畢業(yè)論文自動澆灌技術

目錄第一章緒論1.1研究的背景和意義本論文的主要研究內容1.31.3第二章系統(tǒng)總體設計2.1應用場合和工作環(huán)境2.2系統(tǒng)的預期功能和技術指標.22.3系統(tǒng)設計總體方案2.3.1系統(tǒng)測控原理22.4系統(tǒng)的工作原理第三章系統(tǒng)的硬件設計3.1單片機控制系統(tǒng)設計3.1.1單片機的選擇3.1.2AT89S52簡介3.1.3存儲器的配置3.1.4時鐘電路與復位電路的設計3.2太陽能電池板充電電路3.2.1充電芯片的選擇3.2.2穩(wěn)壓電路的選擇3.2.3過充保護電路3.3數(shù)據采集電路的設計3.3.1傳感器的選擇3.3.2輸出控制電路的設計第四章軟件系統(tǒng)的設計4.1總體設計思想4.2傳感器控制模塊設計第五章結論5.1總結5.2展望附表一附表二第一章緒論1.1研究的背景和意義水是生命之源，也是經濟發(fā)展的命脈，人類生存的命脈，水的重要性已成為國際共識，水資源的開發(fā)、利用和保護己為世界各國所重視。而就如何合理高效利用有限的淡水資源，充分發(fā)揮資源效益己成為一個全球性急需解決的重要課題。在諸多缺水國家之中，我國是水資源嚴重短缺的國家之一。水資源的利用率和利用效率低下使水資源在節(jié)流方面呈現(xiàn)巨大的挖掘潛力，因此節(jié)水成為歷史發(fā)展的必然。伴隨著人們快節(jié)奏的生活、工作、學習，人們已沒有很多時間去精心照顧自己種的花卉植物等，因此市場上急需一種可以代替人類勞動的產品。由于現(xiàn)在市場上很多的噴灌設備主要是是針對溫室、露天農作物、森林等大面積植物噴灌，而對于家庭小面積噴灌系統(tǒng)設備幾乎沒有，也沒有達到自動化的水平。現(xiàn)代生活中，隨著人們生活水平的提高，人們對花卉、樹木等綠色植物的喜愛和種植越來越多，然而以前對花木的澆灌、施肥等工作都需要靠人工來實現(xiàn)，由于現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快，人們往往忙于工作而忘記定期、及時地為花卉補充水分及養(yǎng)料，或者由于放假回家而將花放在辦公室沒有人管理導致花木枯死。已有的澆水器需要有人控制或者定時的澆灌，不能根據植物正常生長所需要的光照、水分、溫度來實時調節(jié)植物生長環(huán)境的參數(shù)，不利于花木的成長，而且現(xiàn)在的名貴花如果因為以上原因而死亡得不償失，鑒于以上情況，市場上急需提供一種能夠根據光照、溫度、濕度及光照的變化自動將水分和及光補充給花木，達到定期、及時澆灌花木的花木自動澆灌器。1.2微灌技術研究在我國的起步并不算太晚，我國微灌技術的試驗研究是從1974年引進墨西哥滴灌設備開始的。先后經歷了(1974－1980年)引進消化吸收，設備研制和應用試驗與試點階段；(1981－1986年)設備產品改進和應用試驗研究與擴大試點推廣階段；(1987年至今)直接引進國外的先進工藝技術，高起點開發(fā)研制微灌設備產品階段。在引進、消化、吸收國外先進技術的基礎上，結合我國的國情，本著經濟實用，易于安裝和便于推廣的精神，在全國水利、農業(yè)、輕工、農機等主要部門和科研院所、高等院校、微灌企業(yè)及個地有關部門的密切合作和共同努力之下，微灌技術的開發(fā)、設備研制生產和科學試驗等方面都取得了豐碩成果，微灌技術逐漸走向成熟。目前，我國生產溫室微灌設備的主要企業(yè)已有30多家。微灌技術的總體水平己從80年代的初級階段發(fā)展和提高到中級階段。其中采用引進技術和生產線制造出的微灌設備產品性能己達到90年代初期與中期的國際水平，大大縮短了與國外微灌設備產品的差距，初步形成了具有中國特色的微灌技術和設備產品。在微灌自動化控制方面，我國也己進行了初步的研究，己研制和開發(fā)的以計算機為核心的自動監(jiān)控系統(tǒng)裝置己在溫室微灌試驗工程中得到應用，且初見自動化管理之成效。但是由于我國的微灌技術研究處于初級階段，近些年來自行研制、開發(fā)和生產的微灌設備產品無論在質量、性能等各方面與先進國家相比，差距較大；在微灌工程首部設備組裝配套和自動控制方面同發(fā)達國家相比存在更大差距。