基于單片機智能澆花系統(tǒng)設計

1、-PAGE . z目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc2917478661.緒論 PAGEREF _Toc291747866 h 1HYPERLINK l _Toc2917478671.1 系統(tǒng)工作原理 PAGEREF _Toc291747867 h 1HYPERLINK l _Toc2917478681.2 系統(tǒng)模塊 PAGEREF _Toc291747868 h 1HYPERLINK l _Toc2917478691.3 系統(tǒng)操作界面及其操作過程 PAGEREF _Toc291747869 h 2HYPERLINK l _Toc2917478701.3.

2、1 系統(tǒng)操作過程 PAGEREF _Toc291747870 h 2HYPERLINK l _Toc2917478712.部件的選擇 PAGEREF _Toc291747871 h 3HYPERLINK l _Toc2917478722.1 芯片的選擇 PAGEREF _Toc291747872 h 3HYPERLINK l _Toc2917478732.2 繼電器的選擇 PAGEREF _Toc291747873 h 3HYPERLINK l _Toc2917478742.3 閥門的選擇 PAGEREF _Toc291747874 h 3HYPERLINK l _Toc2917478752.

3、3.1 電磁閥的選擇 PAGEREF _Toc291747875 h 3HYPERLINK l _Toc2917478763.硬件設計 PAGEREF _Toc291747876 h 4HYPERLINK l _Toc2917478773.1 設備的構(gòu)造 PAGEREF _Toc291747877 h 4HYPERLINK l _Toc2917478783.1.1 中央處理單元 PAGEREF _Toc291747878 h 4HYPERLINK l _Toc2917478793.1.2 LED顯示局部 PAGEREF _Toc291747879 h 4HYPERLINK l _Toc2917

4、478803.1.3 電磁閥局部 PAGEREF _Toc291747880 h 4HYPERLINK l _Toc291747881按鍵局部 PAGEREF _Toc291747881 h 4HYPERLINK l _Toc2917478823.1.5 指示燈局部 PAGEREF _Toc291747882 h 5HYPERLINK l _Toc2917478833.2 總電路設計圖 PAGEREF _Toc291747883 h 5HYPERLINK l _Toc2917478843.3 AT89C51單片機電路 PAGEREF _Toc291747884 h 6HYPERLINK l _

5、Toc2917478853.4 晶振電路 PAGEREF _Toc291747885 h 6HYPERLINK l _Toc2917478863.5 復位電路 PAGEREF _Toc291747886 h 7HYPERLINK l _Toc2917478873.6 按鍵電路 PAGEREF _Toc291747887 h 10HYPERLINK l _Toc2917478883.9 LED顯示電路 PAGEREF _Toc291747888 h 10HYPERLINK l _Toc2917478893.10 電磁閥電路 PAGEREF _Toc291747889 h 12HYPERLINK

6、l _Toc2917478904.軟件設計 PAGEREF _Toc291747890 h 13HYPERLINK l _Toc2917478914.1系統(tǒng)組成 PAGEREF _Toc291747891 h 13HYPERLINK l _Toc2917478924.2 消抖流程及程序 PAGEREF _Toc291747892 h 14HYPERLINK l _Toc2917478934.3 總流程及程序 PAGEREF _Toc291747893 h 16HYPERLINK l _Toc2917478944.4 按鍵處理總流程及程序 PAGEREF _Toc291747894 h 17HY

7、PERLINK l _Toc2917478954.5 工作中的處理流程 PAGEREF _Toc291747895 h 19HYPERLINK l _Toc2917478965.結(jié)論 PAGEREF _Toc291747896 h 20HYPERLINK l _Toc291747897參考文獻 PAGEREF _Toc291747897 h 21AT89C51基于單片機智能澆花系統(tǒng)設計摘要:本設計是通過AT89C51單片機采用匯編語言進展編程，在LED液晶屏上實現(xiàn)小時，分，秒的顯示;并利用單片機來實現(xiàn)計時，定時功能，同時通過7個按鍵開關和3個指示燈來實現(xiàn)參數(shù)設置和調(diào)節(jié)功能、澆花間隔時間的設定、

