植物根部濕度的監(jiān)測(cè)與控制

目錄項(xiàng)目選題背景和項(xiàng)目意義項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路2項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)3下一步研究方向41項(xiàng)目選題背景和項(xiàng)目意義

近年來科學(xué)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中發(fā)揮著越來越大的作用，突破了傳統(tǒng)的觀念和方法，成為推動(dòng)農(nóng)業(yè)進(jìn)步的有力杠桿。自動(dòng)連續(xù)的檢測(cè)與控制植物的生長(zhǎng)環(huán)境狀態(tài)引起了學(xué)者的關(guān)注和探索。單片機(jī)等核心器件的發(fā)展和創(chuàng)新為人工智能檢測(cè)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供了可靠的保障。濕度是影響植物生長(zhǎng)的重要因素,實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)與控制土壤濕度對(duì)探究植物生長(zhǎng)有著重要的意義。本項(xiàng)目利用單片機(jī)及數(shù)字傳感器技術(shù),對(duì)植物生長(zhǎng)過程中環(huán)境濕度實(shí)時(shí)連續(xù)的檢測(cè)控制并直觀的顯示?？朔藗鹘y(tǒng)測(cè)量不能進(jìn)行連續(xù)測(cè)量的弊端，節(jié)省了工作量，并避免了人為因素帶來的不必要誤差，而且在植物培育過程中節(jié)省了大量的人力資源，提高了生產(chǎn)工作效率。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

（1）整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)，包括傳感器、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分構(gòu)成。整個(gè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，如圖所示：

單片機(jī)

AT89S52濕度傳感器放大電路繼電器電磁閥（2）硬件電路中，控制器以AT89S52單片機(jī)為核心，系統(tǒng)輸入由土壤濕度傳感器及傳感器信號(hào)處理電路組成，輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)由繼電器、執(zhí)行器構(gòu)成。

濕度傳感器振蕩電路NE555模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC0809核心處理器AT89S52澆灌系統(tǒng)（3）系統(tǒng)軟件用C語言作為編程語言，采用模塊式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。單片機(jī)的選擇（數(shù)據(jù)的處理）Ⅰ傳感器的設(shè)計(jì)（數(shù)據(jù)的采集）Ⅱ輸出控制電路的設(shè)計(jì)Ⅲ項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路AT89S52基本特征·與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品能夠兼容·8K字節(jié)在系統(tǒng)，可編程Flash存儲(chǔ)器，256字節(jié)RAM·可反復(fù)擦寫至少1000次·三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器·全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz·32個(gè)可編程I/O口線·八個(gè)中斷源·三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器·全雙工UART串行通道·低功耗空閑和掉電模式·掉電后中斷可喚醒·雙數(shù)據(jù)指針·定時(shí)器·掉電標(biāo)識(shí)符VCC:電源端，+5V。GND:接地4個(gè)8位I/O端口：P0、P1、P2和P3P0口：PO口是一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向工I/0口，每個(gè)引腳能吸收8個(gè)TTL門電流。P1口：P1口為一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/0口，P1口緩沖器可接收和輸出4個(gè)TTL門電流。P2口：P2口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/0口。P3口：P3口管腳是帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/0口。

RST：復(fù)位輸入。在振蕩器器件復(fù)位時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期為高電平時(shí)間。

ALE：低電平有效，當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用來鎖存地址的低位字節(jié)。

PSEN：低電平有效，外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。

主電源引腳時(shí)鐘電路復(fù)位電路AT89S52單片機(jī)內(nèi)部含有振蕩器，可以作為CPU的時(shí)鐘源。本系統(tǒng)時(shí)鐘選用內(nèi)部方式。單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)也需要復(fù)位，使CPU及系統(tǒng)各部件處于一定的初始狀態(tài)，并從初始態(tài)開始工作。濕度傳感器HS1101全互換性，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下不需校正長(zhǎng)時(shí)間飽和下快速脫濕可以自動(dòng)化焊接，包括波峰或水浸高可靠性與長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)可用于線性電壓或頻率輸出回路快速反應(yīng)時(shí)間濕度傳感器HS1101是基于獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)的電容元件，這些相對(duì)濕度傳感器可以大批量生產(chǎn)?？梢詰?yīng)用于辦公室自動(dòng)化，車廂內(nèi)空氣質(zhì)量控制，家電，工業(yè)控制系統(tǒng)等。它有以下幾個(gè)顯著的特點(diǎn)：HS1101的簡(jiǎn)單物照?qǐng)D如圖

:NE555是一個(gè)能產(chǎn)生精確定時(shí)脈沖的高穩(wěn)度控制器，其輸出驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)200mA.。在多諧振蕩器工作方式時(shí)，其輸出的脈沖占空比由兩個(gè)外接電阻和一個(gè)外接電容確定；在單穩(wěn)態(tài)工作方式時(shí)，其延時(shí)時(shí)間由一個(gè)外接電阻和一個(gè)外接電容確定，它可以延時(shí)數(shù)微秒到數(shù)小時(shí)。其工作電壓范圍為：4.5V16V。NE555的框圖如圖NE555時(shí)基電路基于555振蕩電路的濕度測(cè)量電路設(shè)計(jì)ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器在單片機(jī)應(yīng)用中，特別是在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，常常需要把外界連續(xù)變化的物理量（如濕度、濕度、壓力、流量），變成數(shù)字量送入計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行加工處理。反之，也需要將計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)為連續(xù)變化的模擬量，用心控制調(diào)節(jié)一些執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制。這種由模擬量變?yōu)閿?shù)字量，或由數(shù)字量轉(zhuǎn)為模擬量的轉(zhuǎn)換，通常叫做模/數(shù)，或數(shù)/模轉(zhuǎn)換。用以實(shí)現(xiàn)這類轉(zhuǎn)換的器件，叫做模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器或數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換器

NE555的輸出端跟ADC0809的IN0通道相接，則ADC0809芯片的地址選通為ADDR0,ADDR1,ADDR2都接地。ADC0809的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘由單片機(jī)的ALE提供。ADC0809的典型轉(zhuǎn)換頻率為640kHz，ALE信號(hào)頻率與晶振頻率有關(guān)，如果晶振頻率取12MHz，則ALE的頻率為2MHz，所以ADC0809的時(shí)鐘端CLK與單片機(jī)的ALE端相接時(shí)，要考慮分頻。8051通過地址線P2.0和讀寫控制線、來控制模擬輸入通常地址鎖存、啟動(dòng)和輸出允許。測(cè)濕電路與單片機(jī)的連接圖如圖所示。測(cè)濕電路與單片機(jī)連接液晶顯示器

我們不僅要自動(dòng)的可控制土壤的濕度，也要在人工的情況下檢測(cè)土壤的濕度，所以液晶顯示也是必不可少。1602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊它有若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。LCD1602的特性（1）+5V電壓，對(duì)比度可調(diào)（2）內(nèi)含復(fù)位電路（3）提供各種控制命令,如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能（4）有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器DDRAM（5）內(nèi)建有192個(gè)5X7點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器CGROM（6）8個(gè)可由用戶自定義的5X7的字符發(fā)生器CGRAM

本系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和器件只存在開啟和關(guān)閉兩種狀態(tài)，采用了開關(guān)量輸出控制，通過I/