AT89C51基于单片机智能浇花系统设计说明

1、1.绪论11.1 系统工作原理 11.2 系统模块 11.3系统操作界面及其操作过程 11.3.1系统操作过程2. 部件的选择22.1 芯片的选择 22.2 继电器的选择 22.3 阀门的选择 22.3.1 电磁阀的选择3. 硬件设计23.1 设备的结构 23.1.1 中央处理单元 23.1.2 LED显示部分 33.1.3 电磁阀部分 33.1.4按键部分 33.1.5 指示灯部分 33.2 总电路设计图 33.3 AT89C51单片机电路 43.4 晶振电路 53.5 复位电路 53.6 按键电路 73.9 LED显示电路 73.10 电磁阀电路 94. 软件设计4.1系统组成4.2消抖流

2、程及程序4.3总流程及程序4.4按键处理总流程及程序4.5工作中的处理流程.5. 结论.9.9 1016 12 13 14 15参考文献AT89C51基于单片机智能浇花系统设计摘要：本设计是通过 AT89C51单片机采用汇编语言进行编程， 在LED液晶屏上实现小时， 分，秒的显示；并利用单片机来实现计时，定时功能，同时通过7个按键开关和3个指示灯来实现参数设置和调节功能、浇花间隔时间的设定、浇水持续时间的设定、单片机对电磁阀的 自动控制。根据用户设定的时间顺利的完成浇花任务。关键词：单片机，控制，显示，电磁阀1.绪论1.1系统工作原理自动浇花系统的设计，其主要执行装置是一个电磁阀门，其一端连接

3、水管， 另外一端连接外置的水管作为浇水口，浇水的水量主要由单片机控制。设备主要 是通过控制浇水的时间间隔和浇水的持续时间来控制浇水量的。1.2系统模块系统主要是由单片机、电源、按键、显示、指示灯、复位电路、电机模块等 组成。复位电路模电机模块7按键模块图1.2系统操作界面1.3.1系统操作过程注：用上图中的数字编号代替相关按键A：放置设备，接上水管（注意：保证不漏水），插上插头。B：按下按键4,接通电源，指示灯1亮起（只要电源保持接通则指示灯时刻 保持亮起）。C:按下按键5,显像管显像数字全部置为初始值（即上次设置的时间）。同 时指示灯2亮起，可以对设备工作的时间间隔进行设定。D:利用按键8、

4、9、10对设备工作的时间间隔进行设定和调节。E:设定完时间间隔后，利用按键7（可以反复按按键7来切换指示灯2和指 示灯3）将指示灯2切换到指示灯3,即可以对设备工作的持续时间进行设定了。F:同上对设备工作持续时间进行设定。G:设备工作时间设定完成后，按下按键 7则设备开始工作。2. 部件的选择2.1芯片的选择AT89C51单片机是Atmel公司推出的一款产品，一般小芯片的价格都比较低，同样AT89C51作为一款小芯片产品其价格相对而言较为便宜，并且其与MCS-51系列兼容行很好，所以本系统决定采用 AT89C51 乍为芯片。2.2继电器的选择设备在设计过程中需要一个继电器来控制电磁阀的工作。由

5、于需要工作电压 在5V左右，而且能保证成本相对而言比较低。所以选择了型号为JZC-36F的继电器，其工作电压在4V45V之间，而且在市场上的价格为 4元左右。2.3阀门的选择由于本设备采用单片机控制，并且电磁阀是由开关信号控制的，与单片机控 制电路连接十分的方便，所以决定采用电磁阀作为阀门。2.3.1 电磁阀的选择由于直动式电磁阀结构较为简单，动作可靠，而且设备需要在断电条件下铁 芯始终保持在关闭状态，所以选用常闭型的直动式电磁阀。具体为YCSM3系列的二位二通直动式电磁阀（常闭型）。3. 硬件设计3.1设备的结构整个自动浇花设备的结构可以分为 5大部分：中央处理单元（CPU），LED显示 部

