智能灌溉系统设计方案

智能灌溉系统设计方案第一章绪论前言水是一切生命过程中不可替代的基本要素，也是维系国民经济和社会发展的重要基础资源。过去，人们认为水是取之不竭、用之不尽的天然资源。因为在那些年代，科学技术不够发达，经济发展不够迅速，人口数量少，人们对水的使用总是很随意，水资源似乎总也用不完。随着科技不断进步，经济高速发展，生产力极大提高以及人口只增不减，水资源危机开始显现并日渐明显。随着中国农业现代化进程的高速发展、农业结构的调整以及我国加入世贸组织等因素，节水灌溉自动化技术的要求越来越高，灌溉控制器在我国有着巨大的市场。节水灌溉控制器近期在中国应朝着价格低、性能可靠、操作简便的方向发展。但从长远利益考虑，新的智能化技术、传感技术和农业科技的引入、应用和普及，将会有智能化程度更高、功能更强、性能更趋于稳定和可靠的灌溉控制器出现。本课题以STC89c52单片机为主要硬件模块，通过软件编程实现对土爆湿度的检测，当所测的实际湿度低于警戒值时，将触发灌溉控制器装置，进行自动灌溉，系统还可以实现时间控制方式，随时灌溉,从而也体现了多用途、人性化的现代智能化系统设计要求。根据本设计的功能要求，可确定此方案：以STC89c52单片机为控制电路的核心，采用模块化的设计方案。在闭环控制方式下，利用湿度采集模块将不同地点检测到的湿度模拟量进行模数转化后传送给单片机，单片机将采集到的数据与警戒值比较；若采集数据低于警戒值，则启动继电器驱动模块进行灌溉；若采集数据高于警戒值，则不启动驱动模块进行灌溉。显示模块将采集数据和灌溉信息显示在显示屏上。灌溉时间一到，驱动电路则停止继电器工作，灌溉停止。在时间控制方式下，用户通过键盘输入进行灌溉的时间，时间一到，灌溉停止。国外现状国在开发灌溉自动控制系统方面还处于研制、试用阶段，真正能投入实际应用，且应用较广的灌溉控制器还是很少。在开发的产品中有着代表性的，如澳作生态仪器的澳作智能节水灌溉控制系统可与各种滴、喷灌系统连接，实时监测土壤墙情，根据要求活，手动、半自动、全自动任选且可随意在计算机上更改，可同时控制多个设备，受控区位置及形状，环境参数及设备状态可同时显示在中心计算机上。奥特思达科技研制的WT-02型微喷灌定时自动控制器，是一种供农业、草坪、果园、温室一般场合给水的电子灌溉自动控制系统。国外一些先进国家，如美国、以色列和加拿大等，运用先进的电子技术、计算机和控制技术，在节水灌溉技术方面起步较早，并已经日趋成熟。这些国家从最早的水力控制、机械控制，到后来的机械电子混合协调式控制，到现今应用广泛的计算机控制、模糊控制和神经网络控制等，控制精度和智能化程度越来越高，可靠性越来越好，操作也越来越简便。近年来随着农业对自动化程度要求的提高，以色列出现灌溉用的可编程逻辑控制器(PLC),这种控制器通过把不同的网络连接到主机上进行数据采集和处理。随着控制技术、传感器技术的发展，以色列开发出了现代诊断式控制器，这种控制器把以前不可能采集到的信息通过不同的传感器来获得，通过因特网、远程控制、GSM等来实现数据传输，然后通过计算机中的一些模型来处理信息，作出灌溉计划。智能灌溉系统的简介随着水资源问题的加剧，发展节水型农业变得十分必要。目前，除了采用喷灌、微灌等节水灌溉技术，采用先进的自动化控制技术按作物实际需水为依据，实施精确灌溉,提高水的利用率的智能灌溉系统也逐渐受到青睐。使用智能灌溉系统，不但能有效的利用水资源，还能提高自动化生产效率，大大降低人力成本，降低管理成本，显著提高效益。本次设计中担任的工作为了设计的完善，我们组各自分工。在本次设计中本人主要负责原理图的绘制与PCB电路板的绘制。在做之前，我查阅了相关的元器件资料并了解它的功能。然后在进行原理图的绘制及印制电路板的绘制。第二章系统硬件电路的设计2.1本设计任务和主要容论文研究用单片机控制模拟智能灌溉系统对土壤湿度测量、土壤湿度和时间显示、湿度阈值设定及存储等基本功能进行分析与研究主要容如下：（1）自动工作状态，根据湿度数据自动控制打开或关闭灌溉设备，以L1点亮指示；（2）手动工作状态，通过按键控制打开或关闭灌溉设备，以L2点亮指示；（3）系统上电后处于自动工作状态，系统初始湿度阈值为50%,此时若湿度低于50%,灌溉设备自动打开，达到50%后，灌溉设备自动关闭；（4）灌溉设备打开或关闭通过继电器工作状态模拟。2.2模拟智能灌溉系统框图如图2.1所示图2.1模拟智能灌溉系统框图STC89C52单片机简介STC89C52（如图2.2所示）是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压，高性能CM0S8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。