如微灌設備系統(tǒng)的成套性差，配套水平低；主要部件品種規(guī)格少，質量不穩(wěn)定，沒有系列化；關鍵設備的可靠性、穩(wěn)定性、耐久性差；自動化及綜合功能程度不高，基本還是手動操作，以至于綜合效益不高。國內外大多的盆景自動澆灌控制系統(tǒng)采用定時自動澆灌，不能根據植物土壤的濕度及所需的水分及時適量地加水，不僅導致水資源的浪費，還有可能導致植物因為水多或者水量不足而死。1.2隨著現(xiàn)代高科技的發(fā)展，各種智能家電、數(shù)碼產品走進人們的生活，網絡已經成為人們現(xiàn)代生活中人際交往和獲取知識的一個不可或缺的平臺。鑒于現(xiàn)在高科技的發(fā)展，未來自動澆灌控制系統(tǒng)的發(fā)展也有望朝這些方面發(fā)展。1、智能化隨著傳感技術、計算機技術和自動控制技術的不斷發(fā)展，溫室計算機環(huán)境控制系統(tǒng)的應用將由簡單的以數(shù)據采集處理和監(jiān)測，逐步轉向以知識處理和應用為主。因此軟件系統(tǒng)的研制開發(fā)將不斷深入完善，其中以專家系統(tǒng)為主的智能管理系統(tǒng)已取得了不少研究成果，而且應用前景非常廣闊。2、網絡化目前，網絡技術己成為最有活力，發(fā)展最快的高科技領域。網絡通信技術的發(fā)展促進了信息傳播。設施的產業(yè)化程度的提高成為可能。3、綜合環(huán)境調控所謂綜合環(huán)境調節(jié)，就是以實現(xiàn)花卉的正常生長為目標，把影響花卉生長的多種環(huán)境參數(shù)(如光照、溫度、濕度等)都保持在適宜花卉生長的狀態(tài)，并盡可能使用最少量的環(huán)境調節(jié)裝置(采光、遮光、通風、保溫、加溫、施用C02等)。智能及無人操作將是未來的各種行業(yè)的發(fā)展趨勢，不僅能大量節(jié)省人們的寶貴時間還能更好的控制各種成分的細微比例做到人們自己動手所不能做到的效果。高移植性稍微修改一些系統(tǒng)的參數(shù)及設備即可應用于別的環(huán)境下，省時省力，節(jié)省大量資金及研發(fā)成本。在不久的將來，不僅能實現(xiàn)對辦公室花卉的控制而且可以實現(xiàn)路邊及所有公共場所花草樹木的自動灌溉，而且可以加入遠程控制，可視頻控制，更大限度的節(jié)省人力物力，這將是世界澆灌系統(tǒng)的一個發(fā)展趨勢。1.3本論文的主要研究內容1.3通過研究盆景花卉正常生長的各種參數(shù)，根據是否需要水和光照而自動澆灌，很好地控制花卉生長的溫度及濕度?？紤]干擾的消除措施，有效地避免干擾的產生，如何采用太陽能給電池充電使之環(huán)保又節(jié)省了資本，系統(tǒng)的器件需要采用高性能低價原件，降低開發(fā)成本低，而且能夠滿足大多數(shù)用戶的需求。1.31、本系統(tǒng)將對溫室環(huán)境中土壤濕度、光照強度、溫度因子的調控進行自動化控制，以期達到最佳的控制效果。2、系統(tǒng)硬件設計，完成硬件原理圖。硬件將通過調研對比分析，選用高性價比元件，采用一些成熟電路設計，達到提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性與精度，降低成本，提高市場竟爭力的目標。3、程序設計流程與程序清單。軟件設計將采用C語言設計，提高系統(tǒng)的修改、調試與升級（增加控制因子)的能力。4、通過系統(tǒng)仿真，檢驗系統(tǒng)硬件與軟件設計的合理性，能否達到預期的功能。