6、分,电磁阀部分，按键部分，指示灯部分等。3.1.1中央处理单元CPU选用AT89C51用其来对整个系统进行控制：（1）用其来控制整个LED显示器的显示；（2） 根据按键的输入做出正确的计算并传输到LED显示器上从而实现时间 的调整设定；（3）接受时间芯片DS1302的定时数据；（4）实现电磁阀的控制，从而使设备一切工作顺利进行；3.1.2 LED 显示部分作为设备的显示器，此设备部分应该根据单片机的控制正确的做出显示， 从而使整个设备处于正常的工作状态。3.1.3 电磁阀部分电磁阀部分是本设备的执行设备，是本设备顺利执行工作的必要部分。3.1.4按键部分它是整个系统中比较简单的部分，根据功能要

7、求，本系统共需7个按键，除了电源按键和复位按键以外还有 5个按键位于按键部分，分别是切换按键，上调 按键，下调按键，左右调节按键，工作按键。3.1.5指示灯部分整个系统中最简单的部分，主要有三个只是灯，除了一个电源指示灯外还有2 个指示灯，分别用于设定时间间隔和持续时间。3.2总电路设计图图4.1 总电路根据如图4.1所示的总电路主要由：晶振电路,复位电路，按键设置电路，LED 显示电路，电磁阀电路，以及电源电路等几个部分。通过这几个分电路的分工合作，能够使得系统具有显示功能，并且具备键盘调整功能，同时能够对电磁阀进 行有效的控制。从而使设备顺利的进行工作。3.3 AT89C51单片机电路1T

8、-P11 pH pbPMP15P1.0P1.1Pl.2Pl.3Pl.4PI 5FlPl 7(ADO)PO.O (AD1JP0.1 (AB2)P0.2 (AD3)P0J (AIM)P(U (AD)Ptl目 (AD6)P0 6 (AD形PU 了；9 POD：a po i7 P02P031?U1918P12(NTD)P3.5(T1)P34-70)XTALSdjq P3 7.MQ&C( P3.6(WKitAE)P2.0(A5)P|l(A1G)P2.2(A11JP2J(A12)P2.4A1P2、(A14)P2.6(A15JP2.7vccGHD(RXD)P3.0(IXD)P3.:ALEiVROGTsen3

9、5 PQ-1% PUr32沖21 P2QP21P25AT89C512040图4.2 单片机电路AT89C5单片机的RST引脚连接复位电路，P2.7引脚连接电磁阀电路，P1.0 P1.7引脚连接按键电路，XTAL1和 XTAL2引脚连接晶振电路，P2.0和P2.1弓|脚连 接指示灯电路，P2.5P2.7引脚连接放大电路从而和 P0.0P0.7引脚一起控制 LED显示电路。3.6按键电路图4.3 晶振电路AT89C51单片机芯片部设有一个反相放大器所构成的振荡器，XTAL1和XTAL2分别为振荡电路的输入端和输出端。在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，部振荡电路就产生自激振荡。定时元件常常

10、是用石英晶体和电容组成的并联谐振回 路。系统选择了 12MHZ勺晶振片，两个30Pfd额电容C6和C7。上电复位电路VC.12尹LJr1R图b:按键复位电路图4.4 AT89C51单片机的复位电路本设计采用的复位电路包括两个方面：上电复位电路（图 a）,按键复位电路 （图 b）。a：上电复位电路：它是利用电容充电来实现复位的。在接电瞬间，RST引脚端的电位与Vcc端相同，但是随着充电电流的减少，RST端的电位逐渐下降。只要 保证RST端为高电压的时间大于两个机器周期时，系统自动能实现正常复位。b:按键复位电路：当要系统自动复位时，只需要按住 S8按键，此时电源Vcc 经过电阻R1,R2分压，并

11、且在RST端产生一个复位的高电平。同样，只要保证 RST 端保持高电压的时间大于两个机器周期时，系统自动能实现正常复位。图4.5 按键电路系统采用非编码键盘，按键电路主要由5个按键组成，分别是S2-工作按键; S3-切换按键；S4-左右调节按键；S5- “ +”调节按键；S6- “ - ”调节按 键，本系统采用独立式的按键形式。按照上图的电路连接方法，判断是否有键按 下的方法是：查询哪一根接按键的I/O接口线为低电平，如果是低电平则说明这个接口线连接的按键处于按下状态。相反，若为高电平则说明按键处于非按下状 态03.9 LED显示电路图4.8 LED显示电路系统采用两个LED7段发光显示器Dp

