【家用智能浇花系统设计11000字（论文）】

PAGEII家用智能浇花系统设计如今，养花已成为许多人的爱好之一，但人们却非常担心浇花的问题。目前市场上各种花卉浇灌设备虽然琳琅满目，但或多或少都存在一些缺陷。为了解决这一问题，本文设计了一种操作简单，易于使用，设计成本低的家用智能花卉浇灌系统。本系统采用STC89C52作为主控芯片，外接电源供电。通过按键输入设置参数。采用Yl-69型土壤湿度传感器和DHT11型温湿度传感器作为检测装置，实时采集盆栽土壤温度和环境温度信息，通过AD模数转换器转换后得出检测值，以LCD1602液晶显示器作为显示装置，显示设定值和检测值，同时将检测值与设定值进行比较，判断是否需要浇水，然后输出控制信号，控制继电器的动作，从而控制蜂鸣器报警装置和水泵浇水装置的开关，合理浇灌盆栽，实现智能浇水。关键词：STC89C52；智能浇花；传感器25026摘要 I9055目录 III146401绪论 -1-39801.1设计背景 -1-59491.2国内外研究现状 -1-105732系统功能要求及基本工作原理 -3-233902.1功能要求 -3-85372.2基本工作原理 -3-153733系统硬件选择 -4-252043.1STC89C52单片机 -4-57353.2YL-69土壤湿度传感器 -5-94813.2.1YL-69土壤湿度传感器的使用 -5-230133.2.2YL-69工作原理 -6-144613.3DHT11温湿度传感器 -7-17583.4ADC0832模数转换器 -8-307643.5LCD1602液晶显示器 -9-322853.5.1LCD1602显示原理 -9-207803.5.2LCD1602的指令 -9-46163.6电磁继电器 -11-100593.6.1电磁继电器工作原理 -11-36323.7电磁阀 -13-68863.7.1电磁阀的工作原理 -13-205523.8三极管 -14-323903.8.1三极管的工作原理 -14-96753.8.2三极管的放大原理 -15-6243.8.3三极管的参数 -15-317063.8.4三极管的结构类型 -16-34523.8.5三极管的封装形式和管脚识别 -16-69473.8.6三极管的作用 -16-138174系统各部分设计 -17-142764.1单片机控制模块 -17-88114.1.1复位电路 -17-75644.1.2晶振电路 -18-64914.2土壤湿度检测模块 -19-171624.3空气温度检测模块 -20-1524.4液晶显示模块 -21-87764.5报警器模块 -22-203824.6按键输入模块 -23-276824.7浇水电路模块 -24-220024.8电源供电模块 -25-50205系统总体设计 -27-321895.1系统主程序流程图 -27-226955.2系统总电路图 -28-132986结论 -29-30249参考文献 -30-PAGE5-1.1设计背景近年来，随着我国社会经济的不断改革、进步和发展，人民群众对生活质量的要求大大提高，实现人民美好生活的迫切需要与日俱增。在书桌上摆放盆栽或在家里种花，已逐渐成为人们追求美好生活的方式之一。如今，越来越多的年轻人开始喜欢用花卉栽培来保护和改善自己的生存环境。种花已成为许多年轻人的重要爱好。人们可以在家里种花养花，享受身心，陶冶情操，为生活环境增添一抹亮色和活力。花草还能改善室内环境，有利于人们的身心健康。植物的生长离不开水分，许多花卉对水分有着强烈的需求，特别是在花卉的开花期，缺水会严重影响花卉的数量和质量，严重缺水甚至会导致植物的死亡。另外，一些植物对土壤水分的控制有严格的要求，过量的浇水会大幅度增大土壤的湿度，从而导致这些植物的根部腐烂，严重影响它们的正常健康生长和发育。这不仅是个人的经济损失，也是以花盆为精神寄托者的精神损失。对于花草的浇水管理是一项非常复杂的工作，而且许多花草对土壤水分的要求不同，人工控制也很难保证土壤水分适宜，往往造成水量不足或浇水时间过少，并会导致大量的水资源被浪费。当今社会，生活节奏越来越快。