第二章系統(tǒng)總體設計2.1應用場合和工作環(huán)境該單片片機應用系統(tǒng)主要應用于辦公室、家庭內，價格低，操作方便，主要面向喜愛花卉但沒有時間管理者經營者。其工作環(huán)境溫度為0～40°C。2.2系統(tǒng)的預期功能和技術指標2.2.1現(xiàn)實生活中很多花卉溫度、濕度和光照需要保持在一個既定的值上，超出或者低于這個預定值將對花卉的生長產生影響。該系統(tǒng)要求用單片機測控來實現(xiàn)花卉生長環(huán)境因子信息數(shù)據的實時采集、處理，而后輸出控制執(zhí)行機構，以實現(xiàn)環(huán)境濕度、溫度和光照強度的測控，達到節(jié)水節(jié)能，省時省工的效果。具體功能如下:1、實現(xiàn)按需灌溉功能。按照花卉的需求開啟和關閉灌溉系統(tǒng)，實現(xiàn)一般的控制。具有結構簡單，成本低，操作方便。2、通過傳感器檢測花卉生長的環(huán)境溫度、土壤濕度和光照強度，依據設定的植物要求的溫度、濕度和光照強度的上下限值，由單片機來控制開關窗戶、電磁閥和窗簾，從而調節(jié)溫度、濕度和光照。當空氣溫度高于上限值時，自動打開窗戶進行自然降溫，達到要求值時則自動關閉。3、室內環(huán)境中土壤濕度是重要因子，要求當土壤含水量過低己不能滿足花卉最低需求時，就打開電磁閥進行灌溉，當濕度滿足要求是關閉電磁閥。4、光照強度控制因子考慮到生產成本問題，但是本系統(tǒng)不足之處是未考慮人工增光設備，如果光照強度高于上限值時，關閉窗簾降低光照，如果光照強度低，打開窗簾網。2.2.2系統(tǒng)技術指標（夏天）要求具體見表3-1所示，其控制范圍亦可據具體作物的需要來設定，%RH(RelativeHumidity)為相對百分數(shù)，其中硬件成本由于單個制作跟批量生產有一定的差值。表2-1系統(tǒng)技術指標控制參數(shù)土壤濕度%RH溫度°C光照強度LX太陽能電池板硬件總成本控制范圍60~8020~303～5萬尺寸112mm*65mm*4mm，開路6V，短路電流150MA50～702.3系統(tǒng)設計總體方案2.3.1系統(tǒng)測控原理在控制技術方面，有諸如開環(huán)、閉環(huán)反饋控制，模糊控制，自適應控制，神經網絡控制等現(xiàn)代控制技術。模糊控制技術當前應用最廣泛，一般用于有上、下位機的單片機控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的閉環(huán)控制技術，系統(tǒng)控制原理邏輯框圖見圖2-2所示：電磁閥、電動機電磁閥、電動機濕度花卉的各種參數(shù)單片機給定值 花卉的各種參數(shù)單片機濕度傳感器 濕度傳感器圖2-穩(wěn)壓濾波電池放大電路濕度傳感器繼電器電磁閥單片機STC89C51RC穩(wěn)壓濾波電池放大電路濕度傳感器繼電器電磁閥單片機STC89C51RC系統(tǒng)的工作中，有太陽能電池給電池充電，電池的輸出經過穩(wěn)壓模塊，避免電壓的較大變化，電池為整個系統(tǒng)提供電能。經過溫度、濕度及光照檢測的傳感器把被測對象的溫度、濕度光照轉換成電壓信號，轉換為0-1數(shù)字信號后送入單片機中，與給定的所要控制的溫度、濕度值進行比較，根據單片機AT89S52中設置的參數(shù)，輸出相應溫度、濕度值對應的被控對象電機和電磁閥的值，帶動動力系統(tǒng)作相應的運動，不斷減少與單片機中設置值的差值，溫度過高時，單片機控制直流電機驅動器打開窗戶，進行自然散熱，溫度適合時關閉窗戶。當土壤濕度過低時，單片機通過繼電器控制電磁閥使其打開進行澆水，澆水后濕度適中時關閉電磁閥。光照檢測電路將光照強度轉換成0-1代碼，輸入單片機，當光照過強時關閉窗簾，光照適合時打開窗簾。溫度濕度不斷地檢測、控制，使之達到一個動態(tài)的平衡。

第三章系統(tǒng)的硬件設計3.1單片機控制系統(tǒng)設計3.1.1單片機的選擇電子技術飛速發(fā)展，使得計算機不斷更新?lián)Q代。其中單片機更是一枝獨秀，廣泛應用于各個領域，使其自動化程度大提高。