12、y Amber-CA Dpy Amber-CA是共阳 极的LED显示器，其两个AA端接高电平。处于工作状态的数码管，其显示情况由单片机的 P0.0P0.7八个接线口决 定，其八个口分别连接着数码管的八个段。例如要在数码管 DS1中显示1,而数码 管DS2处于非工作状态，则需要将 P2.6接线口置为1, P2.5接线口置为0,并且 使P0.1和P0.2接线口置为1,而P0.0,P0.3P0.7接线口置为0.7段字形码表：（由于系统只需要显示09十个数字，所以只列出了十个）显示字符共阴极字型码共阳极字型码03FHC0H106HF9H25BHA4H34FHB0H466H99H56DH92H67DH8

13、2H707HF8H87FH80H96FH90H根据上面的7段字形码表可以进行编码，从而控制数码管的显示3.10电磁阀电路图4.9 电磁阀电路如上图所示Q3为一个PNP三极管，D1为普通二极管，K1为JZC-36F继电 器，M电动机符号来表示电磁阀。在继电器失电的状态下，动合触电断开，动断触电闭合，当继电器得电后， 动合触电闭合，动断触电断开，利用继电器的触电开关作用可以控制设备或者传 送逻辑电平信号。在本次系统设计中选用了动合触电开关，使继电器在失电状态 下保持断开的状态，然而在得电的状态下保持闭合状态。即当Q3基极得到一个高电平则继电器开关立即闭合，在处于低电平时继电器开关保持断开状态。当继

14、电器的开关闭合时，电磁阀处于一个通路的状态下，则电磁阀开始工 作，设备开始浇水。当继电器的开关断开时，电磁阀处于一个断路的状态下，则 电磁阀不工作，设备也不工作。4.软件设计4.1系统组成本系统共需要8个存储单元：1 :当指示灯一亮，数码管1选中时，经过“ +”，“- ”调节按键调节过的显 示数字存储与（41）H,其相应的P0值存储与（40） H。2 :当指示灯一亮起，数码管2选中时，经过“ +”，“- ”调节按键调节过的 显示数字存储与（61）H,其相应的PO值存储与（61）Ho3 :当指示灯二亮起，数码管1选中时，经过“ +”，“- ”调节按键调节过的 显示数字存储与（51）H,其相应的P

15、0值存储与（51） Ho4 :当指示灯二亮起，数码管2选中时，经过“ +”，“- ”调节按键调节过的显示数字存储与（71）H,其相应的P0值存储与（71） Ho引脚功能程序入口地址标功能程元器件（接口）元器件代号号序P1.1P11PROM11S6-调节按键P1.2P12PROM12S5+调节按键P1.3P13PROM13S4左右调节按键P1.4P14PROM14S3切换按键P1.5P15PROM15S2工作按键P2.0P20DS1指示灯一P2.1P21DS2指示灯二P2.5P25DS02数码管2P2.6P26DS01数码管1P2.7P27B1电磁阀P0.0P01a数码管a 口P0.1P01b数

16、码管b 口P0.2P02c数码管c 口P0.3P03d数码管d 口P0.4P04e数码管e 口P0.5P05f数码管f 口P0.6P06g数码管g 口P0.7P07dp数码管dp 口4.2消抖流程及程序为了确保CPU寸一次按键动作只确定一次，系统采用软件消除抖动的方法。 具体为：若CPU佥测到有键按下时，先执行一段延时程序后再检测此按键，若仍 为按下状态，则cpiM为此按键确实按下。同样，在键从按下到再次松开时，若 CPU检测到有键松开，并在延时一段时间后仍检测到键在松开状态， 则认为此键确实松开了BA初始化CKF1读键盘用延时程序确定键是否按下按键处理图5.1消抖流程以扫描按键S6（其连接引

17、脚P1.1）为例，用软件解决消抖问题; 程序：START: MOV A, #OFFH;输入时先置P1 口全为1MOV P1, A;键状态输入；1号按键按下转P11标号地址MOV A, P1JNB ACC.1, P11JNB ACC.2, P12JNB ACC.3, P13无键按下，返回;延迟，从而消除抖动JNB ACC.4, P14 JNB ACC.5, P15 SJMP STARTP11: LCALL DELAY LCALL DELAYJNB ACC.1, PROM11;再次判断键是否按下，避免抖动引起的错按LJMP STARTPROM11:LJMP START;S6按键的确按下，进行S6按