人们总是忙于学习或工作，可能没有时间照料他们种植的花草。有时，由于出差、旅游等原因，植物长期无人看管，导致植物枯萎甚至死亡。为了有效地解决这些问题，人们发明了各种自动浇花系统。目前，我国市场上虽然有各种自动控制浇花系统，但许多自动浇花装置仍存在许多缺陷。一些自动浇花装置其实并不可行，缺乏严谨的设计机制。还有一些刹车控制洒水装置，虽然功能多，但其价格太高，而对于一般家庭来说，过于复杂的操作和太多的功能是没有必要的。目前我国市场上现有的自动控制浇花设备要么过于简单，功能不完善，要么设计不完善，不如人们所期望的方便、高效，要么由于增加了许多不必要的工具和功能而变得过于昂贵。1.2国内外研究现状上世纪70年代初，世界上第一个比特微处理器诞生于英特尔。在接下来的几年里，微处理器技术不断发展。从此，微处理器和微型计算机时代被广泛应用于各个领域。智能花卉浇灌系统是在这一时期诞生的一种方便的园艺产品，在国外应用广泛，但价格昂贵。例如，以色列灌溉行业的监控系同时具有许多不同的灌溉程序，每次灌溉的开始时间可以根据日期进行调整，对人类来说很方便。法国一家专门从事农业研究的公司研发了一种智能洒水装置，该装置由一定的水压传感器驱动，大大提高了施肥和喷洒农药浓度的精度。上世纪90年代末，智能花卉浇灌系统开始进入中国市场。直到十多年前，我们使用的自动控制浇水装置都是直接从国外进口的，价格非常昂贵，而且多用于各种园林、农场等地区。然而，随着我国现代经济和科技的发展，各种智能化的花卉浇灌设备也随之发展起来。目前市场上的各种自动控制浇花装置大多采用虹吸原理，利用液位差进行渗透。这样浇花的过程只能保证花卉本身不会因为水资源短缺而死亡，但也有以下两个缺点:一是不能及时确定植物的实际需水量，容易导致浇水过少或过多，也会导致水资源的浪费。二是雨天过多浇水可能使土壤相对湿度超标，导致植物根部腐烂，严重影响植物的正常健康生长。还有一些智能花卉浇水控制系统，可以设定每次浇水的时间和持续时间，并自动完成用户每天设定的浇水操作，类似于大型花卉基地的浇水系统。与上述方法类似，当植物需要浇水时，不需要浇水。该智能浇花装置控制方式单一，不同植物的需水量和浇花时间没有差异，不能根据不同植物的生长需要自动调节。同时浇灌各种植物，浪费水资源，不利于植物生长。因此，本文在分析和总结目前花卉浇灌设备市场销售状况及应用中存在的一些问题的基础上，改进和设计了一种新型的家用智能花卉浇灌系统，以更好地满足现代花卉种植者的需求。2.1功能要求为满足现代社会中养花人的家用需要，本系统需要实现以下功能:1.利用土壤湿度传感器，实时检测植物所在的土壤湿度数据;2.通过温度传感器，实时检测植物生长的空气环境温度数据;3.通过按键输入模块，输入所栽培植物生长所需的温湿度设定值区间;4.通过液晶显示模块显示系统测得的温度和湿度以及实时温度和湿度设定值;5.实时调节土壤水分，当土壤水分低于设定范围的下限时，可以自动启动水泵进行浇水;6.当浇水完成(即实时土壤湿度达到设定土壤湿度区间上限时)，能够自动关闭水泵停止浇水;7.当实时温度高于设定温度时，能够自动浇水降温。2.2基本工作原理本系统以STC89C52为核心。。YL-69土壤湿度传感器采集植物所生长的土壤的湿度信息并将其传输到ADC0832模数转换器，DHT11温湿度传感器收集植物所在空气环境的温度信息，ADC0832模数转换器将传感器测得的模拟信号转换为数字信号并将其发送到单片机;根据设定值判断是否需要浇水;LCD1602液晶显示器用于实时显示土壤湿度和气温值。用户可以通过按键输入模块，根据天气情况和花卉的不同需水量，调整浇水时间和浇水量的报警值，保证浇水系统的正确运行。当检测到的空气温度大于设定的报警值时，报警启动水泵进行洒水;当检测到土壤含水量低于报警值时，启动水泵进行浇水。系统总体设计框图如图2-1所示。图2-1系统总体设计框图3.1STC89C52单片机STC89C52由STC公司生产。STC89C52是一种高性能、低能耗的CMOS8位微控制器。虽然STC89C52采用了传统的MCS-51内核，但它的许多新功能是其他51单片机所不具备的。