單片機具有體積小，價格低廉，功能強大，穩(wěn)定可靠，運算速度快，功耗低，擴展容易，抗干擾能力強，系列齊全，使用方便靈活等優(yōu)點，廣泛應用于工業(yè)過程控制、自動監(jiān)測、智能儀器儀表、家用電器等領域。單片機成為當今世界上銷售量最大、應用面最廣、價格最便宜的微型計算機產品。目前世界上最具實力的單片機開發(fā)公司有:美國的Intel，ATMEL，荷蘭的PhilipS，德國的SiemenS等。其中Intel公司一直處于領先地位，主要有MCS-48、MCS-51和MCS-96三大系列，其中MCS-51系列是1980年推出的高檔8位單片機，代表著單片機的發(fā)展方向，成為單片機領域中的主流產品。ATMEL公司的89系列Flash單片機以Intel80C51/52作為內核，并采用可重復編程FlashROM技術，是一種源于8051而又優(yōu)于8051的單片機，己成為廣大MCS-51用戶進行電子設計與開發(fā)的優(yōu)選單片機品種。根據實際情況與要求，本系統(tǒng)選用ATMEL公司89系列標準型單片機AT89S52，其價格適中功能強大，這應當是比較符合我國國情的選擇。3.1.2AT89S52簡介AT89S52是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內含8KBytesISP(In-systemprogrammable)的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結構，芯片內集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S52可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。單片機內部結構圖與基本特征AT89S52內部結構圖如圖3-1所示：1、基本特征·與MCS-51單片機產品兼容·8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器，256字節(jié)RAM·可反復擦寫>1000次·全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz·三級加密程序存儲器·32個可編程I/O口線·三個16位定時器/計數(shù)器·八個中斷源·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·看門狗定時器·雙數(shù)據指針·掉電標識符圖3-1AT89S52外部引腳引腳配置及功能AT89S52單片機有40個引腳，為CMOS工藝雙列直插封裝(DIP)，其引腳配置見圖3-1所示，各引腳功能簡述如下:1、主電源引腳VCC:電源端，+5V。GND:接地2、4個8位I/O端口P0、P1、P2和P3P0口：PO口為一個8位漏級開路雙向工/0口，每個引腳可吸收8個TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據存儲器，它可以被定義為數(shù)據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/0口，P1口緩沖器能接收輸出4個TTL門電流。Pl口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/0口，P2口緩沖器可接收輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址"1"時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/0口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流(ILL)這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89S52的一些特殊功能口，如下表1所示:口管腳備選功能P3.0RXD串行輸入口P3.1TXD并行輸入口P3.2/INT0外部中斷0P3.3/INT1外部中斷1P3.4T0計時器0外部輸入P3.5T1計時器1外部輸入P3.6/EQ\*jc0\*"Font:宋體"\*hps12\o\ad(\s\up11(----),WR)外部數(shù)據存儲器寫選通P3.7/EQ\*jc0\*"Font:宋體"\*hps12\o\ad(\s\up11(----),RD)外部數(shù)據存儲器讀選通表1P3口的特殊功能3、控制信號引腳RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE：低電平有效，當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFRSEH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX、MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。