18、键处理注：P11为S6功能程序入口地址标号；PR0M1为按键S6的按键功能程序, 这边省略。上电4.3开关复位按下初始化读键盘键盘处理图5.2 总流程当电源开关按下，系统上电；当复位开关，系统恢复初始值。系统初始状态：电磁阀不工作；指示灯一亮起；指示灯二灭掉；数码管1选中，显示为“ 0” 数码管2不选中，不显示；相应的程序为：MAIN: MOV 30H, #00H ； (30H)单元主要是为了处理按键5、按键6的加 减问题MOV 40H, #OOH；本系统中所需的8个单元在初始状态下全部赋值为00HMOV 41H, #OOHMOV 50H, #OOHMOV 51H, #OOHMOV 60H,

19、#OOHMOV 61H, #OOHMOV 70H, #OOHMOV 71H, #OOHSETB P2.7SETB P2.0CLR P2.1CLR P2.6SETB P2.5MOV A, #C0HMOV P0, A;电磁阀不工作;指示灯一亮起；指示灯二不亮;数码管1选中;数码管2不选中;数码管显示为“ 0”4.4按键处理总流程及程序图5.3按键处理总流程 以扫描按键S6（其连接引脚P1.1）为例，用软件说明总流程 程序：START: MOV A, #OFFHMOV P1, AMOV A, P1JNB ACC.1, P11JNB ACC.2, P12JNB ACC.3, P13JNB ACC.4,

20、 P14JNB ACC.5, P15SJMP STARTP11: LCALL DELAYLCALL DELAYJNB ACC.1, WORKOOLJMP STARTWORK00: JNB P2.7 LOOP00 ;判断是否处于电磁阀工作状态LJMP PROM11LOOP00: JNB ACC.5 STOP00判断是否按下的键为按键 5 （即工作按键），如 果是则跳到STOP00LJMP START ;如果不是按键5则返回START表明在电磁阀工 作中，按其他的设置键无效。STOP00: SETB P2.7;停止电磁阀工作，因为在工作状态下按下工作按键表示停止工作。LJMP START注：P11

21、为S6功能程序入口地址标号；PROM1为按键S6的按键功能程序， 这边4.5工作中的处理流程分别从（41） H，（61）H中取值图5.8工作中时间间隔的处理流程5.结论通过对智能浇花系统的设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，理论和实 际的结合锻炼了我综合运用所学的专业基础知识来解决实际工程问题的能力，同 时也提高我查阅文献资料、设计手册以及电脑制图等专业能力水平，而且通过对 整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼在我的设计中也许还有好多不足的地方，但是正是这些不足才给了我们研究 单片机的巨大动力，只有发现问题，面对问题，才有可能解决问题，不足和遗憾 不会给我打

22、击只会更好的鞭策我前行，今后我会更加关注这些新技术新设备，并 争取尽快的掌握这些先进的技术知识，更好的为自己努力，为自己奋斗。致谢在本次论文设计过程中，怀志老师对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导，使我得以最终完成毕业论文设计。在学习中，老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及 侮人不倦的师者风是我终生学习的楷模，老师们的高深精湛的造诣与严谨求实的 治学精神，将永远激励着我。这三年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此， 谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答 辩的各位老师表示

23、感谢。参考文献1 克中.磁力驱动技术与设备，北京：化学工业,2003.2 林伸茂.8051单片机彻底研究,北京：中国电力,2007.3 Mackenzie.8051微控制器，北京：清华大学,2005.4 周志敏，纪爱华丄CD背光驱动电路与应用实例，北京：人民邮电,2009.5 俊喜丄CD驱动电路、驱动程序与典型应用，北京：人民邮电,2009. 明赐东调节阀的应用，北京：化学工业,2006.7 毛兴武.新一代绿色光源LED及其应用技术，北京：人民邮电,2008.8 蔡振江.单片机原理及应用，北京：电子工业,2008.9 周志敏，纪爱华，周纪海丄ED驱动电路设计实例，北京：电子工业,2008.10 王慧.计算机控制系统，北京:化学工业,2005.11 Steve James. 5x7 LED Matrix Display with Z8 Encore, Zilog.l nc, 2007.12 Riheb Wislati, Helmut Haase. Design and Simulation of an