STC89C52的最高工作频率为35MHz，可选择6T或12t。STC89C52具有8位CPU，为嵌入式控制应用系统提供了多种高效的解决方案。STC89C52具有以下功能：8k字节Flash；512字节RAM；32位I/O口线；看门狗定时器；内置4KBEEPROMMAX810复位电路；3个16位的定时器/计数器；4个外部中断；一个7向量4级中断结构全双工串行口。其引脚图如图3-1所示，实物图如图3-2所示。图3-1STC89C52引脚图图3-2STC89C52实物图3.2YL-69土壤湿度传感器土壤湿度传感器包括一个由不锈钢制成的探针和一个具有防水功能的探头。在运行中，土壤湿度传感器可以长时间埋在土壤和大坝中，主要负责检测固定点并实时测量表层和深层土壤湿度。YL-69土壤湿度传感器与数据收集器一起使用，可用于土壤湿度检测，并可作为定点水分检测工具或农业灌溉和森林保护中的流动测量工具，以测量土壤的体积含水量。YL-69是一种简单的土壤湿度传感器，其主要原理是使用对湿度敏感的冷凝器。随着周围湿度的变化，对湿度敏感的冷凝器所在的环境将发生变化，并且湿度中的湿度将增加。电容器的精确变化电容值发生变化，并且电容值与湿度值成正比。由于湿度敏感电容器本身具有高灵敏度，快速响应速度和小滞后特性，因此可以轻松地使其小型化和集成化。。3.2.1YL-69土壤湿度传感器的使用1.电源:3.3V~5V2.获取湿度信息的方式(2种可同时使用):(1)由YL-69土壤湿度传感器的D0引脚获取湿度信息:通过电位器调节控制相应阈值，湿度低于设定值时，DO输出高电平，高于设定值时，DO输出低电平。。(这种方式多应用于湿度阈值控制开关)(2)由YL-69土壤湿度传感器的A0引脚获取湿度信息:可以获得湿度数据的模拟量，更加精确。(多用于湿度值的实时显示)本设计采用的获取湿度信息方式为第二种，即由YL-69土壤湿度传感器的A0引脚获取湿度信息。3.2.2YL-69工作原理YL-69土壤湿度传感器中电压比较器采用LM393芯片，模块中电位器是用于土壤湿度的阈值调节。当土壤湿度低于设定值时，DO输出高电平，该模块提示灯灭；当土壤湿度高于设定值时，DO输出低电平，模块提示灯亮；顺时针调节，LM393的反向输入端输入电压越高，较低的湿度环境，模块即可输出低电平，模块灯亮；即向右旋转，增加模块的灵敏度。逆时针调节，LM393的反向输入端输入电压越低，较高的湿度环境，模块才能输出低电平，模块灯亮。即为了让LM393电压比较器输出低电平，需要反向输入端电压大于正向输入端电压，而反向输入端电压已经通过电位器调低了（对应分压也变低了），那么只能将正向输入端的电压调的更低，只有湿度更大的情况下，正向输入端的电压才更低，所以将土壤湿度传感器向水中插入更深入才能触发模块的LED输出指示灯点亮。其原理图如图3-3所示。图3-3YL-69土壤湿度传感器原理图图3-4YL-69土壤湿度传感器实物图3.3DHT11温湿度传感器 DHT11是一款有已校准数字信号输出的温湿度传感器。其精度湿度为+-5%RH，温度为+-2℃，它的湿度量程为20-90%RH，温度量程为0~50℃。DHT11数字温湿度传感器具有极高的可靠性和优越的长期稳定性。DHT11温湿度传感器由一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件组成，使用时将其连接在8位单片机上。该传感器品质卓越、响应快速、抗干扰能力强、性价比极高。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。DHT11温湿度传感器使用单电缆串行接口轻松方便地集成系统。图3-5DHT11实物图3.4ADC0832模数转换器ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片。ADC0832模数转换器的最高分辨可以达到256级，适用于一般模拟量转换要求。由于转换器的内部电源输入和参考电压的多路复用，芯片的模拟电压输入介于0〜5V之间，芯片的转换时间仅为32μS。ADC0832模数转换器具有双倍数据输出，可用作数据验证，从而减少数据方面的误差，转换速度快，稳定性强。