1、目錄摘要 錯(cuò)誤 !未定義書簽。關(guān)鍵詞 錯(cuò)誤 ! 未定義書簽。一、緒論 錯(cuò)誤 ! 未定義書簽。課題背景 錯(cuò)誤 !未定義書簽。研究目的及意義 錯(cuò)誤 !未定義書簽。二、系統(tǒng)功能與特色 錯(cuò)誤 !未定義書簽。系統(tǒng)功能特色簡(jiǎn)介 錯(cuò)誤 !未定義書簽。系統(tǒng)硬件電路整體框架圖 . 錯(cuò)誤!未定義書簽。三、自動(dòng)澆花控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與選型 . 錯(cuò)誤!未定義書簽。單片機(jī)的選擇 錯(cuò)誤 !未定義書簽。土壤濕度傳感器的選型及簡(jiǎn)介 . 錯(cuò)誤!未定義書簽。土壤濕度傳感器的選型 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。土壤濕度傳感器的簡(jiǎn)介 . 錯(cuò)誤!未定義書簽。顯示屏的選擇及簡(jiǎn)介 錯(cuò)誤 !未定義書簽。顯示屏的選擇 錯(cuò)誤 !未定義書簽。LCD1

2、2864 基本介紹 錯(cuò)誤 ! 未定義書簽。LCD12864 基本特性及接口說明 錯(cuò)誤 ! 未定義書簽。LCD12864 顯示屏電路圖 錯(cuò)誤 ! 未定義書簽。時(shí)鐘芯片的介紹 錯(cuò)誤 !未定義書簽。復(fù)位電路 錯(cuò)誤 ! 未定義書簽。鍵盤電路的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤 !未定義書簽。報(bào)警電路的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤 !未定義書簽。澆花系統(tǒng)的簡(jiǎn)介 錯(cuò)誤 !未定義書簽。四、自動(dòng)澆花控制軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 錯(cuò)誤!未定義書簽。軟件設(shè)計(jì)整體結(jié)構(gòu)圖 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。按鍵處理子程序的設(shè)計(jì) . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。土壤濕度傳感器 A/D 轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì) . 錯(cuò)誤!未定義書簽。五、綜合調(diào)試 錯(cuò)誤 ! 未定義書簽。硬件調(diào)試 錯(cuò)誤 !未定義書簽。軟件

3、調(diào)試 錯(cuò)誤 !未定義書簽。系統(tǒng)整體調(diào)試 錯(cuò)誤 !未定義書簽。六、成品效果展示 錯(cuò)誤 !未定義書簽。結(jié)論 錯(cuò)誤 !未定義書簽。致謝語 錯(cuò)誤 !未定義書簽。參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤 ! 未定義書簽。附錄I 錯(cuò)誤!未定義書簽。基于單片機(jī)的自動(dòng)澆花系統(tǒng)王文偉（重慶市三峽學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院系機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)2010級(jí)重慶萬州404000 ）摘要 隨著現(xiàn)代化腳步的加快，自動(dòng)化已成為當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展主題，當(dāng)然花卉自動(dòng)澆水系統(tǒng)也越來越受到養(yǎng)花者的青睞，有些人喜歡養(yǎng)花或是盆景類的觀賞性植物，可是他們又經(jīng)常出差或較長(zhǎng)時(shí)間外出而不能給它們澆水、照顧它們，因而放棄了這一愛好。所以如何更加方便，合理的進(jìn)行植物養(yǎng)殖成為了智能家居設(shè)計(jì)的一個(gè)

4、焦點(diǎn)。本系統(tǒng)為基于STC12C5A60S2單片機(jī)的智能澆花系統(tǒng)。主要由土壤濕度傳感器采集、時(shí)間顯示、澆水設(shè)置、澆水六大模塊組成。實(shí)現(xiàn)全天性的對(duì)植物濕度信息采集。判斷出是否需要澆水，最終由 單片機(jī)控制繼電器的開斷來實(shí)現(xiàn)澆水。該系統(tǒng)能根據(jù)實(shí)際情況，合理的澆水，既節(jié)約了水資源，又 能讓植物更好生長(zhǎng)。關(guān)鍵詞 自動(dòng)澆花系統(tǒng) 土壤濕度傳感器自動(dòng)控制 STC12C5A60S2Based on sin gle chip microcomputer automatic wateri ng systemWang Wen-wei(school of mecha nical engin eeri ng. Chongq

5、ing Three Gorges Uni versity, Wan zhou 404000)ABSTRACWith the speed ing up of the moder ni zatio n step, automati on has become thedevelopme nt theme of todays society, and ofcourse the flower automatic wateri ng systemis becoming more and more get the favour of those flowers, some people like flowe

