV R4, #OFFHSHOWSTART:

45、MOV RO, SHOWADR+3 ;指向缓冲区末单元MOV RI, #4;显示 4 位 LEDSHOWLED:MOV R6, #20HMOV R7, #00HDIR 1:MOV A, #00HMOV DPTR, #7FFBHMOVX DPTR, AMOV A, ROMOV DPTR, #TABMOV A, A+DPTRMOV DPTR, #7FF9HMOVX DPTR, AMOV A, R6MOV DPTR, # 7FFBHMOVX DPTR, AHERE:DJNZ R7, HEREDEC ROCLR CMOV A, R6RRC AMOV R6, AJNZ DIRIDJNZ RI, SHOW

46、LEDDJNZ R4, SHOWSTARTCLR 0D4HTAB:DB OCOH, 0F9H, 0A4H, OBOHDB 99H, 92H, 82H, 0F8HDB 80H, 90H, 88H, 83HDB 0C6H, OA1H, 86H, 8EHRET本文介绍了基于89C51单片机的节水浇灌智能限制系统的软硬件的 设计及探讨过程，重点介绍了限制系统软硬件的设计和实现以及浇灌量 计算模型的设计和实现。首先给出一个总体的设计方案，然后确定并给 出了系统硬软件的设计方案。硬件设计主要介绍了以89C51单片机为核 心的智能限制器的设计，包括主电路模块，数据采集功能模块，人机接 口模块，通信功能模块，输出模块，系统供电模块总共6大模块的设计。 特殊针对系统功能的要求，强调了芯片选择的依据和芯片的功能。然后 介绍了本自动限制系统运用的各种传感器及它们的功能和运用方法。最 终介绍了本系统采纳的硬件抗干扰措施。在软件开发过程中，我们介绍了包括CPU节电工作模式、浇灌主程