8、澆水持續(xù)時間的設定、單片機對電磁閥的自動控制。根據(jù)用戶設定的時間順利的完成澆花任務。關鍵詞：單片機，控制，顯示，電磁閥-. z1.緒論1.1 系統(tǒng)工作原理自動澆花系統(tǒng)的設計，其主要執(zhí)行裝置是一個電磁閥門，其一端連接水管，另外一端連接外置的水管作為澆水口，澆水的水量主要由單片機控制。設備主要是通過控制澆水的時間間隔和澆水的持續(xù)時間來控制澆水量的。1.2 系統(tǒng)模塊復位電路模塊51單片機模塊電源模塊按鍵模塊指示燈模塊顯示模塊電機模塊系統(tǒng)主要是由單片機、電源、按鍵、顯示、指示燈、復位電路、電機模塊等組成。圖1-1 1.3 系統(tǒng)操作界面及其操作過程圖1.2 系統(tǒng)操作界面 系統(tǒng)操作過程 注：用上圖中的數(shù)字

9、編號代替相關按鍵 A:放置設備，接上水管注意：保證不漏水，插上插頭。 B:按下按鍵4，接通電源，指示燈1亮起只要電源保持接通則指示燈時刻保持亮起。 C:按下按鍵5，顯像管顯像數(shù)字全部置為初始值即上次設置的時間。同時指示燈2亮起，可以對設備工作的時間間隔進展設定。 D:利用按鍵8、9、10對設備工作的時間間隔進展設定和調(diào)節(jié)。 E:設定完時間間隔后，利用按鍵7可以反復按按鍵7來切換指示燈2和指示燈3將指示燈2切換到指示燈3，即可以對設備工作的持續(xù)時間進展設定了。 F:同上對設備工作持續(xù)時間進展設定。 G:設備工作時間設定完成后，按下按鍵7則設備開場工作。2.部件的選擇2.1芯片的選擇 AT89C5

10、1單片機是Atmel公司推出的一款產(chǎn)品，一般小芯片的價格都比擬低，同樣AT89C51作為一款小芯片產(chǎn)品其價格相對而言較為廉價，并且其與MCS-51系列兼容行很好，所以本系統(tǒng)決定采用AT89C51作為芯片。2.2 繼電器的選擇 設備在設計過程中需要一個繼電器來控制電磁閥的工作。由于需要工作電壓在5V左右，而且能保證本錢相對而言比擬低。所以選擇了型號為JZC-36F的繼電器，其工作電壓在4V45V之間，而且在市場上的價格為4元左右。2.3 閥門的選擇 由于本設備采用單片機控制，并且電磁閥是由開關信號控制的，與單片機控制電路連接十分的方便，所以決定采用電磁閥作為閥門。 電磁閥的選擇 由于直動式電磁閥

11、構(gòu)造較為簡單，動作可靠，而且設備需要在斷電條件下鐵芯始終保持在關閉狀態(tài)，所以選用常閉型的直動式電磁閥。具體為YCSM31系列的二位二通直動式電磁閥常閉型。3.硬件設計3.1 設備的構(gòu)造整個自動澆花設備的構(gòu)造可以分為5大局部：中央處理單元(CPU)，LED顯示局部,電磁閥局部，按鍵局部，指示燈局部等。 中央處理單元 CPU選用AT89C51，用其來對整個系統(tǒng)進展控制： 1用其來控制整個LED顯示器的顯示； 2根據(jù)按鍵的輸入做出正確的計算并傳輸?shù)絃ED顯示器上從而實現(xiàn)時間的調(diào)整設定； 3承受時間芯片DS1302的定時數(shù)據(jù)； 4實現(xiàn)電磁閥的控制，從而使設備一切工作順利進展； LED顯示局部 作為設備

12、的顯示器，此設備局部應該根據(jù)單片機的控制正確的做出顯示，從而使整個設備處于正常的工作狀態(tài)。3.1.3電磁閥局部 電磁閥局部是本設備的執(zhí)行設備，是本設備順利執(zhí)行工作的必要局部。按鍵局部它是整個系統(tǒng)中比擬簡單的局部，根據(jù)功能要求，本系統(tǒng)共需7個按鍵，除了電源按鍵和復位按鍵以外還有5個按鍵位于按鍵局部，分別是切換按鍵，上調(diào)按鍵，下調(diào)按鍵，左右調(diào)節(jié)按鍵，工作按鍵。3.1.5指示燈局部整個系統(tǒng)中最簡單的局部，主要有三個只是燈，除了一個電源指示燈外還有2個指示燈，分別用于設定時間間隔和持續(xù)時間。3.2 總電路設計圖圖4.1 總電路 根據(jù)如圖4.1所示的總電路主要由：晶振電路,復位電路，按鍵設置電路， LE