PSEN：低電平有效，外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次有效。但在訪問外部數(shù)據存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。EA/V即:當EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器(0000H-FFFH)，不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，麗將內部鎖定為RESET；當EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)。4、時間振蕩電路XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3.1.3存儲器的配置AT89系列單片機的存儲器采用的程序存儲器和數(shù)據存儲器分開編址的，它們有各自的尋址系統(tǒng)、控制信號和特定功能。程序和數(shù)據存儲器在物理和邏輯上均分為兩個地址空間:內部存儲空間和外部存儲空間。本系統(tǒng)的代碼程序不太大，AT89S521片內的8KBROM閃速存儲器256字節(jié)的RAM即可滿足要求，無需擴展片外ROM跟RAM。3.1.4時鐘電路與復位電路的設計1、時鐘電路設計AT89S52單片機內部有個振蕩器，可以用作CPU的時鐘源。本系統(tǒng)時鐘選用內部方式。AT89S52內部含有一個高增益的反相放大器，通過XTAL1(輸入端)、XTAL2(輸出端)外接作為反饋元件的片外石英晶體(或陶瓷諧振器)和電容C1，C2組成的并聯(lián)諧振電路后便構成片內自激振蕩器，從而利用它內部的振蕩器產生時鐘。連接方法見圖3-2所示，其中晶體呈感性，其決定著振蕩器的振蕩頻率；電容Cl，C2對頻率有微調作用。電路中反饋元件選用石英晶體，電容Cl和C2均為22PF，電容與晶體的安裝位置應盡量靠近單片機。圖3-2時鐘電路2、復位電路設計89系列單片機在啟動時也需要復位使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始態(tài)開始工作。按下SW，電源對C充電，使RST端快速到達高電平；松開按鍵，C向芯片內阻放電，恢復為低電平，從而使單片機可靠復位，一般R1選470Ω，R2選8.2kΩ，C選22uF。AT89S52的按鍵復位電路見圖3-3，電路簡單可靠。圖3-3按鍵復位電路3.2太陽能電池板充電電路3.2.1充電芯片的選擇CN3068是可以對單節(jié)可充電鋰電池進行恒流/恒壓充電的充電器電路。該器件內部包括功率晶體管，應用時不需要外部的電流檢測電阻和阻流二極管。CN3068只需要極少的外圍元器件，熱調制電路可以在器件的功耗比較大或者環(huán)境溫度比較高的時將芯片溫度控制在安全范圍內。內部固定的恒壓充電電壓為4.2V，也可以通過一個外部的電阻調節(jié)。充電電流通過一個外部電阻設置。當輸入電壓掉電時，CN3068自動進入低功耗的睡眠模式，此時電池的電流消耗小于3微安。其它功能包括輸入電壓過低鎖存，自動再充電，電池溫度監(jiān)控以及充電狀態(tài)/充電結束狀態(tài)指示等功能。詳細描述CN3068是專門為一節(jié)鋰電池而設計的線性充電器電路，利用芯片內部的功率晶體管對電池進行恒流和恒壓充電。充電電流可以用外部電阻編程設定，最大持續(xù)充電電流可達500mA，不需要另加阻流二極管和電流檢測電阻。