U4VCC40_TVLJPO.OADOPOO19.VqnaTT，poi1sLsXTAT2rU.1/AhJ1TICTl/A r*7 P02P0.3/AD3jl/anaP03235 P04P0.S/AD55* P05213 P06PU.OAJJOP0.7/AD7P07R.ST9.31二Ko1EA^VPPPSENALEPROGP1.0ZT2Pl.l/TZEXPIO29二PllALE30J13 P12Jr1.ZECP1.3/CEX0TilAXT1PIS二S P14P3010”111+P3.0,RxDP3.1/TxDP3.2^INTbP1.5/CEX2P15P31R P16P32r1.O'JEXSP1.7/CEX4P33□X；P341产F3.3/INI1P2.0/ASP2.1/A9DCO/A1O21P20/SCLP35ivP3.5/T1±2P21/SD/P36后L-WP22P37*P3.7^RD-P2.3/AUD今A1。P23P24±ZZ.H/A1.ZP2.5/A13DCX/A，K二含 P25曷P262。VSSjrZ.O/AWP2.7/A15P27图2.2STC89C52引脚图引脚功能VCC：供电电压。GND；接地。POP0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据、地址的第八位。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外部必须被拉高。P1口：P1口是一个部提供上拉电阻的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，被部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个部上拉电阻的8位双向VO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。这是由于部上拉的缘故。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容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被部上拉为高电平，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）这是由于上拉的缘故。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，RST引脚出现两个机器周期以上的高电平将使单片机复位。ALE：当访问外部程序存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的8位字节。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ST89c52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，这两次有效的PSEN信号不出现。XTAL1：振荡器反相放大器及部时钟发生器的输入端。XTAL2：振荡反相放大器的输出端。实时时钟模块“模拟智能灌溉系统”通过读取DS1302时钟芯片相关寄存器获得时间，DS1302芯片时、分寄存器在程序中设定为系统进行初始化设定，时间为08时30分。.1DS1302基本功能DS1302可以对年、月、日、周、日、时、分进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。引脚图如图2.3所示。图2.3DS1303引脚DS1302的引脚排列，其中Vccl为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下,也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vccl或Vcc2两者中的较大者供电。Vcc2大于Vccl+O.2V时，Vcc2绐DS1302供电。当Vcc2小于Vccl时，DS1302由Vccl供电。XI和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器其次，RST提供终止单字节或多字节数据传送的方法。