独立的芯片使能输入使多设备连接和处理器控制更加容易。通过DI数据输入端子，可以轻松实现通道功能选择。图3-6ADC0832引脚图图3-7ADC0832实物图3.5LCD1602液晶显示器 LCD1602液晶显示器是目前广泛应用的一种字符型液晶显示模块。它是由字符型液晶显示屏（LCD）、控制驱动主电路HD44780及其扩展驱动电路HD44100，以及少量电阻、电容元件和结构件等装配在PCB板上而组成。LCD1602是一种工业字符型液晶，能够同时显示16x2即32个字符。3.5.1LCD1602显示原理LCD1602液晶显示器的原理是利用液晶的电光特性，把电信号转换成可见的字符，图像等信号，以便在通电时进行显示。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，在字符和行间距中起作用。因此，间隙效果不能很好地显示图形(使用特殊CGRAM时显示效果不好)。1602LCD表示所显示的内容为16X2，即可以显示两行16个字符的LCD模块(字符和显示编号)。市场上大多数字符LCD均基于HD44780LCD芯片。3.5.2LCD1602的指令表3-1为LCD1602的指令集。表3-1LCD1602指令集图3-8LCD1602液晶显示器实物图3.6电磁继电器继电器是一种电气控制装置。当输入量（励磁量）的变化满足规定的要求时，使输出电路中的受控量按预定的步进变化的电器。它在控制系统（也称为输入电路）和受控系统（也称为输出电路）之间具有交互关系。它通常用于自动控制电路中，实际上是一种用小电流控制大电流运行的“自动开关”。因此，它在电路中起着自动调节、安全保护和转换电路的作用。继电器是一种具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通信、自动控制、机电一体化和电力电子设备中。在控制电路中用的继电器大多数是电磁式继电器。电磁式继电器具有结构简单，控制电路中使用的大多数继电器都是电磁继电器。电磁继电器结构简单，价格低廉，使用维护方便，触点容量小(通常小于SA)，触点数量大，主辅之间没有区别，无灭弧装置，体积小，快速而精确地移动。并控制精确，可靠等它们广泛用于低压控制系统。3.6.1电磁继电器工作原理电磁继电器的基本结构和工作原理与接触器相似，主要包括电磁机构和触点。在一个弹簧的线圈两端附近加上一定的吸动电压或者通入一定的吸动电流，产生一定的吸动性电磁力，当这个吸动性的电磁力超过了对弹簧的弹力时，则吸动衔接铁从而让常开、常闭的接点运动;所以当连接线圈的电压降低或者是电流减少或者是消失时，衔铁就会被释放，接点就会复位。电磁继电器一般由铁芯、线圈、电枢、接触簧片等组成，只要在线圈两端施加一定的电压，一定的电流就会流过线圈，产生电磁效应。将其拉向核心，这样就可以运行固定装置。电流触点和静态触点(通常为断开触点)被拉在一起心，这样就可以运行固定装置。电流触点和静态触点(通常为断开触点)被拉在一起。当线圈断电时，电磁吸引力将消失，电枢弹簧将在反作用力的作用下返回其原始位置，使动触点与原来的静触点(常闭触点)释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开常闭”触点，可区分为：继电器线圈未通电时处于断开状态的静态触点称为“常开触点”；处于导通状态的静态触点称为“常闭触点”。继电器一般有两个电路，低压控制电路和高压工作电路。继电器的线圈和端子是离散的、互补的。继电器的触点相当于电路的开关。图3-9电磁继电器原理图。图3-9电磁继电器原理图图3-10电磁继电器实物图3.7电磁阀电磁阀是由电磁力控制的工业装置。它是自动化技术的基本组成部分，专门用于操纵和控制各种流体运动。属于执行机构，不限于液压和气动。电磁阀主要用于工业控制系统中调节介质的运动方向、流量、扭矩等参数。电磁阀可与各种电路配合控制，保证控制精度和灵活性。电磁阀有很多种，不同类型的电磁阀可以在每个控制装置的不同位置起作用，最常见的有单向阀、安全控制阀、方向控制阀、高速控制阀。