CN3068包含兩個漏極開路輸出的狀態(tài)指示輸出端，充電狀態(tài)指示端STAT2和充電結束指示輸出端STAT1。芯片內部的功率管理電路在芯片的結溫超過115℃時自動降低充電電流，這個功能可以使用戶最大限度的利用芯片的功率處理能力，不用擔心芯片過熱而損壞芯片或者外部元器件。這樣，用戶在設計充電電流時，可以不用考慮最壞情況，而只是根據典型情況進行設計就可以了，因為在最壞情況下，CN3068會自動減小充電電流。當輸入電壓大于電源低電壓檢測閾值和電池端電壓時，CN3068開始對電池充電，STAT2管腳輸出低電平，表示充電正在進行。如果電池電壓Kelvin檢測輸入端(FB)的電壓低于3V，充電器用小電流對電池進行預充電。當電池電壓Kelvin檢測輸入端(FB)的電壓超過3V時，充電器采用恒流模式對電池充電，充電電流由IR管腳和GND之間的電阻RIR.確定。當電池電壓Kelvin檢測輸入端(FB)的電壓接近電池端調制電壓時，充電電流逐漸減小，CN3068進入恒壓充電模式。當充電電流減小到充電結束閾值時，充電周期結束，STAT2端輸出高阻態(tài)，STAT1端輸出低電平，表示充電周期結束，充電結束閾值是恒流充電電流的10%。如果要開始新的充電周期，只要將輸入電壓斷電，然后再上電就可以了。當電池電壓Kelvin檢測輸入端(FB)的電壓降到再充電閾值以下時，自動開始新的充電周期。芯片內部的高精度的電壓基準源，誤差放大器和電阻分壓網絡確保電池端調制電壓的誤差在±1%以內，滿足了電池的要求。當輸入電壓掉電或者輸入電壓低于電池電壓時，充電器進入低功耗的睡眠模式，電池端消耗的電流小于3uA，從而增加了待機時間。CN3068的管腳排列如圖3-4所示：CN3068CN306811 FB11 TEMPIR STAT2GND STAT1VCC BAT圖3-4CN3068的管腳排列CN3068特點：（1）輸入電壓范圍：4.35V到6V（2）不需要外部阻流二極管和電流檢測電阻（3）恒壓充電電壓4.2V，也可外接電阻調整恒壓充電電壓（4）可設置的持續(xù)恒流充電電流可達500mA（5）采用恒流/恒壓/恒溫模式充電，既可以使充電電流最大化，又可以防止芯片過熱（6）電源電壓掉電時自動進入低功耗的睡眠模式（7）充電狀態(tài)和充電結束狀態(tài)雙指示輸出（8）封裝形式SOP8(9)無鉛產品3.2.2穩(wěn)壓電路的選擇穩(wěn)壓電源電路采用LM7805系列集成穩(wěn)壓器，可以輸出正5V直流電壓。C7、C8分別為輸入端和輸出端采用濾波電容，輸出端接一個齊納二極管進一步穩(wěn)定輸出電壓。3.2.3過充保護電路為了防止把電池充壞，本系統(tǒng)還采用了簡單自己設計的過沖保護電路，本電路還需以后的實驗驗證。在不發(fā)生過充時，由于二極管D1的阻隔三極管不導電。當充電電壓升到5V左右時，三極管（2N3055）開始導通，它對電池進行分流，以防止過充。Q1應裝在中等尺的散熱板上。Q1選用低電壓的齊納管。太陽能電池板充電的電路圖如圖3-5所示：圖3-5太陽能電池板充電的電路圖電池正極的恒壓充電電壓為：Vbat＝4.2＋3.04×10-6×Rx其中，Vbat的單位是伏特Rx的單位是歐姆太陽能電池板采用尺寸112mm*65mm*4mm，開路6V，短路電流150MA。充電池采用四節(jié)鎳鎘電池3.3數(shù)據采集電路的設計3.3.1傳感器的選擇傳感器基本概念傳感器技術和計算機技術及通信機技術構成了信息技術，成為信息時代的三大支柱。后兩者發(fā)展迅速，唯有傳感器技術發(fā)展滯后。傳感器技術是衡量一個國家科技發(fā)展水平的重要標志。依照中華人民共和國國家標準(GB/T7665-1987傳感器通用術語)的規(guī)定，傳感器的定義為：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉換成可用輸出信號的器件或裝置”，通常由敏感元件和轉換元件組成。其中敏感元件“指傳感器中能直接感受(或響應)被測量的部分”，此處的被測量一般為非電量；轉換元件是“指傳感器中能將敏感元件感受(或響應)的被測量轉換成適于傳輸或測量的電信號部分”。