模拟灌溉系统.doc

微机与单片机原理及应用课程设计报告题 目：模拟智能灌溉系统 学 号： 110603136 姓 名： 黄鑫 年 级： 11级自动化 指导教师： 丛玉华 开课学期教室上交时间成绩大三上实B3032013-12-21 一、 硬件部分1、涉及芯片：(1)、STC90C519RD+基本功能8位CPU4kbytes程序存储器(ROM) (52为8K)128bytes的数据存储器(RAM) （52有256bytes的RAM）32条I/O口线111条指令，大部分为单字节指令21个专用寄存器2个可编程定时/计数器5个中断源，2个优先级（52有6个）一个全双工串行通信口外部数据存储器寻址空间为64kB外部程序存储器寻址空间为64kB逻辑操作位寻址功能双列直插40PinDIP封装单一+5V电源供电CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；RAM：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据；ROM：用以存放程序、一些原始数据和表格；I/O口：四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出T/C：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。最佳振荡频率为6M12M。引脚图引脚功能P0口有三个功能： 1、外部扩展存储器时，当做数据总线 2、外部扩展存储器时，当作地址总线 3、不扩展时，可做一般的I/O使用，但内部无上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。、P1口只做I/O口使用：其内部有上拉电阻。 P2口有两个功能： 1、扩展外部存储器时，当作地址总线使用 2、做一般I/O口使用，其内部有上拉电阻； P3口有两个功能：除了作为I/O使用外（其内部有上拉电阻），还有一些特殊功能，由特殊寄存器来设置，PSEN 外部程序存储器读选通信号ALE 地址锁存控制信号EA 访问和序存储器控制信号XTAL1和XTAL2 外接晶振引脚。当使用芯片内部时钟时，此二引脚用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。VCC：电源+5V输入 VSS：GND接地 RST 复位信号(2)、74HC138基本功能HC138 按照三位二进制输入码和赋能输入条件,从8 个输出端中译出一个 低电平输出。真值表 引脚图引脚功能(3)、DS1302基本功能74HC138可以对年、月、日、周、日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。引脚图引脚功能DS1302的引脚排列,其中Vcc1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Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1+0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1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Vcc2.0V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。数据格式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0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。(4)、PCF8591基本功能PCF8591的功能包括多路模拟输入、内置跟踪保持、8-bit模数转换和8-bit数模转换。引脚图引脚功能AIN0AIN3：模拟信号输入端。 A0A2：引脚地址端。VDD、VSS：电源端。（2.56V） SDA、SCL：I2C 总线的数据线、时钟线。OSC：外部时钟输入端，内部时钟输出端。EXT：内部、外部时钟选择线，使用内部时钟时 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 。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。(5)、24C02基本功能串行E2PROM是基于I2C-BUS 的存储器件，遵循二线制协议，其具有接口方便，体积小，数据掉电不丢失等特点。引脚图引脚功能A0，A1，A2：器件地址选择 SDA：串行数据、地址 SCL：串行时钟WP：写保护 Vcc：1.8V-6.0V工作电压 Vss：地数据格式同上（PCF8591）2、 系统电路图：二、 软件部分2、程序#include #includei2c.h #includeds1302.h #include #define GPIO_DIG P0 /-定义使用的IO-/-定义PCF8591的读写地址-/#define WRITEADDR 0x90 /写地址#define READADDR 0x91 /读地址/74LS138定义 sbit LSA=P22; sbit LSB=P23; sbit LSC=P24; /独立按键 sbit S4=P10; sbit S5=P11; sbit S6=P12; sbit S7=P13; sbit LED_RED=P14; /红灯，手动模式 sbit LED_GREEN=P15; /绿灯，自动模式 sbit fengmingqi=P16; sbit RELAY=P17; bit flag_mode=0; bit issetting=0; uchar num=50; /-定义全局变量-/ unsigned char code DIG_CODE17=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;/0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、b、C、d、E、F的显示码 unsigned char DisplayData8;/用来存放要显示的8位数的值 unsigned char table8; /用来存放自动模式下设置界面 /-声明全局变量-/ void DigDisplay(); void