3.7.1电磁阀的工作原理电磁阀中有一个封闭的腔室。不同位置有通孔。每个孔与不同的油管相连。腔体两侧有两个电磁铁，腔体中间有一个活塞。当磁铁线圈通电时，阀体将被吸引到哪一侧。通过控制阀体的运动，可以打开或关闭不同的放油孔。进油孔常开，液压油进入不同的放油管，通过油压推动油缸活塞，活塞带动活塞杆，活塞杆带动机构。这样，通过控制电磁铁的通断电流来控制机械运动。图3-11电磁阀实物图。图3-11电磁阀实物图3.8三极管三极管全称半导体三极管，又称双极晶体管、晶体三极管，是一种用于控制电流的半导体器件。三极管的作用是把小信号放大成大幅度的电信号，也可用作无触点开关。三极管是半导体的基本元件之一，具有放大电流的功能，是电子电路的核心元件之一。三极管是在半导体衬底上形成两个彼此非常接近的PN结。两个PN结将整个半导体分成三部分。中间部分是基极区，两侧是发射区和集电极区。有两种排列方式：PNP和NPN。3.8.1三极管的工作原理三极管按材料可分为锗管和硅管两种。每种材料可分为NPN和PNP晶体管，但目前最常见的是硅NPN和锗PNP晶体管（n表示负），n型晶体管在高纯硅中加入一些磷来取代一定量的硅原子，在电压的刺激下产生自由电子来导电，P表示阳性。硼原子的加入取代了一些硅原子产生大量的空穴，这更有利于导电。）除了电源极性不同外，其工作原理基本相同。以下仅介绍NPN硅管的电流放大原理。对于NPN晶体管，它是由两个n型半导体夹在一个p型半导体之间。在发射极区域和基极区域之间形成的PN结称为发射极结，而在集电极区域和基极区域之间形成的PN结称为集电极结。这三根引线分别称为发射极、基极和集电极。当点B的电位比点E的电位高几伏时，发射极结处于正偏压状态，而当点C的电位比点B的电位高几伏时，集电极结处于反向偏压状态，集电极电源EC高于基极电源EB。在制造三极管时，故意使发射极区中的多数载流子浓度高于基极区，并且基极区非常薄，必须严格控制杂质含量。这样，一旦电源打开，由于发射链路的正偏压。施主区域中的大多数载流子(电子)和基极区域中的大多数载流子(空穴)可以很容易地穿过发射极结而彼此到达，但是由于前者的浓度大于一秒，因此电流会流过发射极结基本上是称为发射极电子电流的电子电流。由于基极区非常薄，和集电极结的反向偏压，注入基极的大部分电子通过集电极结进入集电极区，形成集电极电流IC，只留下极少数电子（1-10%）在基极空穴中重新结合。重新组合的基孔由基极电源EB重新供电，从而形成基极电流IBO。根据电流连续性原理：Ie=Ib+Ic这意味着非常小的基极Ib由集电极的大Ic支撑，这就是所谓的电流放大，Ic和Ib保持一定的比例，即：β1=Ic/Ib其中:β1-称为直流放大，该集电极电流变化率△IC对基极电流的变化△IB是：β=△Ic/△Ib其中有一个称为β-电流的放大倍数。由于低频，β1与β差别不大，因此有时为了方便起见，两者并不完全相同，并且α1的值从100到100不等：α1=Ic/Ie(Ic和Ie为直流电路中电流的大小)其中:α1又称直流放大系数，一般用于共基配置的放大电路，描述发射极电流与集电极电流之间的关系为：α=ΔIc/ΔIe表达式中的α是公共基波电流AC的放大率。同样，当输入信号较小时，α和α1之间也没有太大差异。对于描述电流关系的两个放大倍数，有以下关系：三极管电流放大实际上是将集电极电流大的变化由基极电流小的变化来控制。三极管是一个电流放大器，但在实践中，三极管的电流放大往往通过一个电阻转化为电压放大。3.8.2三极管的放大原理1发射极将电子从发射极区域发射到基极区域。电源UB通过电阻器RB添加到发射极结。发射极结正向偏置。发射极区的大部分载流子（自由电子）不断地通过发射极结进入基极区，形成发射极电流即，同时基极区的大部分载流子也扩散到发射区，但由于大部分载流子的浓度远低于发射区的浓度，电流可以忽略不计，因此可以认为发射结主要是电子流。2.电子在基极区扩散，复合电子进入基极区后，电子首先集中在发射极结附近，逐渐形成电子浓度差。在浓度差的作用下，电子在基极区扩散到集电极结，被集电极结电场拉入集电极区，形成集电极电流IC。也有一小部分电子（因为基区很薄）与基区中的空穴复合。