花盆自動灌溉設(shè)計

PAGEPAGEIII花盆自動灌溉設(shè)計摘要我國的水資源正面臨著不斷的枯竭的狀態(tài)，如果依然采取過去那種相對較為傳統(tǒng)的方式實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)灌溉的話，不僅工作效率不高，同時從其實際的使用性上來看，也是受到了較大的影響。本文主要研究了灌溉量與土壤濕度之間的關(guān)系、節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)的控制電路和控制程序。該系統(tǒng)以微灌技術(shù)為理論基礎(chǔ)，以PC和單片機作為核心控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r檢測土壤含水量、根據(jù)農(nóng)作物的需水狀況和實際土壤含水量的對比進行適時、適量的灌溉。本系統(tǒng)設(shè)計包括硬件電路設(shè)計和軟件設(shè)計。硬件電路部分主要包括時鐘電路設(shè)計，復(fù)位電路設(shè)計，報警電路設(shè)計，土壤濕度傳感器的選用，主控單片機的選用，數(shù)據(jù)存儲電路和數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計，LED顯示部分和串行通信的設(shè)計。單片機選用AT89C51；數(shù)據(jù)采集電路采用A/D轉(zhuǎn)換器AD574實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；設(shè)計的顯示部分采用6位LED顯示，土壤濕度傳感器將采集到的數(shù)據(jù)送入A/D轉(zhuǎn)換器AD574，數(shù)據(jù)存儲到外部靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器6264，最終由LED顯示部分顯示。軟件部分包括對主程序、數(shù)據(jù)采樣子程序、數(shù)據(jù)處理子程序、顯示子程序的簡單設(shè)計。本設(shè)計系統(tǒng)硬件電路結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)的可靠性高。關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)灌溉；AT89C51單片機；系統(tǒng)設(shè)計

AbstractThewaterresourceofourcountryisfacingadepletedcontinuously,ifstilltakethatrelativelytraditionalwaypastforagriculturalirrigation,notonlytheworkingefficiencyisnothigh,atthesametimefromtheuseoftheactualpointofview,butalsohavealargeimpacton.Thispapermainlystudiestherelationshipbetweenirrigationamountandsoilmoisture,thecontrolcircuitandcontrolprogramofwatersavingirrigationcontrolsystem.Inthesystemofmicroirrigationtechnologyasthetheoreticalbasis,usingPCandMCUasthecorecontrolsystem,real-timedetectionofsoilmoisture,cropwaterrequirementaccordingtothesituationandcomparetheactualsoilmoisturetimelyandadequateirrigation.Thesystemdesignincludeshardwarecircuitdesignandsoftwaredesign.Thehardwarecircuitmainlyincludestheclockcircuitdesign,resetcircuitdesign,alarmcircuitdesign,selectionofsoilhumiditysensor,themaincontrolchipdesign,datastoragecircuitanddataacquisitioncircuitdesign,LEDdisplayandserialcommunication.UseAT89C51microcontroller;dataacquisitioncircuitadoptsA/DconverterAD574toachievedataconversion;designofdisplaypartadoptsthe6LEDdisplay,soilmoisturesensordatawillbecollectedintotheA/DconverterAD574,datastoredintheexternalmemory6264staticdata,andultimatelybytheLEDdisplaypartdisplays.Thesoftwarepartincludesthemainprogram,datasamplingsubroutine,dataprocessingsubroutine,thesimpledesignofthedisplaysubroutine.Thehardwarecircuitofthesystemissimpleinstructureandhighinreliability.Keywords:agriculturalirrigationAT89C51singlechipsystemdesign

目錄摘要 IAbstract II第1章緒論 1第2章智能灌溉系統(tǒng)總體設(shè)計 22.1滴灌原理概述 22.2土壤濕度傳感器 22.3模糊控制 3本章小結(jié) 3第3章智能灌溉系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計 43.1單片機選型 43.2時鐘電路 43.3復(fù)位電路 53.5數(shù)據(jù)存儲電路 63.6LED顯示電路 73.7串行通信電路 83.8傳感器的選型與使用 103.8.1土壤水分傳感器的介紹 103.8.2HS-102STR土壤水分傳感器標(biāo)定 113.8.3溫度傳感器的介紹 113.9報警電路 12本章小結(jié) 13第4章智能灌溉系統(tǒng)軟件設(shè)計 144.1系統(tǒng)主程序設(shè)計 144.2數(shù)據(jù)采集子程序 174.3數(shù)據(jù)處理子程序 174.4數(shù)據(jù)顯示子程序 194.5數(shù)據(jù)通信子程序 20本章小結(jié) 22結(jié)論 23致謝 24參考文獻(xiàn) 25附錄硬件原理圖 26第1章前言農(nóng)業(yè)對于人們的生存發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，可以說，農(nóng)業(yè)是人類賴以生存的基礎(chǔ)，農(nóng)業(yè)在具體的發(fā)展過程中，如果不能實現(xiàn)較好的發(fā)展，不但對于我國的經(jīng)濟以及整個國家的整體發(fā)展會受到較大的不良的影響，同時水資源在具體的實施過程中，由于較為缺乏的水資源以及我國目前在農(nóng)業(yè)方面的發(fā)展相對是較為落后的，正是因為這樣的一種因素的制約，使得我國的農(nóng)業(yè)在具體的發(fā)展過程中，面臨到的挑戰(zhàn)是非常嚴(yán)峻的，也是在具體的發(fā)展過程中，需要著力的關(guān)注和重視的問題。為了在農(nóng)作物具體灌溉的過程中，最大程度的實現(xiàn)對農(nóng)作物的有效灌溉，而且在實際的灌溉的過程中，實現(xiàn)對水的有效管理和分配，我們是非常有必要通過智能的模式予以有效的管理和解決的，在實際的灌溉過程中，是非常有必要設(shè)計出一套實用性強，工作效率高的灌溉系統(tǒng)的，這樣的一種技術(shù)不僅對于我國的農(nóng)田灌溉發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，同時對于實現(xiàn)我國的綜合經(jīng)濟的發(fā)展以及關(guān)乎民生大計的事宜都有著不可估量的重要作用。這樣就能夠定時定量、準(zhǔn)確高效的給農(nóng)作物進行補水，大大減少人工勞動量，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，節(jié)水節(jié)能。

第2章智能灌溉系統(tǒng)總體設(shè)計2.1滴灌原理概述滴灌技術(shù)是通過干管、支管和毛管上的滴頭，在低壓下向土壤經(jīng)常緩慢地滴水；是直接向土壤供應(yīng)已過濾的水分、肥料或其它化學(xué)劑等的一種灌溉系統(tǒng)。它沒有噴水或溝渠流水，只讓水慢慢滴出，并在重力和毛細(xì)管的作用下進入士壤。滴入作物根部附近的水，使作物主要根區(qū)的土壤經(jīng)常保持最優(yōu)含水狀況。這是一種先進的灌溉方法。