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化,允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc〉2.0V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端（双向）。SCLK为时钟输入端。控制字节的最高有效位（位7）必须是逻辑1,如果它为0,则不能把数据写入DS1302中，位6如果为0则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据;位5至位1指示操作单元的地址；最低有效位（位0）如为。表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。2.5按键模块键盘的工作原理键盘的基本工作原理就是实时监视按键，将按键信息送入计算机。在键盘的部设计中有定位按键位置的键位扫描电路、产生被按下键代码的编码电路以及将产生代码送入计算机的接口电路等等，这些电路被统称为键盘控制电路如图2.4所示。在本次设计中只需运用四个按键，故选用独立按键。图2.4按键连接单片机原理2.6模数转换模块将模拟量转化成数字量。通过数据采集到的信号有两种：数字信号和模拟信号。对于数字信号，单片机可以直接的进行处理，但是对于模拟信号，单片机不能直接处理，就必须要一个模数转化的模块。项目中的数据采集到的湿度都是模拟信号，要使单片机能直接进行控制，必须要加相应的模数转化的模块，同时，系统对每一个参数的要求不一样，就需要精度不同的模数转化装置。针对要求精度高的特性，采用PCF8591模数转化芯片。2.6.1PCF8591基本功能PCF8591的功能包括多路模拟输入、置跟踪保持、8-bit模数转换和8-bit数模转换。引脚图（如图2.5所示）C1三三PCF8591图2.5引脚图（2）引脚功能AIN0-AIN3：模拟信号输入端。A0〜A2：引脚地址端。VDD.VSS：电源端。（2.5〜6V）SDA、SCL：I2C总线的数据线、时钟线。OSC：外部时钟输入端，部时钟输出端。EXT：部、外部时钟选择线，使用部时钟时EXT接地。AGND：模拟信号地。AOUT：D/A转换输出端。VREF：基准电源端。数据格式在传输数据的时候，SDA线必须在时钟的高电平周期保持稳定，SDA的高或低电平状态只有在SCL线的时钟信号是低电平时才能改变。如图2.6所示。

SCL线是高电平时，SDA线从高电平向低电平切换，这个情况表示起始条件；SCL线是高电平时，SDA线由低电平向高电平切换，这个情况表示停止条件。如图2.7所示图2.图2.72.7继电器的驱动模块继电器（如图2.8所示）是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。当输入量（如电压、电流）达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器。具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。在本次设计中继电器控制灌溉的开始与结束而二极管起着对继电器的保护作用。

Rulav-SPDTDIDiodeRulav-SPDTDIDiode图2.8继电器2.8数码显示模块2.8.1数码管的简介数码管（如图2.9所示）是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V,当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到GND,当某一字段发光二极管的阴极为高电平时，相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。在本次设计中用的是共阳型数码管因为它的共阳端直接接电源，亮度高。Ki-3K]-»1K1-11|<]—.曲Ki-3K]-»1K1-11|<]—.曲3-_■IQb<_14曲.—kj共阴极•5V共阳极引脚图图2.9引脚图2.8.2锁存器M74HC573M74HC573（如图2.10）是8位数据锁存器，缓冲控制输入，三态总线驱动输出。当LE为高电平时，Q输出将随数据（D）输入而改变。当LE为低电平时，输出将锁存在已建立的数据电平上。输出控制不影响锁存器部工作，即老数据可以保持，甚至当输出被关闭时，新的数据也可以置入。