13、D顯示電路，電磁閥電路，以及電源電路等幾個局部。通過這幾個分電路的分工合作，能夠使得系統(tǒng)具有顯示功能，并且具備鍵盤調(diào)整功能，同時能夠?qū)﹄姶砰y進展有效的控制。從而使設備順利的進展工作。3.3 AT89C51單片機電路圖4.2 單片機電路AT89C5單片機的RST引腳連接復位電路，P2.7引腳連接電磁閥電路，P1.0P1.7引腳連接按鍵電路，*TAL1和*TAL2引腳連接晶振電路，P2.0和P2.1引腳連接指示燈電路，P2.5P2.7引腳連接放大電路從而和P0.0P0.7引腳一起控制LED顯示電路。3.4 晶振電路圖4.3 晶振電路AT89C51單片機芯片部設有一個反相放大器所構(gòu)成的振蕩器，*TA

14、L1和*TAL2分別為振蕩電路的輸入端和輸出端。在*TAL1和*TAL2引腳上外接定時元件，部振蕩電路就產(chǎn)生自激振蕩。定時元件常常是用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。系統(tǒng)選擇了12MHZ的晶振片，兩個30Pfd額電容C6和C7。圖a：上電復位電路圖b： 按鍵復位電路圖4.4 AT89C51單片機的復位電路3.5 復位電路本設計采用的復位電路包括兩個方面：上電復位電路圖a，按鍵復位電路圖b。a：上電復位電路：它是利用電容充電來實現(xiàn)復位的。在接電瞬間，RST引腳端的電位與Vcc端一樣，但是隨著充電電流的減少，RST端的電位逐漸下降。只要保證RST端為高電壓的時間大于兩個機器周期時，系統(tǒng)自動能實現(xiàn)

15、正常復位。b：按鍵復位電路：當要系統(tǒng)自動復位時，只需要按住S8按鍵，此時電源Vcc經(jīng)過電阻R1,R2分壓，并且在RST端產(chǎn)生一個復位的高電平。同樣，只要保證RST端保持高電壓的時間大于兩個機器周期時，系統(tǒng)自動能實現(xiàn)正常復位。3.6 按鍵電路 4.5按鍵電路系統(tǒng)采用非編碼鍵盤，按鍵電路主要由5個按鍵組成，分別是S2工作按鍵；S3切換按鍵；S4左右調(diào)節(jié)按鍵；S5+調(diào)節(jié)按鍵；S6-調(diào)節(jié)按鍵，本系統(tǒng)采用獨立式的按鍵形式。按照上圖的電路連接方法，判斷是否有鍵按下的方法是：查詢哪一根接按鍵的I/O接口線為低電平，如果是低電平則說明這個接口線連接的按鍵處于按下狀態(tài)。相反，假設為高電平則說明按鍵處于非按下狀態(tài)

16、。3.9 LED顯示電路圖4.8 LED顯示電路 系統(tǒng)采用兩個LED7段發(fā)光顯示器Dpy Amber-CA， Dpy Amber-CA是共陽極的LED顯示器，其兩個AA端接高電平。 處于工作狀態(tài)的數(shù)碼管，其顯示情況由單片機的P0.0P0.7八個接線口決定，其八個口分別連接著數(shù)碼管的八個段。例如要在數(shù)碼管DS1中顯示1，而數(shù)碼管DS2處于非工作狀態(tài)，則需要將P2.6接線口置為1，P2.5接線口置為0，并且使P0.1和P0.2接線口置為1，而P0.0,P0.3P0.7接線口置為0.7段字形碼表：由于系統(tǒng)只需要顯示09十個數(shù)字，所以只列出了十個 顯示字符共陰極字型碼共陽極字型碼 03FHC0H 10

17、6HF9H 25BHA4H 34FHB0H 466H99H 56DH92H 67DH82H 707HF8H 87FH80H 96FH90H根據(jù)上面的7段字形碼表可以進展編碼，從而控制數(shù)碼管的顯示。3.10 電磁閥電路圖4.9 電磁閥電路 如上圖所示Q3為一個PNP三極管，D1為普通二極管，K1為JZC-36F繼電器，M電動機符號來表示電磁閥。 在繼電器失電的狀態(tài)下，動合觸電斷開，動斷觸電閉合，當繼電器得電后，動合觸電閉合，動斷觸電斷開，利用繼電器的觸電開關作用可以控制設備或者傳送邏輯電平信號。在本次系統(tǒng)設計中選用了動合觸電開關，使繼電器在失電狀態(tài)下保持斷開的狀態(tài)，然而在得電的狀態(tài)下保持閉合狀態(tài)