本設(shè)計控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下所示：土土壤濕度傳感器A/D轉(zhuǎn)換器AT89C51單片機RS232LED顯示報警放大驅(qū)動PC機數(shù)據(jù)顯示電磁閥圖2-1單片機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.2土壤濕度傳感器當(dāng)被測量隨時間變化很快，可用一系列動態(tài)參數(shù)來描述和表征傳感器的動態(tài)特性。本設(shè)計采用的是便攜式土壤水分儀。其技術(shù)參數(shù)如下：（1）測量土壤水分范圍：0-100%vol（2）重復(fù)性誤差：<1（3）溫度范圍：-600℃to850℃；精度：+2℃（4）電源：12VDC士20%40mA（5）輸出：0～1mA可選4～20mA或0～5V其特點如下：（1）可長期埋設(shè)；（2）長度增加，提高測量的準(zhǔn)確性；（3）容易攜帶，使用簡單；（4）能耗極低；（5）最經(jīng)濟的TDR原理水分探頭。2.3模糊控制模糊控制的優(yōu)點：（1）它是一種非線性控制方法，工作范圍寬，使用范圍廣，特別適合非線性系統(tǒng)的控制。（2）它不依賴于對象的數(shù)學(xué)模型，對無法建?；蚝茈y建模的復(fù)雜對象，也能利用人的經(jīng)驗知識來設(shè)計模糊控制器完成控制任務(wù)；而傳統(tǒng)的控制方法都要已知被控對象的數(shù)學(xué)模型，才能設(shè)計控制器。（3）它具有內(nèi)在的并行處理機制，表現(xiàn)出較強的魯棒性，對被控對象的特性變化不敏感，模糊控制器的設(shè)計參數(shù)容易選擇調(diào)整。算法簡單，執(zhí)行快，容易實現(xiàn)。不需要很多的控制理論知識，容易普及推廣。本章小結(jié)本章主要對自動灌溉控制系統(tǒng)的總體設(shè)計作了初步介紹，主要包括滴灌原理技術(shù)、土壤濕度傳感器和模糊控制理論進行了相關(guān)敘述，為下文的設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

第3章智能灌溉系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計3.1單片機選型鑒于控制的復(fù)雜性和兼顧顯示、報警、閉環(huán)控制等較高要求，本設(shè)計決定用單片機作為中心控制器?，F(xiàn)流行的單片機有很多種，8位單片機的控制功能較強，品種最為齊全。其中MCS-51系列以較高的性價比博得很多用戶的青睞。所以，本系統(tǒng)采用美國Intel公司生產(chǎn)的AT89C51型單片機。AT89C51功能特性如下所述：（1）8位CPU；（2）內(nèi)含4KBytes的程序存儲器；（3）內(nèi)含256KBytes的數(shù)據(jù)存儲器；（4）程序存儲器可外部擴展至64Kbytes；（5）數(shù)據(jù)存儲器可外部擴展至64Kbytes；（6）一組全雙工的串行口；（7）兩組16位計時/計數(shù)器；（8）五個具有可編程為2層中斷優(yōu)先權(quán)的中斷源；（9）具有邏輯運算能力；圖3-1AT89C51引腳圖3.2時鐘電路AT89C51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外接元件，圖4-2是AT89C51的外部時鐘電路。該設(shè)計選用12MHz晶振，與之相適應(yīng)的電容的典型值是30pF左右。圖3-2時鐘電路原理圖3.3復(fù)位電路復(fù)位電路通常采用上電復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。該電路兼有上電復(fù)位和按鈕復(fù)位。該設(shè)計時鐘頻率為12MHz，C取22μF，R取1K歐姆。復(fù)位電路如圖3-3所示。圖3-3復(fù)位電路原理圖3.4A/D轉(zhuǎn)換電路因此，完成數(shù)據(jù)采集應(yīng)具備下述基本部件：模擬多路轉(zhuǎn)換開關(guān)和信號調(diào)節(jié)電路，采樣/保持放大器，模擬/數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換器，通道控制電路。AD574是美國模擬器件公司（AnalogDevices）生產(chǎn)的12位逐次逼近型快速A/D轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換速度為35s，轉(zhuǎn)換誤差±0.05％，是目前我國廣泛應(yīng)用、價格適中的A/D轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部有三態(tài)輸出緩沖電路，可直接與各種微處理器連接，且無須加邏輯接口電路，便能與CMOS及TTL電平兼容。