CQOEOEVCC4DIQiCQOEOEVCC4DIQi0D2Q2aD3Q3■OD4Q4aD5Q54D6Q6aD7Q74D8Q8GNDU910M74HC573MIRGND1Y6C11POO£P01 3P02 4P03 5PCM6P05 7P06 8P07 918com217com316com415com514com613com712com8VCC20T19coml图2.10M74HC573管脚图2.8.3译码器74HC13874HC138是一款高速CMOS器件，74HC138引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。74HC138译码器可接受3位二进制加权地址输入（AO,A1和A3）,并当使能时，提供8个互斥的低有效输出（Y0至Y7）o74HC138特有3个使能输入端：两个低有效（E1和E2）和一个高有效（E3）o除非El和E2置低且E3置高，否则74HC138将保持所有输出为高。利用这种复合使能特性，仅需4片74HC138芯片和1个反相器，即可轻松实现并行扩展，组合成为一个1-32（5线到32线）译码器。任选一个低有效使能输入端作为数据输入，而把其余的使能输入端作为选通端，则74HC138亦可充当一个8输出多路分配器，未使用的使能输入端必须保持绑定在各自合适的高有效或低有状。管脚如图2.11所示

UIL)01234567ccYYYYYYYYvcc1£T15YOj14Y1UIL)01234567ccYYYYYYYYvcc1£T13Y2j12Y3jllY4:10Y5：9Y6:JY7/W-图2.1174HC138管脚图2.9存储模块系统通过EEPROM存储湿度阈值，自动工作状态下，可通过按键S6、S5、S4设置和保存阈值信息。本次设计采用24c02元器件。24C02基本功能串行EEPROM是基本I2C-BUS的存储器件，遵循二线制协议，其具有接口方便，体积小，数据掉电不失真等特点。引脚如图2.12所示1AOA1vcc2aAlWJrATA•+UAvtINU87~图2.12引脚图VIIAT24C02引脚功能AO,Al,A2：器件地址选择SDA：串行数据、地址SCL：串行时钟WWP:写保护VCC：1.8V-0.6v工作电压GND：接地第三章原理图的设计3.IProtelDXP的简介ProtelDXP是澳大利亚Altium公司于2002年推出的一款垫子设计自动化软件。它的主要功能包括：原理编辑、印制电路板设计、电路仿真分析、可编程逻辑器件的设计。用户使用最多的是该款软件的原理图编辑和印制电路板设计功能。3.2智能灌溉系统原理图的设计3.2.1启动ProtelDXP2004单击“开始”——“程序”——Altium——DXP2004命令。ProtelDXP2004启动后，系统出现启动画面，几秒后系统进入程序主界面，如图3.1所示。B0XP® 磔③届相留⑥碣凹2训J上剧灌公职ffiSOIWC♦主站图3.1ProtelDXP2004主界面3.2.2电路原理图文件的新建和保存(1)新建PCB项目：单击“文件”一一“创建”一一“项目”一一“PCB项目”命令，如图所示。(2)新建原理图设计文件：单击“文件”一一“创建”一一“原理图”命令，新建了一个名为智能灌溉系统.schdoc的原理图设计文件,显示在PCB-projectl.PrjPCB

的下方，如图3.2所示。（3）保存原理图设计文件：单击“文件”一一“保存”命令，在弹出的对话框中将原理图设计文件保存为“智能灌溉系统电路图.schdoc”。（4）保存设计项目：单击“文件”一一“另存项目为"命令，在弹出的对话框中将项目保存为“智能灌溉系统.P门PCB”oM0XPQ9蚌IB缠®彳目®50由5®*33|KI二Hr(Q).。"0汝(QCb-UM打?照0)・.el"fftt射的.M0XPQ9蚌IB缠®彳目®50由5®*33|KI二Hr(Q).。"0汝(QCb-UM打?照0)・.el"fftt射的.J辆日JJ能团二随J融阳工施加典爻与，欣黑J场合鼎侬a•『喇m »『晒二隹（D•次出①CAM端凶需岫也MIU:0)B却2必加凶AkiMOfcnWCdMehdp：DXPiiWw㈤林8比目圆FPCADe99rlandDevdogmcmKCPSawtoq♦】FPG坂目通J歌涌目出/啥祈口电J助力忧4日㈤::"日W./期工佬必WPLArwyMnegcmrf*图3.2新建项目叱OXP-C:\Users\ADrviINISTRATOR\Desktop\£fe4k7■3DXPQ9■3DXPQ9受件(E)沿蛆正）三壬（V） 项目曾出：d8Hlaq|♦|a陶"：|Workepac©1.DcnWrk▼工作区PCB_Projectl.PnPCBI页目 I。攵件方第 结构纳标35曰皿PCB_Prcjcct1PqPCB*(=JL—□Source?DocumontcSCHDOC图3.2智能灌溉系统schdoc的原理图3.2.3元件的查找和放置在“元件库”下拉列表框中找到相应的元件库，依据所要找的元器件双击并移到图纸上。在本次设计中有一些元器件没有，如四合一数码管，则需创建一个新的原理图库,如图3.3所示。

