【基于单片机的智能灌溉系统设计与实现5700字】

目录 2引言 21.课题研究背景及意义 2 2 32.系统总体设计方案 32.1系统的总体构成 32.2设计原理 43.系统的硬件设计 43.1AT89C51的主要参数 43.2显示模块 63.3A/D的转换 6 73.5物联网模块 83.6温湿度模块 84.系统软件设计 94.1流程和运行过程 9 4.3按键程序 4.4ADC0832芯片接口程序 5.系统验证与调试结果 5.1仿真设计 5.2实物展示 5.3硬件调试 6.结论 产中更好的发挥作用，通过以AT89C51单片机为核心，以土壤温湿度检测器和esp8266物联网模块为主体，设计出一个可以通过手机远程监测土壤的温湿度并关键词：AT89C51单片机；温湿度检测器测要作用，中国是一个农业大国↓。而在河南地区这部分属业大省，被誉为国家的粮仓，所以，每年到炎去缓解农作物的干旱，而灌溉就是不可或缺的了。灌时间不同，所使用的灌溉用水量也不同，因此会大大增加了劳动力和成本。与此同时，农民如果不在最炎热的那几天浇水，就会使农作物减产或者死亡，在不得不灌溉的时候，选择智能灌溉是一种非常溉机器有各种各样的，有那种直接浇灌的机器大口径的的，例如养殖的人在池塘里换水，需要把原来的水抽出来，然后再接着用大口径的管子蓄水。另外一种是那种口径比较小的，一地的灌溉，而且现在这个阶段，我国的很大一部分的情况下，随着淡水资源的枯竭，人们对水资源的需求会越来越大，而这种传统的灌溉方式，必然会被历史所淘汰。所以为了防止浪费的资源会越来越大，为了我国能够更好的利用资源，设计出这样的比较智能的灌溉系统3。1所示：国家几乎被全部淹没。我国也是水资源严重不足4。虽然地大物博，但人均占有1.2课题发展的趋势农田被淹。直到20世纪60年代，由于工业革命的发展使得燃烧和电动发动机能坡度的影响分配给作物5。地下滴灌于19世纪60年代，在德国发展起来的，20世纪20年代，在德国和俄罗斯使用多孔管。地面滴灌在20世纪70年代开始流行，澳大利亚、美国和以色列等国家率先采用6。国际企业集团在撒哈拉以南非划的60%参与者被保留。滴灌的干线和支线分别在聚氯乙烯、高密度聚乙烯 (HDPE管)和低密度聚乙烯(LDPE管)进行。灌溉效率是指作物可利用的水按键土壤湿度传感器通过监测土壤湿度的不同经过AD0832模数转换将所接收到的模拟信号转化为数字信号传送给单片机进行量化处理，同时结合DHT11温湿度模块进行环境适宜度的判断，湿度传感器的阻值也不同，所以温湿度传感器的输出电压也就不同，因此就将湿度参数转换成电压参数，得到一个模拟的电压值，通过A/D转换，我们可以得到电压值的数字信号，然后我们可以把该数字信号输入单片机，在单片机中进行相关的数字处理，得到一系列的控制信号输出，来控制外围设备的运行。如报警声、显示屏的显示、手机端的远程显示、阀门的开关从而得到对灌溉的控制。本设计主要包括以下模块：单片机控制模块；LCD1602显示模块；A/D转换模块；ESP8266物联网模块；DHT11传感器以及时钟电路模块等组成。3.1AT89C51的主要参数51单片机是与8051指令系统兼容的所有单片机的统称，随着技术的发展，8004单片机得到了迅速的发展，但51单片机一般不具备自编程的能力。主要性能包括8位CPU,4位的程序存储器、32个I/O端口、2个可编程定时/计数器、5个中断源、2个优先级、一个全双工串口等[71。具体原理图如图2所示：ff410P1.0V0⑨643在51单片机中有一个高增益反向放大器。反向放大器的输入端是XTAL1,输出端是XTAL2。单片机的时钟模式由放大器和时钟电路组成，单片机的时钟连接方式可分为内部时钟模式和外部时钟模式8。具体的时钟电路脉如图3所示：内部时钟方式：内部时钟通过12MHZ的晶振以及两个30pf的电容组成，为整个51单片机系统提供振荡频率，保证系统时钟的正常运行。电容的充放性能不仅有效的保护了振荡器的稳定性，更为重要的是在充放过程中减少了其寄生电容的产生，提高了整体的稳定性。晶振通过XTAL1和XTAL2与单片机进行相连。在现实中常常使用FSOC来表示内部时钟方式产生的时钟信号的频率(晶振固有频率)。如果FSOC为12MHZ,那么应该选择12MHZ的晶振9。