在AD574芯片上有兩組控制引腳，即通過控制引腳，以及內(nèi)部寄存器控制輸入引腳。AD574的引腳如圖3-4所示。圖3-4AD574引腳圖圖3-5AD574與單片機接口電路圖3.5數(shù)據(jù)存儲電路AT89C51單片機片內(nèi)有128B的RAM，在實際應(yīng)用中僅靠這256B的數(shù)據(jù)存儲器是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。這種情況下可利用MCS-51單片機所具有的擴展功能擴展外部數(shù)據(jù)存儲器。MCS-51系列單片機最大可擴展64KB。6264是靜態(tài)RAM擴展。圖3-66264引腳圖AT89C51單片機外接數(shù)據(jù)RAM時，P2口輸出存儲器的高8位，P0口分時輸出地址的低8位和傳送指令字節(jié)或數(shù)據(jù)。P0口先輸出低8位地址信號，在ALE有效時將它鎖存到外部地址鎖存器中，然后P0口作為數(shù)據(jù)總線使用，此處地址鎖存器選用74LS373，實際電路連接如圖3-7所示。圖3-76264與AT89C51硬件連接原理圖3.6LED顯示電路將單片機I/O口的8位線與顯示塊的發(fā)光二極管的引出端相連，共陰極低電平有效，選通有效后8位并行輸出口輸出不同的數(shù)據(jù)就點亮相應(yīng)的發(fā)光二極管，獲得不同的數(shù)字或字符。本設(shè)計顯示部分選用LED顯示器，其由發(fā)光二極管組成，采用動態(tài)顯示方法；74LS138實現(xiàn)位選，CD4534段選。74LS138是一個3-8譯碼器，共16個引腳，其引腳說明如下：（1）A、B、C：選擇端即信號輸入端；（2）E1、E2、E3：使能端，其中E1、E2低電平有效，E3高電平有效；（3）Y0～Y7：譯碼輸出信號，始終只有一個為低電平；（4）VCC：電源端，＋5V；（5）GND：線路地。圖3-874LS138引腳圖圖3-9CD4543引腳圖CD4543是BCD鎖存/七段譯碼/驅(qū)動器，有燈測試功能；有消隱輸入端；以異或門作輸出級，可方便地驅(qū)動。顯示電路設(shè)計如圖3.10。圖3-10顯示電路原理圖3.7串行通信電路同步通信（SynchronousCommunication）是一種連續(xù)串行傳送數(shù)據(jù)的通信方式，一次通信只傳輸一幀信息。這里的信息幀和異步通信的字符幀不同，通常有若干個數(shù)據(jù)字符。它們均由同步字符、數(shù)據(jù)字符和校驗字符CRC三部分組成。即通信雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送（當(dāng)然也不能同時接受）。這種方式一般用于計算機網(wǎng)絡(luò)的非主干線路中。如現(xiàn)代電話通信提供了全雙工傳送。這種通信方式主要用于計算機與計算機之間的通信。異步串行通信接口主要有三類：RS-232C接口、RS-449、RS-422和RS-485接口以及20mA電流環(huán)。常用的為RS-232C。其中RS表示RecommendedStandard，232是該標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)識號，C表示最后一次修定。RS-232C主要用來定義計算機系統(tǒng)的一些數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DCE）之間的電氣性能。RS-232C規(guī)定了自己的電氣標(biāo)準(zhǔn)，由于它是在TTL電路之前研制的，所以它的電平不是+5V和地，而是采用負(fù)邏輯，即：邏輯“0”：+5V～+15V邏輯“1”：-5V～-15V常用的電平轉(zhuǎn)換電路是MAX232。圖3-11為MAX232的引腳圖。圖3-11MAX232引腳圖MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232C標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計的接口電路，使用+5v單電源供電。MAX232引腳功能：（1）VCC（引腳16）：+5V。（2）GND（引腳15）：接地。（3）C1+、C1-、C2+、C2-、V+、V-（引腳1～6）：和4個電容構(gòu)成電荷泵電路。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個電源，提供給RS-232C串口電平的需要。（4）T1IN、R1OUT、R1IN、T1OUT（引腳11～14）：第一數(shù)據(jù)通道。