Delay10ms(uchar c); bit ISendByte(unsigned char sla,unsigned char c); unsigned char IRcvByte(unsigned char sla); void At24c02Write(unsigned char ,unsigned char ); unsigned char At24c02Read(unsigned char ); void Timer0Configuration(); void Key_down(); /*PCF8591*/ void Pcf8591SendByte(unsigned char channel); unsigned char Pcf8591ReadByte();/* 函 数 名 : main* 函数功能 : 主函数* 输 入 : 无* 输 出 : 无*/void main() unsigned int adNum;float value;LED_RED=0;LED_GREEN=0;num = At24c02Read(2);Ds1302Init(); while(1) Pcf8591SendByte(0); /发送电位器转换命令 adNum = Pcf8591ReadByte(); /将转换结果读走value = adNum / 2.55 ; if(adNum99) adNum=99;if(adNumnum) RELAY=1; fengmingqi=1; else RELAY=0;fengmingqi=0; Ds1302ReadTime();Key_down();DisplayData0 = DIG_CODETIME2/16;/时DisplayData1 = DIG_CODETIME2&0x0f; DisplayData2 = 0x40;DisplayData3 = DIG_CODETIME1/16;/分DisplayData4 = DIG_CODETIME1&0x0f;DisplayData5 = 0x00;DisplayData6 = DIG_CODEadNum/10;DisplayData7 = DIG_CODEadNum%10;table0=0x40;table1=0x40;table2=0x40;table3=0x40;table4=0x40;table5=0x40;table6=DIG_CODEnum/10;table7=DIG_CODEnum%10; DigDisplay();/* 按键*/void Key_down() uchar n=0; if(S7=0) Delay10ms(1); if(S7=0) if(flag_mode=0) flag_mode=1; else flag_mode=0; while(n50)&(S7=0) Delay10ms(1); n+; n=0;if(flag_mode) /手动模式 LED_RED=1; LED_GREEN=0; if(S6=0) Delay10ms(1);if(S6=0) fengmingqi=fengmingqi;while(n50)&(S6=0) Delay10ms(1); n+;n=0; if(S5=0) Delay10ms(1);if(S5=0) RELAY=0; /打开灌溉系统while(n50)&(S5=0) Delay10ms(1); n+;n=0; if(S4=0) Delay10ms(1);if(S4=0) RELAY=1; /关闭灌溉系统 while(nnum) RELAY=1; fengmingqi=1; else/自动模式 LED_RED=0;LED_GREEN=1; if(S6=0) Delay10ms(1);if(S6=0) issetting=issetting;while(n50)&(S6=0) Delay10ms(1); n+;n=0; if(issetting) if(S5=0) Delay10ms(1);if(S5=0) if(num99) num+;while(n0) num-;while(nnum) RELAY=1; fengmingqi=1;else RELAY=0; fengmingqi=0; /* 函 数 名 : DigDisplay* 函数功能 : 使用数码管显示* 输 入 : 无* 输 出 : 无*/void DigDisplay()unsigned char i;unsigned int j;for(i=0;i0;c-) for(b=38;b0;b-) for(a=130;a0;a-); 三、 系统说明手册功能简述：要求“模拟智能灌溉系统”能够实现土壤湿度测量、土壤湿度和时间显示、湿度阈值设定及存储等基本功能。通过电位器Rb2输出电压信号，模拟湿度传感器输出信号，再通过AD采集完成湿度测量功能；通过DS1302芯片提供时间信息；通过按键完成灌溉系统控制和湿度阈值调整功能，通过LED完成系统工作状态指示功能。系统硬件电路主要由单片机控制电路、显示单元、ADC采集单元、RTC单元、EEPROM存储单元、继电器控制电路及报警输出电路组成，系统框图如图1所示：1. 系统工作及初始化状态说明1.1、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；1.2、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；1.3、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；1.4、灌溉设备打开或关闭通过继电器工作状态模拟。2. 数码管单元“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、秒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。3. 报警输出单元系统工作于手动工作状态下时，若当前湿度低于湿度阈值，蜂鸣器发出提示音，并可通过按键S6关闭提醒功能。4. 功能按键4.1、按键S7设定为系统工作状态切换按键；4.2、手动工作状态下按键S6、S5、S4功能设定如下：按下S6关闭蜂鸣器提醒功能，再次按下S6打开蜂鸣器提醒功能,如此循环；S5功能设定为打开灌溉系统；S4功能设定为关闭灌溉系统。4.3、自动工作状态下按键S6、S5、S4功能设定如下：S6功能设定为湿度阈值调整按键，按下S6后，进入湿度阈值调整界面(如图3所示)，此时按下