傳感器在我國的設施農業(yè)中發(fā)揮著重要的作用，主要用于環(huán)境參數(shù)的獲取，根據檢測對象分為空氣環(huán)境和土壤環(huán)境。前者包括溫度、濕度、二氧化碳、光照度等；后者包括土壤溫度、土壤含水量、土壤PH值。傳感器的原理框圖如圖3-6所示：被測敏感元件接口電路轉換元件量 電信號敏感元件接口電路轉換元件輔助電源輔助電源 圖3-6傳感器的原理溫度傳感器的選擇溫度是一個與人類的生活、工作息息相關的物理量，也是現(xiàn)代科學技術中最重要的物理量。常用的溫度傳感器有熱敏電阻、熱電偶、成溫度傳感器、熱電阻等。(1)熱敏電阻:利用半導體的電阻隨溫度變化而顯著變化的特性制成的半導體測溫元件。目前使用的多為陶瓷熱敏電阻。它的優(yōu)點是:靈敏度高，工作溫度范圍寬，穩(wěn)定性好，過載能力強，體積小。但它的不足之處在于非線性和互換性差。(2)熱電偶:是利用物理學中的金屬熱電效應制成的溫度傳感器。結構簡單，互換性好，是500℃-800℃溫區(qū)的首選溫度傳感器。(3)PN結溫度傳感器:實質是一種半導體集成電路，利用晶體二極管、三極管的PN結電壓隨溫度變化而變化的原理制成。線性度好，熱慣性小，靈敏度高，但互換性差。(4)集成溫度傳感器:是把濕敏元件，放大電路、偏置電路及線形化電路集成在同一芯片上的溫度傳感器。相對其它傳感器有較好的線性度和一致性，且體積小，使用方便。據據實際情況可知，溫室內環(huán)境的變化范圍為0℃-40℃，溫度的變化范圍較小;并且溫度的變化速度較慢，因而不需要傳感器的反應速度太高。經過對上述幾種溫度傳感器的性能分析比較，認為選用集成溫度傳感器DS18B20合適。由于具有結構簡單不需要外接電路，可用一根I/0數(shù)據線既供電又傳輸數(shù)據，并且具有體積小，分辨率高，轉換快等優(yōu)點，被廣泛用于測量和控制溫度的地方。所測溫度由P2.7口輸入單片機與給定溫度進行比較，當溫度大于給定溫度時控制步進電機正傳一定步數(shù)，打開窗簾；當溫度低于給定溫度時，控制步進電機反轉，關閉窗簾。DS18B20簡介Dallas半導體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。一線總線獨特而且經濟的特點，是用戶可輕松地組建傳感器網絡，為測量系統(tǒng)的構建引入全新的概念，現(xiàn)在，新一代DS18B20體積更小、更經濟、更靈活。DS18B20同DS1820一樣，DS18B20也支持“一線總線接口”，測量溫度范圍為-55°C~+125°C，在-10°C~85°C范圍內精度為±0.5°C。現(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設備或過程控制。測溫類電子產品等。與前一代產品不同，新產品支持3v~5v的電壓范圍，使系統(tǒng)設計更靈活。方便，而且新一代產品更便宜體積更小。DS18B20的特征·獨特的單線接口僅需一個端口引腳進行通訊·每個器件有唯一的64位的序列號存儲在內部存儲器中·簡單的多點分布式測溫應用·無需外部器件·可通過數(shù)據線供電，供電范圍為3.0V到5.5V·測溫范圍為-55°C~+125°C（-67~+257°F）在-10°C~85°C范圍內精度為±0.5°C·溫度計分辨率可以被使用者選擇為9~12位數(shù)字·最多在75ms內將溫度轉換為12位數(shù)字·用戶可定義的非易失性溫度報警設置·報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件·應用包括溫度控制、工業(yè)系統(tǒng)、消費品、溫度計或任何熱感測系統(tǒng)DS18B20與另一款測溫軟件AD590相比，其外圍硬件電路更加簡單，通過一個單線接口發(fā)送或接受信息，與單片機之間僅需一條連接線，無需外部電源，無需A\D轉換電路，安裝、使用方便，大大的節(jié)省了成本。