18、。即當Q3基極得到一個高電平則繼電器開關立即閉合，在處于低電平時繼電器開關保持斷開狀態(tài)。 當繼電器的開關閉合時，電磁閥處于一個通路的狀態(tài)下，則電磁閥開場工作，設備開場澆水。當繼電器的開關斷開時，則電磁閥不工作，設備也不工作。4.軟件設計4.1系統(tǒng)組成本系統(tǒng)共需要8個存儲單元： 1：當指示燈一亮，數(shù)碼管1選中時，經(jīng)過+，-調(diào)節(jié)按鍵調(diào)節(jié)過的顯示數(shù)字存儲與(41)H,其相應的PO值存儲與40H。 2：當指示燈一亮起，數(shù)碼管2選中時，經(jīng)過+，-調(diào)節(jié)按鍵調(diào)節(jié)過的顯示數(shù)字存儲與(61)H,其相應的PO值存儲與61H。 3：當指示燈二亮起，數(shù)碼管1選中時，經(jīng)過+，-調(diào)節(jié)按鍵調(diào)節(jié)過的顯示數(shù)字存儲與(51)H,

19、其相應的PO值存儲與51H。 4：當指示燈二亮起，數(shù)碼管2選中時，經(jīng)過+，-調(diào)節(jié)按鍵調(diào)節(jié)過的顯示數(shù)字存儲與(71)H,其相應的PO值存儲與71H。引腳功能程序入口地址標號功能程序元器件接口元器件代號P1.1P11PROM11S6-調(diào)節(jié)按鍵P1.2P12PROM12S5+調(diào)節(jié)按鍵P1.3P13PROM13S4左右調(diào)節(jié)按鍵P1.4P14PROM14S3切換按鍵P1.5P15PROM15S2工作按鍵P2.0P20DS1指示燈一P2.1P21DS2指示燈二P2.5P25DS02數(shù)碼管2P2.6P26DS01數(shù)碼管1P2.7P27B1電磁閥P0.0P01a數(shù)碼管a口P0.1P01b數(shù)碼管b口P0.2P0

20、2c數(shù)碼管c口P0.3P03d數(shù)碼管d口P0.4P04e數(shù)碼管e口P0.5P05f數(shù)碼管f口P0.6P06g數(shù)碼管g口P0.7P07dp數(shù)碼管dp口4.2 消抖流程及程序為了確保CPU對一次按鍵動作只確定一次，系統(tǒng)采用軟件消除抖動的方法。具體為：假設CPU檢測到有鍵按下時，先執(zhí)行一段延時程序后再檢測此按鍵，假設仍為按下狀態(tài)，則CPU認為此按鍵確實按下。同樣，在鍵從按下到再次松開時，假設CPU檢測到有鍵松開，并在延時一段時間后仍檢測到鍵在松開狀態(tài)，則認為此鍵確實松開了。圖5.1 消抖流程以掃描按鍵S6其連接引腳P1.1為例，用軟件解決消抖問題；程序： START: MOV A, #0FFH ；輸

21、入時先置P1口全為1 MOV P1, A MOV A, P1 ；鍵狀態(tài)輸入 JNB ACC.1, P11 ；1號按鍵按下轉(zhuǎn)P11標號地址 JNB ACC.2, P12 JNB ACC.3, P13JNB ACC.4, P14JNB ACC.5, P15SJMP START ；無鍵按下，返回P11: LCALL DELAY ；延遲，從而消除抖動LCALL DELAY JNB ACC.1, PROM11；再次判斷鍵是否按下，防止抖動引起的錯按LJMP STARTPROM11:LJMP START ；S6按鍵確實按下，進展S6按鍵處理 注：P11為S6功能程序入口地址標號；PROM11為按鍵S6的按