6、rs orpotted class of orn ame ntal pla nts, but they ofte n go out on a bus in ess tripor a long timenot to water, they take care of them, and give up this hobby. So how is more convenient and reas on able for pla nt breedi ng become a focus of the desig n of smart home.This system based on STC12C5A6

7、0S2ingle-chipmicrocomputer intelligentwatering theflowers. Mainly by the soil moisture sensor water collection, display, time setting and watering of six modules. Realize the nature of plant humidity information acquisition.Determi ne whether you n eed wateri ng, and ultimatelycon trolledby si nglec

8、hipmicrocomputer relay ope n circuit to impleme nt the wateri ng. The system accord ing to the actual situati on, the reas on able water, saves the water resources, and can make pla nts grow better.Keywords Automatic wateri ng system Soil moisture sen sors The automatic controlSTC12C5A60S2、緒論課題背景隨著當(dāng)

9、今社會(huì)現(xiàn)代化腳步的加快， 自動(dòng)化已成為當(dāng)今世界的發(fā)展主題。 花卉的生長(zhǎng)發(fā)育需 要有一定的環(huán)境條件，這些環(huán)境條件主要有溫度、水分、光照、空氣成分、土壤的成分、物理機(jī)械 性質(zhì)、 營(yíng)養(yǎng)液的溫度和成分等。 其中花卉能否良好生長(zhǎng)最為重要的在于土壤濕度的適合程度。如何 能有效及時(shí)的控制好土壤濕度問題已經(jīng)成為養(yǎng)花愛花者們最為關(guān)心的問題。花諺說：“活不活在于水，長(zhǎng)不長(zhǎng)在于肥” 。盆栽花卉由于受容積小、蓄水保水性差、蒸發(fā)量大 又無地下水補(bǔ)充等特定條件所限故，不耐旱，澆水就顯得尤為重要。如果盆花缺水，植物體內(nèi)的生 理活動(dòng)就會(huì)受到破壞，磷酸鉀、硼、鈣的吸收就會(huì)變?nèi)酰@些元素的缺乏會(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)點(diǎn)附近生長(zhǎng) 不良。盆花缺

10、水還會(huì)造成土壤養(yǎng)分的濃度相對(duì)偏高 , 也最易出現(xiàn) “肥傷” 。花卉生長(zhǎng)所需的水分， 大部分是從土壤中吸收來的， 保持土壤適當(dāng)?shù)暮浚?是花卉正常發(fā)育和獲得更高觀賞品質(zhì)的必要 條件。常見的花卉按其需水習(xí)性和對(duì)不同水分環(huán)境的適應(yīng)能力，可分為水生花卉、濕生花卉、中生 花卉和旱生花卉四種。不同的花卉我們需要澆的水量也不一樣。不同的花卉需水量不同，相同的花 卉在不同的生長(zhǎng)階段所需的水量也是不盡相同的。花卉對(duì)土壤水分的要求在各生長(zhǎng)階段不同而不 同。我們要根據(jù)花卉的生長(zhǎng)季節(jié)及生長(zhǎng)期合理安排。綜上所述，盆花的合理澆水就顯得尤為重要。研究目的及意義隨著自動(dòng)化設(shè)備的不斷完善， 各種自動(dòng)澆花裝置也不時(shí)的涌入社會(huì)。

11、 根據(jù)土壤濕度傳感器設(shè)計(jì) 的花卉自動(dòng)澆水系統(tǒng)能根據(jù)作物及其不同生長(zhǎng)階段對(duì)環(huán)境條件的具體需要， 隨時(shí)調(diào)整控制花卉土壤 濕度，讓花卉能良好生長(zhǎng)。二、系統(tǒng)功能與特色系統(tǒng)功能特色簡(jiǎn)介（1）選擇性澆水在每次澆水前，系統(tǒng)會(huì)對(duì)植物土壤濕度進(jìn)行檢測(cè)，如果超過設(shè)定值上限，就不進(jìn)行澆水操作， 防止過度澆水、浪費(fèi)水資料。如果低于設(shè)定值下限就進(jìn)行澆水操作，及時(shí)給植物補(bǔ)充水分。 （2）時(shí)間顯示系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)部裝有一塊 DS1302時(shí)鐘芯片，可以準(zhǔn)確的顯示時(shí)間，用戶可以根據(jù)時(shí)間記錄花期。（ 3）澆水設(shè)置當(dāng)土壤濕度低于設(shè)定值下限，單片機(jī)控制繼電器接通，水泵開始抽水澆花；當(dāng)高于設(shè)定值上限，單片機(jī)控制繼電器斷開，水泵停止?jié)菜?4)