（5）T2IN、R2OUT、R2IN、T2OUT（引腳7～10）：為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232C數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS-232C數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。圖3-12串行通信硬件電路圖3.8傳感器的選型與使用傳感器負(fù)責(zé)采集池塊數(shù)據(jù)，高性能的可靠的傳感器是系統(tǒng)有效運行的保證。在水稻的生長周期內(nèi)，受到許多外界影響，比如光照強度、空氣二氧化碳濃度、空氣濕度等諸多方面。本設(shè)計根據(jù)灌溉需要，有代表性的選取了土壤水分、池塊溫度以及液位作為參考變量，采用的傳感器有：土壤水分傳感器HS-102STR、溫度傳感器DS18B20（全密封型）、液位傳感器GB2100A。3.8.1土壤水分傳感器的介紹在方正研究院實驗的時間正是水稻分粟后期，分粟后期的土壤水分控制下限不能低于土壤飽和含水率的85%一90%，如果低于這個下限就會造成分粟不足現(xiàn)象。所有對土壤含水率的要求也更高了，監(jiān)測池塊的土壤水分也是必要的。HS-102STR型號土壤含水率傳感器采用FDR原理，可以精確的測算出土壤含水率。該型號具有成本低、可靠性高、高密封性優(yōu)點、外部采用純膠體封裝，耐腐蝕可直接埋在土壤中使用；，很適合我國農(nóng)業(yè)信息化領(lǐng)域中使用。HS-102STR型傳感器性能指標(biāo)如表3-1所示。表3-1HS-102STR性能指標(biāo)特征描述特征描述穩(wěn)定時間運行后5s響應(yīng)時間小于1s測量量程0100%溫度范圍﹣40℃~70℃測量精度士1%探針長度60mm工作電壓DC12~24V探針材料不銹鋼功耗25mA外殼材料工程塑料探針間隔12mm線長度5m3.8.2HS-102STR土壤水分傳感器標(biāo)定標(biāo)定工作屬于測試前期工作，在實驗室進行，標(biāo)定工作需要數(shù)字型土壤水分傳感器、萬用表、12v電源。對HS-102STR校正實驗數(shù)據(jù)記錄如表3-2所示。表3-2HS-102STR的校正序號電壓值水分值序號電壓值水分值10.0180180.88244%20.1547%190.92348%30.21210%200.94553%40.28213%211.05255%50.29514%221.07857%60.33516%231.12460%70.37617%241.20762%80.39819%251.26366%90.43122%261.33669%100.48223%271.44275%110.5126%281.47677%120.54527%291.52581%130.57830%301.6487%140.67634%311.68888%根據(jù)測試的數(shù)據(jù)，列出曲線，擬合出關(guān)系方程（3-1）。最后得出方程（y：土壤容積含水率；x：電壓值）y=54.8x-1.9983.8.3溫度傳感器的介紹DS18B20使用單數(shù)據(jù)總線的傳輸形式，單總線與單片機的I/O直接相連，使其抗干擾能力大大提升，每個DS18B20都有特定的編碼，當(dāng)采集多個節(jié)點溫度時，不會造成數(shù)據(jù)紊亂。DS18B20的參數(shù)如表3-3所示。表3-3DS18820的性能指標(biāo)特征描述測量范圍-55°C~+125°C測量精度0.5°C工作電壓3~5.5V線纜長度1.5m連接屬性紅色VCC黃色DATA黑色GND由于DS18B20來發(fā)送和接收消息只需要一個接口，使單片機和傳感器之間連接是信號線，可憑唯一的序列號來識別不同傳感器。本設(shè)計中DS18B20采用SV供電，數(shù)據(jù)口與單片機的P0.7相連，連接端子采用航插端子，連接穩(wěn)定性高，在線的接口處，套上一層熱縮管，保證其密封性。DS18B20連接電路圖如圖3-13所示。圖3-13DS18B20連接電路圖3.9報警電路壓電蜂鳴器兩條引線加上近5V的直流電壓，由壓電效應(yīng)而發(fā)出蜂鳴音報警。圖3-14聲光報警電路接口電路本章小結(jié)本章對智能灌溉系統(tǒng)的硬件電路進行了詳細(xì)設(shè)計，主要從單片機選型、時鐘電路、復(fù)位電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)存儲電路、LED顯示電路、串行通信電路、傳感器的選型與使用，以及報警電路進行了詳細(xì)分析。