文件(D］汩幅回汪三3创运3D 文件(D］汩幅回汪三3创运3D >百打开g)・・・ CtrUO蜥入① ►关闭g Ctrl4-F4项目曾理gsxa(£)设计lJ原理明(2)蚂>PCB文件(P)川VHDL*件(V)ivj)Verilog^l^©&C源五件gIkUCiS三头文件(H)3汇编源文件(A)』文本文件CDUAM文件(M)(£j锚!出作业文件(W山・故运库微五文件(K)(D)工&CD报告(E)do|gr0|私|3HDCCcaSheetl.SchDocwe1。打开里I目Q)...打开设计工作区(<)...口 (SJ Ctrl+S另存为(A)..保存毋份为co...全部保存G.)月77项目为…月在12计工作区为…迎目(2) ，口画父定(U)...d打Ed预克(Y)...当打印(£)・・・ Ctrl+P.99SE导入向号能..・库(L) ，脚本文件 ♦混合信号方三(X) ♦n世(o) ►及计工作区(W)d苏5E］片0=)居PUB库(Y)花VHDLJ^(H)苫APCB3D库(D)Edxpeg：口IProie<±«WofkapacelMig使用过的国目金运货用过的设计面场►图3.3原理图库然后单击工具栏上的“绘制矩形”按钮，如图3.4所示。移动鼠标到图纸第四象限的原点处单击确定矩形的左上角点。然后拖动光标画一个矩形，再次单击确定矩形的右下角，如图3.4所示?«tedtoVourName而［XM@疥舌IB)>X«(Wl&IEEE1^(£) ►|• | -⑵ DOC-D€C(A)(DK£(D 口碗® O0七毛/g)冬边野⑨Jk8空尔匹安(JB)A CD国电的G图3.4“绘制矩形”按钮根据元器件所需的电气图形在矩形框中画出相应的图形并放上引脚如图3.5所示。CM图3.5绘制好引脚的四合一数码管依据图纸将元器件放在图纸上并连接相应的元器件。如图3.6所示。煦&隗*,气肝%@1‘%q''n1卜%小心起那“工•。•；<，Y«5小：?二则附弼胴••二•彳■<••«**•M二二二W三£3-«“*••密.•?密••K42公7Q公邠而「，右日CM图3.5绘制好引脚的四合一数码管依据图纸将元器件放在图纸上并连接相应的元器件。如图3.6所示。煦&隗*,气肝%@1‘%q''n1卜%小心起那“工•。•；<，Y«5小：?二则附弼胴••二•彳■<••«**•M二二二W三£3-«“*••密.•?密••K42公7Q公邠而「，右日O••一E▼・•，/1・SSSSSSSS222222kg甘△停序冬?8自达Hkxkkkkxx«•1油：iHe533?.»»Li®，□WHkxxkk汽入村2fSffiSPL；图3.6智能灌流原理图3.3智能灌溉系统印制电路板(PCB)的设计印制电路板的英文全称为PrintedCircuitBoard,简称为PCB,是一种印制或蚀刻了导电材料，是电子产品重要部件之一。电子元器件安装在这种板子上，有引线连接各个元件，进行装配，构成工作电路。3.3.1新建印制电路板文件(1)新建印制电路板文件：选择“文件”一一“创建”一一“PCB文件”命令，新建一个为PCB.PchDoc的印制电路板文件，显示在PCB项目“模拟智能灌溉系统电路.PrjPCB”的下方。(2)保存印制电路板文件：单击工具栏中的“保存”按钮，在弹出的对话框中选择保存路径为“PCB制板'模拟智能灌溉电路\"，将印制电路板文件保存为模拟智能灌溉电路PCB图。PchDoc"。保存后，文件面板中的文件名也同步更新为“模拟智能灌溉电路PCB图.PchDoc”。右边的黑底灰线网格图纸就是ProtelDXP2004的印制电路板绘制的工作区域，如图3.7所示。3.3.2规划印制电路板根据智能灌溉原理图中的元器件的多少，来规划所用印制电路板的大小。通常情况下元器件摆在电路板上要紧凑且适宜，要遵循电气的连接方式，不能乱放。3.3.3将电路原理图文件传输到PCB中在电路图转化成印制电路板之前，首先要进行对元器件的封装进行确认。如果在元器件的属性中封装没有，则需在封装库中进行查找：如元器件74HC138。有的元器件封装没有需要画：如蜂鸣器，则需创建一个PCB库，如图3.8所示。