12、 報(bào)警設(shè)置當(dāng)土壤濕度低于設(shè)定值下限，報(bào)警系統(tǒng)開始報(bào)警，并提示澆水。當(dāng)開始澆水，停止報(bào)警，繼續(xù) 澆水。系統(tǒng)硬件電路整體框架圖圖2-1系統(tǒng)硬件電路整體框架圖Ardu ino土壤濕度傳感器模塊用于對(duì)土壤濕度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，STC12C5A60S2單片機(jī)內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)化進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，LCD12864顯示模塊用于顯示土壤濕度傳感器測(cè)量得到的土壤濕度值。晶振模 塊用于傳輸時(shí)鐘信號(hào)給單片機(jī)。按鍵模塊用于對(duì)時(shí)間的調(diào)節(jié)，由于不同的花卉開花的時(shí)間不一樣， 所以可以根據(jù)時(shí)間合理對(duì)花卉進(jìn)行澆花，還達(dá)到節(jié)約用水。土壤濕度報(bào)警模塊用于對(duì)低于設(shè)定土壤濕度濕度值下限時(shí)進(jìn)行報(bào)警提示，并發(fā)出警報(bào)，單片機(jī)控制繼電器，接通水泵，給花卉澆

13、水，使花 卉及時(shí)得到補(bǔ)水。澆水系統(tǒng)有繼電器控制，當(dāng)缺水時(shí)，繼電器接通，水泵從水箱抽水給花卉澆花。三、自動(dòng)澆花控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與選型單片機(jī)的選擇使用STC 1T系列的單片機(jī)，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換。與AT系列的相比，性價(jià)比更高。使用最普遍的 AT89C52,熟悉其原理，相關(guān)的資料豐富，相對(duì)比較便宜，容易購(gòu)買，使用的過程中有疑問容易在網(wǎng)上找到相關(guān)資料或者查閱書刊，但是定時(shí)器、中斷、ROM等較少，抗干擾能力不強(qiáng)，無內(nèi)置 A/D轉(zhuǎn)換，等其他功能。8751單片機(jī)總體上來說和 8051單片機(jī)差不多，只是 8751單片機(jī)片內(nèi)加了一個(gè) 4K的EPROM 用戶可以私下將自己的

14、編寫的程序燒寫到EPROI中,但是如果要修改程序的話，同樣要用紫外線照射來擦除，而后才可以從新燒寫新的程序。89C51單片機(jī)為EPRO型，可以說89C51單片機(jī)融合了 8051和8751的優(yōu)點(diǎn)，在應(yīng)用中可以完 全代替他們，因?yàn)樗粌H有他們的功能，而且管腳也兼容，而且存儲(chǔ)器為4K的并是FLASHT藝的。STC12C5A60S系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期（1T）的單片機(jī)，是高速，低能耗，超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍，內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，2路PWM 8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換（250K/S）針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng) 合。經(jīng)

15、過以上的對(duì)比來看，考慮到使用方便與簡(jiǎn)化電路以及其性價(jià)比等，STC12C5A60S比較合適。而且宏晶科技有限公司生產(chǎn)的STC12C5A60S2單片機(jī)由于具有其他公司生產(chǎn)的89C52單片機(jī)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，而且其具有內(nèi)置A/D,加密型好，抗干擾強(qiáng)，而且價(jià)格相對(duì)合理，所以最終確定選用STC12C5A60S2單片機(jī)STC12C5A60S管腳圖如圖3-1所示。T2/ri.0140VCCT2EX/P1. 1 1235pri. n/ADOP 1N33SF0 l/ADlFJ. 3437PO. 2/AD2p丄.a5FO. 3/AJJ3P 1. S&3S 1PO. 4/AD4P 1. 6 1734FO. 5/AD5P

16、1. 7 |833FO. 6/AD6KST9O32PU. 7/AE7RXD/P3.010 731EATXD/P3,111A30lALE /PROGT1TTO/P3, 2 112 o21PSENIMTl/PS ” 3丄32SP2. 7/A1 5TO/P3-ai a27P2. 6/A14Tl/r3.5152Gr2. G/A13WR/P3.S 11625P2. 4/A12RD/P3.7 |1724PZ. 3/A1 1XTAL21823F2.2/A10XTAL1丄922P2. 1/ASivss2021P2, 0/AS圖 3-1 STC12C5A60S2 引腳圖STC12C5A60S的主要管腳功能如下：