22、鍵功能程序，這邊省略。4.3 總流程及程序開關復位按下電源開關按下上電初始化讀鍵盤鍵盤處理圖5.2 總流程 當電源開關按下，系統(tǒng)上電；當復位開關，系統(tǒng)恢復初始值。系統(tǒng)初始狀態(tài)： 電磁閥不工作；指示燈一亮起；指示燈二滅掉；數(shù)碼管1選中，顯示為0”；數(shù)碼管2不選中，不顯示； 相應的程序為： MAIN: MOV 30H, #00H ；(30H)單元主要是為了處理按鍵5、按鍵6的加減問題 MOV 40H, #OOH ； 本系統(tǒng)中所需的8個單元在初始狀態(tài)下全部賦值為00H MOV 41H, #OOH MOV 50H, #OOH MOV 51H, #OOH MOV 60H, #OOH MOV 61H, #

23、OOH MOV 70H, #OOH MOV 71H, #OOHSETB P2.7 ；電磁閥不工作 SETB P2.0 ；指示燈一亮起CLR P2.1 ；指示燈二不亮CLR P2.6 ；數(shù)碼管1選中SETB P2.5 ；數(shù)碼管2不選中MOV A, #C0H ；數(shù)碼管顯示為0”MOV P0, A4.4 按鍵處理總流程及程序圖5.3 按鍵處理總流程以掃描按鍵S6其連接引腳P1.1為例，用軟件說明總流程。程序：START: MOV A, #0FFH MOV P1, A MOV A, P1 JNB ACC.1, P11 JNB ACC.2, P12 JNB ACC.3, P13JNB ACC.4, P1

24、4JNB ACC.5, P15SJMP STARTP11: LCALL DELAYLCALL DELAYJNB ACC.1, WORK00 LJMP STARTWORK00: JNB P2.7 LOOP00 ；判斷是否處于電磁閥工作狀態(tài) LJMP PROM11 LOOP00: JNB ACC.5 STOP00 ；判斷是否按下的鍵為按鍵5即工作按鍵，如果是則跳到STOP00。 LJMP START ；如果不是按鍵5則返回START，說明在電磁閥工作中，按其他的設置鍵無效。STOP00: SETB P2.7 ；停頓電磁閥工作，因為在工作狀態(tài)下按下工作按鍵表示停頓工作。LJMP START注：P11

25、為S6功能程序入口地址標號；PROM11為按鍵S6的按鍵功能程序，這邊4.5 工作中的處理流程分別從41H，61H中取值判斷是否為零機器開場工作其值減1BACK圖5.8 工作中時間間隔的處理流程5.結(jié)論通過對智能澆花系統(tǒng)的設計，我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，理論和實際的結(jié)合鍛煉了我綜合運用所學的專業(yè)根底知識來解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊以及電腦制圖等專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉。在我的設計中也許還有好多缺乏的地方，但是正是這些缺乏才給了我們研究單片機的巨大動力，只有發(fā)現(xiàn)問題，面對問題，才有可能解決

26、問題，缺乏和遺憾不會給我打擊只會更好的鞭策我前行，今后我會更加關注這些新技術新設備，并爭取盡快的掌握這些先進的技術知識，更好的為自己努力，為自己奮斗。致在本次論文設計過程中，懷志教師對該論文從選題，構(gòu)思到最后定稿的各個環(huán)節(jié)給予細心指引與教誨,使我得以最終完成畢業(yè)論文設計。在學習中,教師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學術思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風是我終生學習的楷模，教師們的高深精湛的造詣與嚴謹?shù)闹螌W精神，將永遠鼓勵著我。這三年中還得到眾多教師的關心支持和幫助。在此，謹向教師們致以衷心的感和崇高的敬意！最后，我要向百忙之中抽時間對本文進展審閱，評議和參與本人論文辯論的各位

27、教師表示感。參考文獻1 克中.磁力驅(qū)動技術與設備,:化學工業(yè),2003.2 林伸茂.8051單片機徹底研究,:中國電力,2007.3 Mackenzie.8051微控制器,:清華大學,2005.4 周志敏,紀愛華.LCD背光驅(qū)動電路與應用實例,:人民郵電,2009.5 俊喜.LCD驅(qū)動電路、驅(qū)動程序與典型應用,:人民郵電,2009.6 明賜東.調(diào)節(jié)閥的應用,:化學工業(yè),2006.7 毛興武.新一代綠色光源LED及其應用技術,:人民郵電,2008.8 蔡振江.單片機原理及應用,:電子工業(yè),2008.9 周志敏,紀愛華,周紀海.LED驅(qū)動電路設計實例,:電子工業(yè),2008.10 王慧.計算機控制系統(tǒng),:化學工業(yè),2005.11Valante A, Morais R，L Serodio C，et a1A ZigBee sensor element for distributed monitorin