第4章智能灌溉系統(tǒng)軟件設(shè)計本課題的軟件程序設(shè)計采用匯編語言。計算機進行計算和處理信息是通過執(zhí)行指令序列來完成的。指令就是使計算機執(zhí)行各種操作的命令，它是由包括操作碼和操作數(shù)兩部分的二進制代碼組成的。每種計算機都有自己的一組指令集，用來提供給用戶使用。這種指令集稱為計算機的指令系統(tǒng)。直接用計算機指令（即二進制代碼）與計算機“交談”時，計算機能夠立即理解并執(zhí)行。因此，人們稱它為機器語言。不過，由于機器語言是二進制的，用它來編寫程序，既繁瑣又難以記憶，而且總是長長的一串1和0，使用時很不方便。因此，就產(chǎn)生了匯編語言。匯編語言比機器語言易于讀寫、調(diào)試和修改，同時具有機器語言全部優(yōu)點。但在編寫復(fù)雜程序時，相對高級語言代碼量較大，而且匯編語言依賴于具體的處理器體系結(jié)構(gòu)，不能通用，因此不能直接在不同處理器體系結(jié)構(gòu)之間移植。匯編語言的特點：（1）面向機器的低級語言，通常是為特定的計算機或系列計算機專門設(shè)計的；（2）保持了機器語言的優(yōu)點，具有直接和簡捷的特點；（3）可有效地訪問、控制計算機的各種硬件設(shè)備，如磁盤、存儲器、CPU、I/O端口等；（4）目標(biāo)代碼簡短，占用內(nèi)存少，執(zhí)行速度快，是高效的程序設(shè)計語言；（5）經(jīng)常與高級語言配合使用，應(yīng)用十分廣泛。匯編語言的應(yīng)用：（1）70%以上的系統(tǒng)軟件是用匯編語言編寫的；（2）某些快速處理、位處理、訪問硬件設(shè)備等高效程序是用匯編語言編寫；（3）某些高級繪圖程序、視頻游戲程序是用匯編語言編寫的。4.1系統(tǒng)主程序設(shè)計主系統(tǒng)流程圖如圖4-1所示。設(shè)定溫濕度上下限設(shè)定溫濕度上下限圖4-1系統(tǒng)主程序流程圖主程序完成的功能是：設(shè)定土壤濕度值的上下限，對系統(tǒng)進行初始化后，啟動土壤濕度傳感器測量土壤的含水情況，將測量的濕度值與設(shè)定值比較進行模糊化計算，若測量值大于設(shè)定值，則返回重新進行測量；若測量值小于設(shè)定值，則進行報警，灌溉系統(tǒng)啟動，對缺水的地方進行灌溉，程序如下：ADTURN0EQU21H；IN0通道A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存放首址ADTURNIEQU2CH；IN1通道A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存放首址LINEADR0EQU37H；IN0采集數(shù)據(jù)經(jīng)濾波處理數(shù)據(jù)存放地址LINEADR1EQU38H；IN采集數(shù)據(jù)經(jīng)濾波處理數(shù)據(jù)存放地址LINEADREQU39H；平均值存放地址HUMIDEQU3BH；標(biāo)度變換后的濕度值存放地址BCDADREQU3CH；BCD轉(zhuǎn)換后的濕度值存放地址HUMADREQU3DH；上位機傳來的濕度值存放地址TIMEADREQU3EH；上位機傳來的時間值存放地址T100USEQU256-50；延時參數(shù)Cl00USEQU3FH；SHOWADREQU40H；顯示區(qū)數(shù)據(jù)存放首址ORGOOOOHSJMPSTARTORGOOOBH；定時器0中斷服務(wù)程序入口LJMPTOINTORG0023H；串行I/O中斷服務(wù)程序入口LJMPSERVEORGOOSOHSTART:MOVSP,#50H；設(shè)置堆棧MOVHUMADR,#OFFHSETBOD3H；選中寄存器3SETSOD4HMOVR0，#HUMADRCLROD3H；選中寄存器0CLROD4HMOVTMOD,#22H；主程序初始化MOVTH1，#OF3HMOVTLl,#OF3HMOVSCON,#50HMOVPCON,#80HMOVDPTR,#7FF8HMOVA,#4DHMOVX@DPTR,ASETBTR1SETBEASETBESRUN:LCALLAD；調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換子程序LCALLMAOPAO；調(diào)用濾波子程序LCALLTURN；調(diào)用濕度轉(zhuǎn)換子程序MOVA,HUMID；將濕度值送往上位機MOVSBUF,ALCALLTWOSEC；延時等待兩妙鐘LCALLBCDTURN；調(diào)用BCD轉(zhuǎn)換子程序LCALLSHOW；調(diào)用顯示子程序MOVA,HUMIDCJNEA,HUMADR,COMP；檢測到的濕度值大于上位機送來的濕度值時，則循環(huán)采樣，否則報警灌溉DONE:CLRP1.1LCALLALARM；調(diào)用報警延時子程序進行灌溉動作LCALLTIMEORLP1，#02HLCALLTENMIN；灌水結(jié)束等待10分鐘LJMPRUN；回到主程序COMP:JCDONELJMPRUNEND4.2數(shù)據(jù)采集子程序數(shù)據(jù)采集的主要任務(wù)是不斷地采集土壤的適度參數(shù)，并存儲在外部制定的RAM單元。