扩散电子流与复合电子流的比值决定了三极管的放大能力。3.在集电极区收集电子是因为在集电极结上施加了很大的反向电压。反向电压产生的电场力将阻止集电极区中的电子扩散到基极区，并将集电极结附近的电子拉到集电极区，从而形成主集电极电流ICN。此外，集电极中的少数载流子（空穴）将漂移并流入基极，形成反向饱和电流，用Icbo表示。它的值很小，但对温度很敏感。3.8.3三极管的参数1.特征频率。当F=fT时，晶体管完全失去其电流增益功能。倘若工作频率大于fT，则电路将无法维持常规工作。fT称为增益带宽的乘积，即fT=βfo。知道晶体管的实际工作频率fo和高频电流的放大效果，就可以得到频率特性fT。随着工作频率的增加，增益效应将减小。当=1时，fT也可以定义为频率。。2.电压/电流:通过这个参数，你可以指定电子管的电压和电流范围。3.hFE:电流放大率。4.PCM:最大允许的功率耗散。5.封装形式:指示管的形状。如果其他参数正确，则不同的封装将防止该组件插入电路板。3.8.4三极管的结构类型晶体三极管在半导体衬底上形成两个PN结，将整个半导体分为三部分，中间部分为基极区，两侧为发射极区和集电极区，分为PNP和NPN。发射极区和基极区之间的PN结称为发射极结，集电极区和基极区之间的PN结称为集电极结。基区很薄，发射区很厚，大量杂质集中。PNP晶体管的发射极区域发射与电流方向相反的空穴，因此发射极箭头指向内部；NPN晶体管的发射极区域“发射”自由电子，这与电流方向相反，因此发射极箭头指出。发射极的箭头也指向正向电压下PN结的导通方向。硅和锗晶体管都有PNP和NPN类型。3.8.5三极管的封装形式和管脚识别一般的三极管封装是金属和塑料封装的两个主要类别，引脚排列较为整齐。调整底视图的位置，以使三个引脚形成等腰三角形的顶点，从左到右分别为e，b，c;对于塑料的低功率和中功率晶体管，如图所示，将平面朝自己的方向插入三个针脚，从左到右依次为e，b，c。中国的晶体管类型很多，其引脚布局也不相同。当不确定使用晶体管的引脚布置时，应进行测量以确定正确的引脚位置或查找三极管指令，以阐明三极管的特性以及相关的技术参数和信息。3.8.6三极管的作用三极管具有电流增益效应，可以利用这个特点将集电极电流大的变化由基极电流小的变化来控制。这是晶体管最基本和最重要的特征。设ΔIc/ΔIb，称为晶体三极管的电流增益，用符号"β"表示。对于一个给定的晶体管来说，电流增益是一个恒定值，但在晶体管工作期间，随着基极电流的变化，电流增益也会略有变化。4.1单片机控制模块该系统以STC89C52微控制器为基础。当智能灌溉系统启动时，微控制器会实时将传感器收集的温度和湿度值与用户设置的灌溉阈值进行比较。如果低于阈值下限，则发出控制信号，继电器断开，水泵开始运行，系统开始洒水。如果高于阈值上限，微控制器也会发出控制信号，继电器闭合，系统停止洒水。单片机最小系统，或称最小应用系统，是指单片机能以最少的元件工作的系统。对于51系列单片机，最小系统一般包括：单片机、晶振电路和复位电路。图4-1是STC89C52单片机最小系统电路图。图4-1STC89C52单片机最小系统电路图。图4-1STC89C52单片机最小系统电路图4.1.1复位电路复位电路的用途：单片机的复位电路类似于计算机的重启部分。当电脑在使用中死机时，按重启按钮，电脑内部程序将从头开始执行。单片机也是如此。单片机系统在运行时，程序受到环境的干扰而失控。按复位按钮，内部程序自动从头开始执行。复位电路的工作原理:要复位51单片机，您只需要将高电平连接到引脚9，最后可以执行2US，那么这是如何工作的?在单片机系统中，打开系统电源后系统将重置一次，按下键后系统将重置，如果松开钥匙再按下，系统又会被复位。因此，在运行中的系统中，复位可以由开关的断开和关闭来控制。图4-2为复位电路。图4-2复位电路4.1.2晶振电路晶振是石英晶体振荡器的缩写，其在电气上等效于由电容器和电阻器并联然后与电容器串联组成的两端网络。在电气上，该网络具有两个谐振点，低频是串联谐振，而高频是并联谐振。由于晶体本身的特性，两个频率之间的距离非常近。