17、VCC（ 40引腳）：電源電壓 +5VVSS（ 20引腳）：接地P0端口（，3932引腳）：輸入輸出腳，可用于8位并行I/O 口或分時(shí)復(fù)用為地址和數(shù)據(jù)總線。作為輸出口，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載。定義為I/O時(shí)，需外接上拉電阻。P1端口（，18引腳）：輸入輸出腳，8位準(zhǔn)雙向并行I/O 口。P1 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口。能負(fù)載4個(gè)TTL。P2端口（，2128引腳）：輸入輸出腳，8位準(zhǔn)雙向并行I/O 口。P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電 阻的8位雙向I/O 口。能負(fù)載4個(gè)TTL。P3端口（，1017引腳）：輸入輸出腳， 8位準(zhǔn)雙向并行I/O 口。P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電 阻的8位雙向

18、I/O 口。能負(fù)載4個(gè)TTL。而且都具有第二功能， 和為串行數(shù)據(jù)傳輸，和為外部中斷請(qǐng)求， 和分別為定時(shí)器0和1的外部輸入，和分別用于讀寫單片機(jī)外部 RAM是外部數(shù)據(jù)寫選通信號(hào)和讀選 通信號(hào)。RST（ 9引腳）：?jiǎn)纹瑱C(jī)內(nèi)部CPU勺復(fù)位信號(hào)輸入端。ALE（ 30引腳）：ALE是地址鎖存使能端和編程脈沖輸入端。XTAL1 （19引腳）：接外部石英晶體的一端。 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2 （18引腳）：接外部石英晶體的另一端。振蕩器反相放大器的輸出端。EA （ 31引腳）：當(dāng)EA俞入端輸入高電平時(shí)，CPUT訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 4KB或8KB的地址范圍。當(dāng)EA俞入低電平時(shí)，則

19、只能訪問片外程序存儲(chǔ)器，不論片內(nèi)是否有程序存儲(chǔ)器。土壤濕度傳感器的選型及簡(jiǎn)介3.2.1 土壤濕度傳感器的選型在單片機(jī)的應(yīng)用當(dāng)中，數(shù)據(jù)采集是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，并且它也是單片機(jī)和傳感器工作的重要接口。在我們實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中，單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集信號(hào)類型主要分為以下幾種：一種是模擬的電壓信號(hào)和電流信號(hào)，另一種是數(shù)字信號(hào)。一般的單片機(jī)都是用A/D轉(zhuǎn)換從而來實(shí)現(xiàn)對(duì)外部電壓信號(hào)的采集，利用電流/電壓轉(zhuǎn)換芯片和A/D轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)對(duì)電流信號(hào)的檢測(cè)；通過脈沖計(jì)數(shù)或I/O 口時(shí)序來處理數(shù)字信號(hào)。在生活中土壤濕度傳感器并不多見，一些可以精確測(cè)量出來的的土壤濕度傳感器價(jià)格昂貴，通過反復(fù)查資料選擇了一款價(jià)格合理，測(cè)試精確性一般

20、的土壤濕度傳感器。將Ardu ino 土壤濕度傳感器插入土壤，采集數(shù)據(jù)，通過 A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并且通過屏幕顯示具體土壤濕度。3.2.2 土壤濕度傳感器的簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)之初，原本打算選用 FDS-100 土壤水分傳感器，其可測(cè)土壤相對(duì)含水率，與土壤本身的機(jī)理無關(guān)，是目前國(guó)際上最流行的土壤水分測(cè)量方法。但FDS-100 土壤水分傳感器是一款高精度、高靈敏度的測(cè)量土壤水分的傳感器。可深埋土中，長(zhǎng)期測(cè)量且性能穩(wěn)定。但由于FDS-100的價(jià)格偏貴，動(dòng)輒接近一千，這是不符合我們的設(shè)計(jì)理念的。而市場(chǎng)上土壤濕度的型號(hào)和資料也較少，價(jià) 格也不盡如人意，難以找到一款合適的土壤濕度傳感器，所以根據(jù)土壤濕度的測(cè)原

21、理，在網(wǎng)上面到一款實(shí)用價(jià)廉的土壤濕度傳感器。從某個(gè)側(cè)而看出，對(duì)土壤濕度的測(cè)量在技術(shù)及成本上還有待突破，不像空氣濕度測(cè)量成熟。1這是一個(gè)簡(jiǎn)易的水分傳感器可用于檢測(cè)土壤的水分，使用這個(gè)傳感器制作一款自動(dòng)澆花裝置,讓您的盆栽不用人去管理。2 靈敏度可調(diào)（圖中藍(lán)色數(shù)字電位器調(diào)節(jié)）3 工作電壓4 模塊雙輸出模式，數(shù)字量輸出簡(jiǎn)單，模擬量輸出更精確。5 設(shè)有固定螺栓孔，方便安裝6 小板 PCB尺寸：3cm * 1.6cm7 電源指示燈（紅色）和數(shù)字開關(guān)量輸出指示燈（綠色）8比較器采用LM393芯片，工作穩(wěn)定表 3-1 DHT11引腳說明9 VCC 外接10 GND外接 GND11 DO 小板數(shù)字量輸出接口（