采樣程序如圖4-2所示。圖4-2數(shù)據(jù)采集子程序流程圖4.3數(shù)據(jù)處理子程序在進行數(shù)據(jù)采集時，單片機采集進來的信號總會被一些因素干擾，它們來自被測信號源、傳感器、外界干擾等，從而使A/D送入單片機的數(shù)據(jù)中存在誤差。這種誤差是隨機且不可避免的，這就要求我們要對這些數(shù)據(jù)進行處理，以便獲得更為精確的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理流程圖如圖4-3所示。開始開始圖4-3數(shù)據(jù)處理子程序流程圖程序清單：MAOPAO:MOVR1，#ADTURNOMOVR5，#OAHCLR00HFILTER:MOV3CH,@R1INCR1MOVA,@R1CLRCSUBBA,3CHJNCNEXTMOVA,@R1MOV@R1，3CHDECR1MOV@R1，AINCR1SETB00HNEXT:DJNZR5，F(xiàn)ILTERJB00H,MAOPAOMOVLINEADR0，26HRET4.4數(shù)據(jù)顯示子程序顯示子程序采用動態(tài)顯示的方法，不斷將土壤濕度值通過位選和段選用LED顯示出來，流程圖如圖4-4所示。進入動態(tài)顯示子程序后，首先尋找顯示緩沖區(qū)首地址R0，并把數(shù)據(jù)指針指向要顯示最左邊數(shù)碼管的譯碼器地址，然后取出要顯示的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)通過轉(zhuǎn)換，變成顯示碼，然后通過把段選碼送入CD4543，用于數(shù)碼管顯示當(dāng)前數(shù)值，位選碼送入74LS138，用于確定六個數(shù)碼管中的哪一個進行顯示，當(dāng)上述過程結(jié)束，需延時1ms，是人眼能夠識別數(shù)碼管顯示數(shù)字的變化，然后判斷六個數(shù)碼管是否都已顯示，如果沒有，則修改顯示緩沖區(qū)的地址，尋找下一個數(shù)碼管的譯碼器地址，然后取數(shù)據(jù)通過前面的過程進行顯示，重復(fù)循環(huán)判斷，直到六個數(shù)碼管都顯示數(shù)據(jù)，則該子程序輸出返回值。圖4-4數(shù)據(jù)顯示子程序流程圖4.5數(shù)據(jù)通信子程序在單片機系統(tǒng)中，串口（UART，通用異步收發(fā)接口）是一個非常重要的組成部分。通常使用單片機串口通過RS232/RS485電平轉(zhuǎn)換芯片與上位機連接，以進行上位機與下位機的數(shù)據(jù)交換、參數(shù)設(shè)置、組成網(wǎng)絡(luò)以及各種外部設(shè)備的連接等。AT89C51是采用MCS-51系列的匯編語言編程，它有一個標(biāo)準(zhǔn)的串行接口，有4種工作方式，其中方式1是標(biāo)準(zhǔn)的10位異步通信方式，10位數(shù)據(jù)和PC機的標(biāo)準(zhǔn)串行接口相對應(yīng)，由串行接口控制器SCON（字節(jié)地址為98H）設(shè)置狀態(tài)。下圖為數(shù)據(jù)通信中斷服務(wù)子程序的流程圖。圖4-5中斷服務(wù)子程序流程圖程序清單：SERVE:CLREA；中斷服務(wù)PUSHDPLPUSHDPHPUSHACCPUSHPSWSETB0D3HSETBOD4HJBTI,STOPWAIT:JNBRI,WAITMOVA,SBUFMOV@R0，A；將要求的濕度下限值始終存入片內(nèi)HUMADR單元（即03DH）INCR0；將計算所得時間值始終存入片內(nèi)TIMEADR單元（即03EH）MOVA,R0CJNEA,#3FH,DLEVMOVR0，#HUMADRDLEV:CLRRISTOP:CLRTIPOPPSWPOPACCPOPDPHPOPDPLSETBEARETI本章小結(jié)本章對智能灌溉系統(tǒng)的軟件設(shè)計部分進行了詳細(xì)介紹。主要對系統(tǒng)主程序設(shè)計數(shù)據(jù)采集子程序、數(shù)據(jù)處理子程序、數(shù)據(jù)顯示子程序，以及數(shù)據(jù)通信子程序進行了詳細(xì)介紹，本課題的軟件程序設(shè)計采用匯編語言，設(shè)定土壤濕度值的上下限，對系統(tǒng)進行初始化后，啟動土壤濕度傳感器測量土壤的含水情況，將測量的濕度值與設(shè)定值比較進行模糊化計算，若測量值大于設(shè)定值，則返回重新進行測量；若測量值小于設(shè)定值，則進行報警，灌溉系統(tǒng)啟動，對缺水的地方進行灌溉。

結(jié)論本設(shè)計主要內(nèi)容有數(shù)據(jù)采集的電