外部时钟模式：外部时钟的工作模式主要由外部电路提供的信号来判断和操作，外部电路直接连接单片机的XTAL1针端口，而不是XTAL2针端口。单片机的复位口是RST口，当电源通过单片机时，时钟电路开始正常工作[101。当RST3.2显示模块显示器有两种，一种是12864液晶显示器，另一种是LCD1602液晶显示屏显示器。对于LCD1602来说，英文的字母是一种特殊的显示方式，它可以同时显示16*02,即32个字符，并且有一定的显示效果，比如字符一个一个地显示，字符从左到右或从右到左显示。因此，选择LCD1602模块，在日常监测和观测中实要显示的内容。LCD1602外部引脚如图4所示：对于A/D模块，选择了ADC0832,主要原因是ADC0832的数据校对是通过双数据输出完成的，ADC0832可以独立输须对模拟信号进行采样、维护、量化和编码。ADC0832引脚如图5所示：DO7623625寸其工作时序图如图6所示：D7··D6·D5·D4·D3·D2·D1·D0·D1·D2·D3·D4·D5·D6·D7.MSB第一帧数据LSB第二帧数据MSB三态在完成从高到低的跳变后，第一个时钟脉冲的上升沿，测得DI=1,第二和第三个时钟上升沿输入A-D通道地址选择：00和01为差分输入，10和11为单端输入，第三个时钟下降沿，DI关断；第四个时钟是ADC0832,稳定由多路复用器选择的信道，并从高阻态移除DO。3.4继电器继电器常用于其控制自动化电路中。其实，它可以看作是一种用小电流控制大电流的自动开关。继电器有很多种。它们大多由线圈、铁芯、电枢和接触弹簧组成。当有电流通过时，电机内部会产生电磁效应，使电机工作。如果线圈没有通电，就不会产生电磁效应，弹簧就会折断。由于牵引力的作用，通过控制线卷的通电和断电，可以实现电枢与两个触点之间的选择性连接，从而达到断开和导通电路的目的。具体实物如图7所示：图7继电器它有监督的任何其他设备的电源，也可以很容易地统连接。当DHT11把数字信号传入ESP8266后，它会有两个方向的数据传输，另一个是WIFI模式，它的工作频段为2.4GHZ,当把数据通过芯跳包传入片机再通过P1.6端口产生一个高电平，传入继电器端的3.7I/O端，控制水泵浇3.6温湿度模块DHT11传感器是一个根据原来已经有的数据，通过和传来的新数据作比较优点。DHT11有三个引脚接口，1pin引脚连接到VDD电源端子，2pin引脚连接到一个5欧姆的上拉电阻器，然后借用MCU,4Pin引脚连接到GND端子。细节如图8所示：4.1流程和运行过程本软件的设计是在keil的环境下实现的，它简单易操作，我们所使用的的代码是利用C语言。语言比较基础，便于上手，可读性强，逻辑性强。下面是它的流程图如图9所示：开始开始初始化据T否判断数据是否低于设定值是水原电路结束转服务按特模式转换模块把模拟信号转化成数字信号，传入ESP8266中，然后传入BLINK中转4.2LCD1602显示程序对LCD1602进行初始化，判断是否有按键按下或者在继电器处有无高电平水显示，具体流程如图10所示：否是4.3按键程序按钮具有机械性能。但按钮关闭后，不能立即保存好接触，20次来来回回弹跳。这个时间很短。但是对于每秒可以执行数百万条指令的MCU来说，这个时间相对较长。在这段时间上下抖动，单片机会多次读取高低电平。如果处理不当，系统将假定该键已被按下多次。事实上，我们一直用手按压，次数不多。如果要正确判断按键是否按下，系统需要避开这段时间。根据按钮的一般规律、机械特性，这段时间将在10ms~30ms的范围内10]。5.系统验证与调试结果224H大D1中2立5B图11仿真图图12实物散件5.3硬件调试根据电路原理图，焊接出实物，在将程序烧录到AT89C51单片机中。将电源接通，然后改变土壤的湿度，观察显示屏数据是否在变化，若随着温湿度的变化，显示屏的数值也随之变化，则证明线路连接正常，显示屏正常工作。当显示正常时，按下按钮，水泵正常运转，进水将正常抽灌，水泵正常工作。在手机端观察显示的数据是否跟显示屏上的数据相同，则证明联网正常，网络状况良好，则证明物联网模块正常运行。调试步骤如下：检查电路有无漏接或没有焊牢固比较容易松动的零件，测试结果与结论经过一段时间的运行，系