22、 0和1）12 AO 小板模擬量輸出接口圖3-2 土壤濕度傳感器顯示屏的選擇及簡(jiǎn)介3.3.1 顯示屏的選擇在顯示模塊選擇時(shí)有 2 種，一種是用液晶顯示屏， 一種則是選用數(shù)碼管。液晶顯示屏具有輕薄短小，低耗電量，無輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)，可視面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可以顯示漢字等各種符號(hào)。但一般需要利用控制芯片創(chuàng)建字 符庫(kù)，易于維護(hù)的特點(diǎn),數(shù)碼管具有低能耗、低損耗、低壓、壽命長(zhǎng)、耐老化、對(duì)外界環(huán)境要求低,同時(shí)精度比較高。但是由于要顯示漢字，最終選擇了LCD12864顯示屏。332 LCD12864 基本介紹不帶中文字庫(kù)的128X64是一種具有4位

23、/8位并行、2線或3線串行多種接口方式；其顯示分 辨率為128X 64,.利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖 形界面。可以顯示 8X4行16X 16點(diǎn)陣的漢字.也可完成簡(jiǎn)單圖形顯示低電壓低功耗是其又一顯 著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。3.3.3 LCD12864 基本特性及接口說明基本特性：(1) 低電源電壓(VDD:+)(2) 顯示分辨率:128 X 64點(diǎn)(3) 內(nèi)置128個(gè)16X8點(diǎn)陣字符(4) 2MHZ時(shí)鐘頻率(5) 顯示方式

24、：STN半透、正顯(6) 驅(qū)動(dòng)方式：1/32DUTY, 1/5BIAS(7) 視角方向：6點(diǎn)(8) 背光方式：側(cè)部高亮白色LED,功耗僅為普通 LED的1/5 1/10(9) 通訊方式：串行、并口可選(10) 內(nèi)置DC-DC轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)壓(11) 無需片選信號(hào)，簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)(12) 工作溫度：0 C - +55C ,存儲(chǔ)溫度：-20C - +60C接口說明如表3-1所示：管腳號(hào)管腳名稱電平管腳功能描述1VLCD3+5V電源正2VCC3+5V電源正3GND0接地R/W“H ,E= “H ,數(shù)據(jù)被讀到 DB7DB04SDAH/Lr/W=“L” ,E= “HRL” , DB7 DBO的數(shù)據(jù)被

25、寫到IR或DR5SCKH/L使能信號(hào)6AOH/L數(shù)據(jù)采集口7RSTH/LRS=“ H ,表示 DB7DBO為顯示數(shù)據(jù)8CSH/LRS=“L” ,表示DB7DBO為顯示指令數(shù)據(jù)表3-1 LCD12864接口說明334 LCD12864 顯示屏電路圖圖3-3 LCD12864電路圖時(shí)鐘芯片的介紹DS1302是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日 周日時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)31X8DS1302的引腳排的用于臨時(shí)

26、性存放數(shù)據(jù)的 RAM寄存器。DS1302是DS1202的升級(jí)產(chǎn)品，與 DS1202兼容，但增加了主電源/后備電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后備電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。 列，其中Vcc1為主電源，VCC2為后備電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。 當(dāng)Vcc2大于Vcc1 +時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2 小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送

27、入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳送的方法。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc之前，RST必須保持低電平。只有在 SCLK為低電平時(shí)，才能將 RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端（雙向），后 面有詳細(xì)說明。SCLK為時(shí)鐘輸入端。DS1302與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地釆用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線1、RE （復(fù)位）2、I/O （數(shù)據(jù)線）3、（ SCLK串行時(shí)鐘）時(shí)鐘/RAM的讀/寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá) 31個(gè)字節(jié)的 字符組方式