Noxp凶Sfe®«aiD■•③C6»3©Noxp凶Sfe®«aiD■•③C6»3©2ZflBZJl©AS®li®®■山⑭1JJJ3Hr(01.CM。溺©34HfflBQ)-nriSHZffElKi.99英GMil.加?计好•西声QH二芥w%.$S线3・nfisaMm办.on.。立使Qamt9，h凶A>•仪班©CM*S融无必J季现B⑤MPCB文件®4VH0KM0Vf叩b曲3c耽0g匚加犷⑥:»x«iD啦icgtw⑼皿次户的OTqi »1db ♦R7U )5^^SM的.r•b®i+Z^S|W>质工ugrpck»co5W0U5.MJ»KB30XQ图3.8创建PCB库点击“工具”新元件弹出一个元件封装向导点击“取消"按钮如图3.9所示DXPRbOblPcbUb,•EDocutmgUc«^edSVouNtmeHd>pqo发件旧>m<£imooncncomiz DXPRbOblPcbUb,•EDocutmgUc«^edSVouNtmeHd>pqo发件旧>m<£imooncncomiz __®IMO|触旧修■侬Wfl)lW•6ing I■PC3ACttXKMUI五亘式内g/X«5faAw下―38UR*oMCM♦&巳二•时・奥祕3M用热■是广2PK3⑷2叫M.口之3。・,WSfSC«2>.CW蔻如图3.9创建新元件封装用游标卡尺测量蜂鸣器的实物直径为12cm,在TopOverlay层中画图。放好相应的焊盘并标明电气属性。如图3.10所示。j，norj，nor制跖;少在通的足寸，尺寸8TOC\o"1-5"\h\zy ozus 、—To* 025*n ，T«fc 。2S*«i T-Pad1 1asi l&Mra MJUwkJ2 1整“n 153〃・ "5e<图3.10蜂鸣器封装图

（1）打开“模拟智能灌溉电路”原理图，选择“设计"一一"UpdatePCBDocument模拟智能灌溉系统电路图.PcbDoc”命令，弹出如图3.11所示的“工程变化订单”对话框。»np?a.2ditVi•vProjectFlareD»*ignTool*R・"卜J■i▼4，：C^Uooiieots纣idSellincnAdnc▼Q*;」与U|TA金心阅e|人口SJ|C+NM华。国；!gX；| -I-I[4bHano||11普电他漏照理gJ.SCPCCWRZBlB^OocV»'otktpacel▼IWotttpecel八.|E:lcineeiiiu：ClianseOcdec团区1Mod，0蚁ruStatutAEnaAcicr*向iwoedObM训83JOoxiwloore h®3A±_6ddItDlToswKBiPcbDocJMdJDG1T。却FCBlPcbDocVAddJDS2To也PCB1PcbDoc一Add•」KITO・FEBiPcbDocV6dd*JuToMBFC01PcbDocJMdJUT。却FCBlPcbDocVAddJL?To也PCB1PcbDoc一Add壮14TO・FEBiPcbDocV6ddU15ToMBFC01PcbDocJMdJLGT。却FCBlPcbDocVAddJ。To也PCB1PcbDoc一AddOL8TO・FEBiPcbDocV6ddU151ToMBFC01PcbDocJMdJRIT。却FCBlPcbDocVAddJAidTo也PCB1PcbDoc一Add・」R11TO・FEBiPcbDocV6ddUmzToMBFC01PcbDocJMdJR13T。却FCBlPcbDocVAdd•JAUTo也PCB1PcbDoc一Add•JR15TO・FEBiPcbDocV6ddUR16ToMBFC01PcbDocJMdJR17T。99PCBlPcbDocV|gidaieChcroer||Execi/ftChang*| 30HBgpe?…J3On^ShOM^Efron1c.,图3.11“工程变化订单”对话框（2）单击“使变化生效”按钮，系统将检查所有的更改是否有效，如果有效，将在右边的“检查”栏的对应位置打钩；如果有错误，“检查”栏中将显示红色错误标识。（3）单击“执行变化”按钮，系统将执行所有的更改操作，如果执行成功，“状态”区域中的“完成”列表栏将被勾选，执行结果如图3.12所示。DTPTil. Vi.vProj.ct Tod*At|= 一 —]▼口—Ji▼一▼个▼:C\Do<xr.eTilsandSettiy/Ad、)！▼:「VUTH一V二 口中专，厉|爵|。；[•!>・■■A嗓：♦HEUJU智粒藤粒原理留，攵28叨DB1R80LWo也却acel。第MK ♦[WomEnelneerineChaneoOrderModihslixi;5■石Ena..Acike^Hc«edObk<tNleaZOozuww:DogyAdd'RSITo也FCBIPcbDocyAddeSTEPdTo-FCB1PcbDoc。vAddtSIEPBToMFCBlPcbDocoV,Add大：S1EPCToMFCBlPcbDocy4d♦SIEPOTo英1FCBIPcbDoc)V“d七vccTo矽FCBlPcbDocyAddWDDTo-FCB1PcbDoc。