在这个很窄的频率范围内，晶体相当于一个电感器，所以只要晶体的两端并联一个合适的电容，就会形成一个并联谐振电路。并联谐振电路和负反馈电路构成正弦波振荡电路。由于晶体振荡器相当于一个频率范围很窄的电感，即使其他元件的参数变化很大，振荡器的频率也不会有太大的变化。晶体振荡器有一个重要的参数，即负载电容值。晶体振荡器的额定谐振频率可通过选择负载电容等于负载电容的并联电容来获得。一般的晶体振荡器电路是在晶体的两端有一个反相放大器（注意放大器不是反相器），然后将两个电容器连接到晶体的两端，然后将每个电容器的另一端接地。串联的两个电容器的容量应等于负载电容。请注意，一般IC引脚有等效输入电容，这是不可忽视的。晶体的一般负载电容为15pF或12.5pF。如果考虑元件pin的等效输入电容，则最好采用两个22pf电容构成晶体振荡器电路。晶体振荡器是向单片机提供工作信号的脉冲。此脉冲是单片机的工作速度，如12m晶体振荡器。单片机的工作速度是每秒12米。当然，单片机的工作频率有一个范围，不要太大，一般24m不会上去，否则会不稳定。晶体和MCU引脚xtal0和引脚xtal1的振荡电路将产生谐波（即其他频率的不需要的波）。这种波形对电路影响不大，但会降低时钟振荡器的稳定性。为了电路的稳定性，ATMEL只建议在晶体的两个引脚上连接两个10pf-50pf陶瓷片电容器，以减少频率波对电路稳定性的影响，所以晶体的电容可以在10pf-50pf之间，没有计算公式。图4-3为晶振电路。图4-3晶振电路4.2土壤湿度检测模块土壤湿度检测系统的关键就是YL-69土壤水分传感器。YL-69湿度传感器能够直接埋在地下，适用于需要检测土壤湿度的各种环境，例如盆栽植物和苗圃。YL-69湿度传感器通过ADC0832模数转换器连接，将采集到的模拟A/D信号输出的数字信号转换为数字信号，单片机系统采用实时土壤湿度价值。图4-4为土壤湿度检测电路。图4-4土壤湿度检测电路4.3空气温度检测模块空气温度检测模块的核心是DHT11温湿度传感器。DHT11温湿度传感器直接暴露在空气中，将所采集的空气温度信息传输给单片机系统。图4-5为空气温度检测电路。图4-5空气温度检测电路4.4液晶显示模块液晶显示模块使用的是LCD1602液晶显示器。该显示器上上有两行，其中一行用于显示由土壤湿度检测模块检测到的土壤湿度和由空气温度湿度检测模块检测到的空气温度和湿度，一行用来显示自己设置的湿度和温度。LCD1602液晶显示器的引脚按照以下步骤连接，将8位I/O接口和液晶模块的8位数据段相连接，3位控制口分别与液晶模块的RS、R/W、E相连，8位数据I/O接口与STC89C51单片机的PO口相连，P20、P21、P22分别与RS、R/W、E相连，可实现其正常工作。3脚是用来调整液晶显示的亮度，4脚用于选择帧选择的端口，5脚用于写入信号端口，6脚用于打开信号端口，7脚至14脚是双向数据端口，脚15通常处于悬空状态。其余引脚用于连接电源。电路图如图4-6所示。。图4-6液晶显示电路4.5报警器模块报警电路如图3-7所示，它使用三极管9012驱动驱动器。使用单片机驱动引脚，并使用P3.2来控制警报操作，实现自动报警。图4-7报警器模块4.6按键输入模块系统设计了三个独立的输入控制按钮，直接连接到单片机的P1口。按键控制电路的结构如图4-8所示。当按键未按下时，MCU检测到由于上拉电阻导致的引脚高电平；例如，当按键时，MCU判断其引脚为低电平。所以只要检测到相应端口的运行状态，就可以看到按键是否被按下。图4-8按键输入电路。图4-8按键输入电路4.7浇水电路模块水泵电路模块的核心是三极管和继电器。三极管的发射极连接到继电器线圈的一个端点，而线圈的另一个端点接到+5V的电源VCC上，Q6的基极连接到STC89C52上的单芯片P20引脚。将一个二极管D2并联在继电器的两端，这样操作是为了消除由继电器线圈停止工作时产生的反向电动势，以防止该反电动势破坏三极管并干扰其他电路，从而保护电路。水泵电路模块的电路图如图3-9所示。图4-9浇水电路4.8电源供电模块电源控制模块采用的是一种采通过外部直流供电的供电方式，通过一个