28、通信。DS1302工作時(shí)功耗很低保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于lmWDS1302引腳圖如圖3-4所示：圖 3-4 DS1302 引腳圖DS1302電路圖如圖 3-5所示:圖 3-5 DS1302 電路圖復(fù)位電路在任何單片機(jī)上電時(shí)必須復(fù)位。STC12C5A60S單片機(jī)的復(fù)位輸出引腳 RS為其提供了初始化的手段。它可以將單片機(jī)的片內(nèi)電路進(jìn)行初始化，從而讓單片機(jī)從一種確定的初始狀態(tài)下開始運(yùn)行。當(dāng)單片機(jī)STC12C5A60S的時(shí)鐘電路在工作了以后，只要在RS引腳上出現(xiàn)兩個(gè)周期以上的高電平的時(shí)候，那么單片機(jī)內(nèi)部就初始復(fù)位。只要RST保持高電平，貝U STC12C5A60S循環(huán)復(fù)位。當(dāng)且僅當(dāng)RST由高電平轉(zhuǎn)

29、變?yōu)榈碗娖搅艘院螅瑔纹瑱C(jī)STC12C5A60S才會(huì)從0000H地址開始執(zhí)行程序。本設(shè)計(jì)用到的復(fù)位電路是采用上電復(fù)位，系統(tǒng)一上電單片機(jī)就復(fù)位。 在本設(shè)計(jì)復(fù)位電路中，當(dāng)單片機(jī)上電時(shí)，對(duì)電容進(jìn)行充電，電阻上出現(xiàn)電壓的同時(shí)也使單片機(jī)RESETS電位拉高，單片機(jī) RESETS高電平持續(xù)幾微秒后，單片機(jī)復(fù)位。幾毫秒后，電容C充滿電，電阻上電流和電壓降為 0. 單片機(jī)貝進(jìn)入工作狀態(tài)。單片機(jī)工作期間，當(dāng)按鍵閉合，電容貝放電，當(dāng)按鍵斷開，電容又開始充電，且在電阻上出現(xiàn) 電壓使單片機(jī)復(fù)位。幾毫秒后單片機(jī)又開始工作。復(fù)位電路電路圖如圖 3-6所示：圖 3-6 復(fù)位電路鍵盤電路的設(shè)計(jì)鍵盤是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可或缺的外

30、圍設(shè)備，就算是單片機(jī)通常它也配有 16 進(jìn)制的鍵盤。 操作人員通過鍵盤可以進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入、輸出、程序生成、程序查錯(cuò)、程序執(zhí)行等各項(xiàng)操作。鍵盤一 般有兩種， 其分別為獨(dú)立式和矩陣式。 獨(dú)立式鍵盤指的是各個(gè)按鍵相對(duì)對(duì)立地連接到各個(gè)單片機(jī)的 I/O 口， I/O 口只需要做輸入口就能讀到所有的按鍵。我們只需把按鍵的一端接地，另一端則與單 片機(jī)的各個(gè) I/O 口連接就可以了。 而矩陣式鍵盤是為了減少鍵盤占用太多的單片機(jī) I/O 口資源， 它 只適用于按鍵個(gè)數(shù)較多的時(shí)候。由于本設(shè)計(jì)中按鍵比較少，故采用獨(dú)立式鍵盤。如圖 3-14 所示。其中每個(gè)按鍵只連接了兩個(gè)端點(diǎn)，即圖中的 1 和 3 端點(diǎn)。其中、 、分別

31、為與單片機(jī)對(duì)應(yīng)的 I/O 口，且所對(duì)應(yīng)的按鍵依次為按鍵 1、按鍵 2、按鍵 3。在設(shè)計(jì)中，按鍵 1 為設(shè)置鍵，按鍵 2 為實(shí)現(xiàn) “加”運(yùn)算的功能鍵，按鍵 3 為實(shí)現(xiàn)“減”運(yùn)算的功能鍵。主要是對(duì)溫濕度設(shè)定范圍值。即大棚所需溫濕度值。 按鍵電路 3-7 如圖所示：圖3-7按鍵電路報(bào)警電路的設(shè)計(jì)報(bào)警電路如圖3-8所示。圖3-8報(bào)警電路本設(shè)計(jì)采用軟件處理報(bào)警，利用有報(bào)警芯片119。如圖3-8所示當(dāng)實(shí)際土壤濕度低于預(yù)設(shè)值下限，將給出一個(gè)高電平，。進(jìn)行119報(bào)警。報(bào)警芯片119電壓：直流一5V各腳位功能：1腳一2腳-喇叭3腳-喇叭4腳-電源正極5腳-電源負(fù)極6腳-此腳接高電平會(huì)循環(huán)播放（119 ）離開高電