一AddWVHTOBFCBlPcbDocVAddWOToFCBlPcbDoc◊g]阿d二Y1To-FCBlPcbDocaVAdd七Y2To■FCBlPcbDoc°VAdd-Y3To"FCBlPcbDoc°一AddWTo3FCBlPcbDoc°2AddtY4cToMFCBlPcbDocJVAddeY5To»FCBlPcbDocJJ4d■Y5CTo英1FCBlPcbDocV“d七Y6To矽FCBlPcbDocyAdd二怔To-FCB1PcbDoc。一AdderrTOBFCBlPcbDocVAddyvrcToMFCBlPcbDoc。ELZAddRcorwO)V"Add°RccmytfcV将理理用四%To内FCBlPcbDocKHIValidateChcroes|：「.) |Re()oiiOaroes...]口On^ShowEn-ori Close

图3.12执行变化单击“关闭”按钮退出。PCB编辑区变成如图3.13所示。元器件封装已导入当前PCB文件中，PCB文件被更新。图3.13导入元器件封装的PCB图本次设计中所用的元器件都是通孔元器件故选带孔电路板。在放置元器件时也要注意元件布局。在通常条件下，所有的元件均应分布在印制电路的同一面上，只有在顶层元件过密时，才能将一些高度有限并且发热量小的器件，如贴片电阻、贴片电容、贴片IC等放在底层。在保证电器性能的前提下，元件应放置在网格上且相互平行或垂直排列,以求整齐、美观，一般情况下不允许元件重叠；元件排列要紧凑，输入和输出元件尽量远离。元件在整个板面上应分布均匀、疏密一致。(2)布线规则设置。如图3.14所示nregsaei J*og祢忸s®.任的恨图3)wi(w 'kwktwm图3.14布线规则设置在设计间距设置规则：VCC、GMD网络为15mil,其余为lOmil；布线层设置：顶层、底层走线；自动布线拓扑规则设置为Shorest；过孔径为28nli1,外径为50mil；印制导线宽度为：VCC为20mil,GND为30mil,其余导线为lOmil。自动布线。使用自动布线功能对局部好的元件进行连线。手动调整布线。对不能达到自动布线要求的地方进行手动调整。保存。将完成的PCB文件保存，如图3.15所示。图3.15模拟智能灌溉印制板电路图第四章系统软件的设计第四章系统软件的设计4.1流程图如图4.1所示。

图4.1模拟智能灌溉系统流程图模拟智能灌溉系统有两种：手动工作状态与自动工作状态两种。加电开启系统，系统处于于自动工作状态，L1灯亮。按键S6系统进入湿度阈值设定界面，按键S5阈值加1,按键S4阈值减1。设定系统初始阈值为50机系统将设定的阈值存入由24co2c芯片构成存储模块中。再次按键S6,退出湿度阈值设定界面。当土培湿度测量模块测量的湿度值低于50用时，系统通过喇叭报警电路给继电器一个高电位,继电器工作，L9灯亮，开始灌溉。当土壤湿度测量模块测量的湿度值达到50%后，系统通过喇叭报警电路给继电器一个低电位，继电器停止工作，停止灌溉。按键S7,系统切换为手动工作状态，L2灯亮。按键S6,开启蜂鸣器报警功能。当土^湿度测量模块测量的湿度值低于50%,蜂鸣器开始报警。再次按下键S6,关闭蜂鸣器报警功能。按键S5,系统给继电器一个高电位，继电器工作，L9灯亮，开始灌溉。当土壤湿度测量模块测量的湿度值达到50%时，再次按键S5,系统给继电器一个低电位,继电器停止工作，停止灌溉，如此循环下去。总结通过这次课程设计，让我明白了知识是学无尽的。从开始接到论文题目到系统功能的实现，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战。在这段时间里,

我学到了很多知识也有很多感受，开始了独立的学习和试验，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获，每一次试验的成功都会让我兴奋好一段时间。在本次毕业设计过程接口电路、SF接口电路、SF单片机应用等，为本设计提供了一定的资料。虽然我的论文作品不是很成熟，还有很多不足之处，虽然在AD转换模块与时钟模块有些不熟。但我可以自豪的说，这里面的每个原理图，都有我的劳动。当看着自己的原理图生成PCB时，系统能够成功的运行，真是莫大的幸福和欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最终都会化为甜美的甘泉。这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破，那就失去毕业论文的意义了。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。参考文献“蓝桥杯”第五届全国软件和信息技术专业人才大赛单片机设计与开发模拟试题CT117E型单片机开发板电路原理图[3]郭志勇编著.单片机应用技术项目教程（C语言版）.：中国水利水电，2011[4]靖武，周灵彬，方曙光编著.单片机原理、应用与PROTEUS仿真.第2版（第2版）.：电子工业，2011[5]忠国刚编著.单片机应用技能实训.：人民邮电，2006[6]建领编著.Protel电路设计与制版宝典.：电子工业，2007[7]郭振民丁红主编.《电子设计自动化EDA》.：中国水利水电，2009我的毕业设计从开始到基本完成大概用了二个月，时间虽然不是很长，主要因为自己不断的努力和老师对我的耐心指导和热心帮助，给我的毕业设计指明了方向，奠定了基础。在这一段时间里，我努力复习单片机的相关知识，在网上不断的搜寻跟论文相关的材料。遇到不懂的硬件软件设计，我首先是自己钻研，找资料，如果还是弄不明白，就向老师寻求帮助。记得在做PCB中，我遇到了四合一数码管没有封装的问题，研究了很久，但是还是没搞明白。之后她我和老师一起研究讨论，终于弄明白了原理。老师是一位年轻的老师，对单片机颇有研究，她对学生要求严格，对学术态度严谨，她在忙碌中也会抽出时间来指导我的毕业设计，没有老师的帮助，我的论文不会这么顺利的完成。老师的人格和精神是我的榜样，也是我人生的财富，在此对他表示深深的感。感我的每一位老师，他们对我的教导我将永远铭记在心间。感应教专业各位同窗好友，他们的关心和照顾让我在这个集体里倍感温暖，一起走过的日子将成为我人生的美好回忆。最后，感我的家人，他们的支持与鼓励，永远是支撑我前进的最大动力。在此对他们表示衷心的感，他们的名字我一直铭记在心！最后，衷心感在百忙之中抽出时间审阅本论文的专家老师们。附录附录一仿真图・一a4W--29OUteliGH5HZu12-Sadt*2EenzpfzE・z受怠zZi2々©■2-53qwxa--£s^sgww^83*■8*i■2rM-3-i附录二主程序ttinclude<reg52.h>^include”24c02.h"#include"pcf859Lh”#include"HCbus.c"#include"math,h”unsignedchardspflag；unsignedchart；unsignedchartflag；bitadcflag=0；unsignedchartflagl；unsignedchartflag2；//sbitSDA=P21；//sbitSCL=P2P；sbitS7=P3cosbitS6=P31sbitS5=P3-2sbitS4=P3-3unsignedcharidatatable[128]；〃共阳字符编码表unsignedcharcodedsp_code_ca[]二{OxcO,0xf9,0xa4,OxbO,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,Oxbf,Oxff}；//0~9，一，灭(空格)voidinit_tO(void)；voidisr_tO(void)；voiddisplay(unsignedchard,unsignedchar)；〃显示子函数voidR0M24C02()；voidDS1302()；〃时钟子函数voidinit_pcf8591(void)；//PCF8591初始化，实现A/D转换voiddelay(unsignedchart)unsignedchari；while(t-)(for(i=0；i<112；i++)；})voidinit_tO(void)(TMOD=0x02；THO=0x06；TLO=0x06；ETO=1；EA=1；TRO=1；)voidisr_tO(void)interrupt1(tflagl++；tflag2++；if(tflagl==8)//4ms(tflagl=0；dspflag++；if(dspflag二二3)dspflag=0；}if(tflag2=二80)//20ms(tflag2=0；adcflag=1；voidinit_pcf8591(void)//PCF8591初始化，实现A/D转换(iic_start()；iic_sendbyte(0x90)；iic_waitack()；iic_sendbyte(CHANNEL_3)；iic_waitack()；iic_stop()；delay(10)；)unsignedcharadc_