32、平會(huì)立即停止7腳-此腳接高電平會(huì)循環(huán)播放（110 ）離開高電平會(huì)立即停止 8腳-此腳接高電平會(huì)循環(huán)播放（120 ）離開高電平會(huì)立即停止 本模塊具有控制方便（芯片的3個(gè)腳位各控制一個(gè)聲音）便于安裝集成三極管不需要外接其他元件即可使用。澆花系統(tǒng)的簡(jiǎn)介澆花系統(tǒng)電路圖如圖3-9所示。圖3-9澆花系統(tǒng)電路圖繼電器：繼電器是由線圈和觸點(diǎn)組兩部分組成的，是一種電控制器件，是當(dāng)輸入量（激勵(lì)量）的變化達(dá)到規(guī)定要求時(shí)， 在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動(dòng)關(guān)系。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一

33、種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器線圈在電路中用一個(gè)長(zhǎng)方框符號(hào)表示，如果繼電器有兩個(gè)線圈， 就畫兩個(gè)并列的長(zhǎng)方框。同時(shí)在長(zhǎng)方框內(nèi)或長(zhǎng)方框旁標(biāo)上繼電器的文字符號(hào)“ J”。繼電器的觸點(diǎn)有兩種表示方法：一種是 把它們直接畫在長(zhǎng)方框一側(cè)，這種表示法較為直觀。另一種是按照電路連接的需要，把各個(gè)觸點(diǎn)分 別畫到各自的控制電路中，通常在同一繼電器的觸點(diǎn)與線圈旁分別標(biāo)注上相同的文字符號(hào)，并將觸 點(diǎn)組編上號(hào)碼，以示區(qū)另嘰JQC-3F（T73）圖中三個(gè)比較近的腳，最上面的A是公共腳，左右 DC1, DC2是線圈腳，下面兩個(gè),左邊B腳是常閉，右邊 C腳是常開，如果線圈沒電阻，說明

34、繼電器已壞，常閉測(cè)不通，說明繼電器觸點(diǎn)可能氧化，造成接觸電阻大。繼電器引腳圖如圖 3-10 所示：3-10 繼電器引腳圖水泵：JT160，分為 DC3-6乂1. 吸程：潛水、最大揚(yáng)程： 1.8 米2. 連續(xù)工作壽命（即 24 小時(shí)不停工作）大于 20000 小時(shí)，每天使用 10 小時(shí)左右，水泵壽命長(zhǎng)達(dá) 8 年以上！3. 電機(jī)繞組全封閉，采用配方獨(dú)特的樹脂灌封，絕緣性好，永不漏水。耐腐蝕.4. 出水口直徑8MM可隨意固定。無刷直流水泵（新型磁力隔離泵）的優(yōu)點(diǎn)磁力泵是一種通過磁力傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)無接觸力矩傳遞從而以靜密封取代動(dòng)密封，使泵達(dá)到完整， 解決了“跑、冒、滴、漏”問題，消除了煉油化工行業(yè)易燃、易

35、爆、有毒、有害介質(zhì)通過泵密封泄 漏的安全隱患，有力地保證了職工的身心健康和安全生產(chǎn)。與電機(jī)式直流無刷水泵相比，磁力泵具有以下優(yōu)點(diǎn)：1 泵軸由動(dòng)密封變成封閉式靜密封，徹底避免了介質(zhì)泄漏。可以水陸兩用，并且完全防水。2無需獨(dú)立潤(rùn)滑和冷卻水，降低了能耗。3功耗小、效率高，且具有阻尼減振作用，減少了電動(dòng)機(jī)振動(dòng)對(duì)泵的影響和泵發(fā)生氣蝕振動(dòng)時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響。4 .過載時(shí)轉(zhuǎn)子會(huì)在陶瓷軸上打滑，對(duì)電機(jī)、泵有保護(hù)作用5. 無刷直流水泵采用了電子組件換向，無需使用碳刷換向，采用高性能耐磨精密鋼軸及軸套，軸套通過注塑與磁鐵連成整體也就避免了磨損，因此無刷直流磁力式水泵的壽命大大增強(qiáng)了。 磁力隔離式水泵的定子部分和轉(zhuǎn)子

36、部分完全隔離，定子和電路板部分采用環(huán)氧樹脂灌封， 100測(cè)水，轉(zhuǎn)子部分采用永磁磁鐵，水泵機(jī)身采用環(huán)保材料，噪音低，體積小，性能穩(wěn)定。可以通過定子的繞線 調(diào)節(jié)各種所需的參數(shù)，可以寬電壓運(yùn)行。水泵具體參數(shù)如表 3-2 :電壓范圍（V）工作電流（MA最高揚(yáng)程（CM流量（L/H）功率（WDC3-6130-220MA40-11080-120表3-2說泵參數(shù)四、自動(dòng)澆花控制軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)研制一臺(tái)智能儀器是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，它要經(jīng)過很多個(gè)步驟才能夠完成，首先要分析儀表的功能要求然后擬定總體的設(shè)計(jì)方案，然后再確定硬件結(jié)構(gòu)和軟件算法，再然后是研制邏輯電路和編制程序，以及儀表的調(diào)試和性能的測(cè)試等等。我們?cè)谠O(shè)計(jì)軟件

37、的時(shí)候，應(yīng)該遵循的原則為結(jié)構(gòu)化 設(shè)計(jì)原則，就是在總體概況設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上再進(jìn)行具體的詳細(xì)設(shè)計(jì)。到最后，我們?cè)O(shè)計(jì)的程序應(yīng)該滿足的條件為達(dá)到可讀性，可理解性，可維護(hù)性，有效性，可修改性。子程序包括：按鍵處理子程序、數(shù)據(jù)采集子程序、報(bào)警子程序、顯示子程序。下面依次分析。按鍵處理子程序是控制儀器是否正常工作及實(shí)現(xiàn)所需功能的選擇。數(shù)據(jù)采集子程序是將傳感器產(chǎn)生的信號(hào)傳入單片機(jī)，它是用來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和傳感器連接的基 礎(chǔ)。報(bào)警子程序包含上限報(bào)警和下限報(bào)警，它是在溫濕度不符合設(shè)定范圍值時(shí)來提醒用戶。顯示子程序是將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果送顯示器顯示，使儀器更加直觀、方便。軟件設(shè)計(jì)整體結(jié)構(gòu)圖圖4-1整體流程圖按鍵處理子程序的設(shè)計(jì)

38、在本次設(shè)計(jì)中按鍵是采用查詢方式的獨(dú)立式按鍵接口，由于按鍵直接與單片機(jī)的I/O 口連接，所以通過讀I/O 口的電平狀態(tài)，就可以識(shí)別出按下的按鍵。這種連接方式，是把按鍵當(dāng)作外部RAM某一工作單元的位來對(duì)待，通過讀片外RAM的方法識(shí)別按鍵的工作狀態(tài)。其中S1鍵為功能選擇按鍵；S2、S3鍵分別為數(shù)字加鍵和數(shù)字減鍵。按鍵處理流程圖見圖4-2所示。圖4-2按鍵處理流程圖土壤濕度傳感器A/D轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)土壤濕度傳感器是自動(dòng)澆花系統(tǒng)的核心，能否準(zhǔn)確的測(cè)量土壤濕度，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的保證。傳感器的數(shù)值經(jīng)過信號(hào)處理模塊在 A/D轉(zhuǎn)換后，單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行讀取，用于澆花的自動(dòng)控制，并在LCD12864上顯示。圖4-3 土壤傳感器

39、A/D流程圖五、綜合調(diào)試系統(tǒng)完成設(shè)計(jì)之后，就要進(jìn)行硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。軟件調(diào)試可以利用開發(fā)和仿真系統(tǒng)進(jìn)行。硬件調(diào)試電路板焊接完畢后，使用萬用表測(cè)量電路是否有短路、斷路，元器件時(shí)否有正負(fù)極焊接反。若檢査無誤后，將單片機(jī)安裝上，接通電源，此時(shí)應(yīng)注意以下(1)指示燈是否點(diǎn)亮;(2)單片機(jī)是否有電;(3)晶振是否工作;(4)土壤濕度傳感器是否工作。測(cè)試方法:(1) 使用萬用表査看電源是否有電;(2) 使用萬用表測(cè)單片機(jī)的電源和地的引腳，看是否有電壓;(3) 使用示波器看晶振是否有波形；在調(diào)試的過程中由于存在虛焊現(xiàn)象， 導(dǎo)致電路板不能正常的工作。 重新將元器件焊接后，電路板完 全正常。由于沒有對(duì)全部管腳進(jìn)行逐一測(cè)試，導(dǎo)致沒有及時(shí)查處問題所在軟件調(diào)試件調(diào)試過程釆用模塊化方案：(1)測(cè)試LCD顯示是否正常；( 2)測(cè)試土壤濕度是否正常讀取；( 3)測(cè)試時(shí)鐘芯片讀寫及工作是否正常。系統(tǒng)整體調(diào)試 首先先測(cè)試土壤濕度的實(shí)吋讀取是否正常，把土壤濕度傳感器分別插入不同濕度的土壤中，檢 測(cè)濕度讀取是否正確。此外還需粗略測(cè)試土壤濕度傳感器的靈敏度，以及反應(yīng)時(shí)間。 然后在土壤濕度到達(dá)下限時(shí)， 能否執(zhí)行澆水動(dòng)作。 開始澆花之后， 能否在設(shè)置