DS18B20的內部結構如圖3-7所示：存儲器和控制邏輯64位ROM和單線接口存儲器和控制邏輯64位ROM和單線接口高速緩存存儲器溫度靈敏器件高速緩存存儲器溫度靈敏器件 內部VDD低溫觸發(fā)器TL低溫觸發(fā)器TL高溫觸發(fā)器TH高溫觸發(fā)器TH電源探測配置寄存器電源探測配置寄存器 8位CRC生成器8位CRC生成器圖3-7DS18B20內部結構DS18B20的引腳如圖所示：DALLASDALLASDS18B20 GND DQ VCC圖DS18B20外部引腳引腳說明：GND接地，VCC接電源，DQ是數(shù)據I\O口。DS18B20構成測溫系統(tǒng)只需外接一個上拉電阻即可實現(xiàn)與單片機之間的通訊線路簡單溫度檢測電路如圖3-8所示圖3-8溫度檢測電路濕度傳感器的選擇濕度是表示空氣中水蒸氣含量的物理量，常用絕對濕度和相對濕度來表示，影響植物生長的濕度是相對濕度?？焖?、準確地測定花卉生長環(huán)境的濕度信息，對于探明植物生長環(huán)境此時是否為最佳狀態(tài)具有重要意義。針對室內的具體環(huán)境，對濕度傳感器要求：可應用在線監(jiān)測易于實現(xiàn)自動化，有良好的靈敏度和精確度、寬量程，測濕范圍為0-100%RH，檢測壽命長，可靠性、穩(wěn)定性高，傳感器為線性輸出濕度檢測模塊。土壤濕度是最重要和最常用的土壤信息，它是科學地控制調節(jié)土壤水分狀況，進行節(jié)水灌溉，實現(xiàn)科學用水的基礎。植物一般以土壤水分占土壤持水量的60%～80%時生長最好，快速準確地測定土壤水分對于探明植物生長發(fā)育期內土壤水分盈虧以便適時作出灌溉施肥決策或排水措施等具有重要的意義。目前，土壤水分的直接測定主要方法有烘干法即土鉆法(SA)，間接測量可用石膏電阻塊、電容法、張力計和中子儀、時域反射儀(TDR)等?？紤]到成本及電路的復雜程度本系統(tǒng)采用簡單電路即可實現(xiàn)，使本系統(tǒng)控制土壤的濕度在60%～80%之間。由V1和V2及部分外圍元件組成土壤水分檢測電路，石墨電極的體電阻隨濕度而變化，當土壤濕度較大時，其體電阻較大，V1因其基極電位高而截止，造成V2也截止，其集電極輸出低電平。當土壤水分降低到規(guī)定值時，V1因其基極電位降低而導通，于是V2也導通，由V2集電極輸出高電平，單片機控制電磁閥打開開始放水；待土壤水分降低至規(guī)定值時，檢測電路中的V2管就輸出高電平，經反向器U6反向后輸出低電平給單片機的P2.5端，控制電磁閥關閉。通過調節(jié)RES的阻值，可以控制土壤濕度的范圍在%60-%80之間，具體阻值由后期實驗測定。土壤濕度傳感器電路組成如圖3-9所示：圖3-9濕度傳感器電路組成光照檢測電路的選擇光照是作物生長的必要條件，是植物制造營養(yǎng)物質的能源，沒有光的存在光合作用就不能進行，作物的生長發(fā)育就要受到影響?？焖贉蚀_地測定作物生長環(huán)境的光照強度，對于探明作物生長環(huán)境狀態(tài)是否為最佳，是否適宜作物生長，以便及時做出調控等具有重要的意義。光電傳感器是各種光電檢測系統(tǒng)中實現(xiàn)光電轉換的關鍵元件，以光電器件作為轉換元件的傳感器，它是把光信號(紅外、可見及紫外光輻射)轉變成為電信號的器件?？捎糜跈z測直接引起光量變化的非電量，如光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等;也可用來檢測能轉換成光量變化的其他非電量。光電式傳感器具有非接觸、響應快、性能可靠等特點。本系統(tǒng)的光照檢測電路采用LM324作比較器，光電三極管作感光元件，當有光照并且達到一定的強度的時候，光電三極管導通，LM324輸出低電平，單片機接受低電平信號控制步進電機做出相應的動作（拉開窗簾）。光照檢測電路如圖3-10所示圖3-10光照檢測電路3.3.2輸出控制電路的設計自動控制系統(tǒng)通過傳感器對受控對象的有關參數(shù)信息數(shù)據的實時采集，經過數(shù)字化變換進入單片機CPU進行必要的處理，而后輸出以驅動執(zhí)行器件或機構產生相應的動作，直接推動被控對象來調整被測參量，最終目的以使受控參量始終處于要求值或范圍內。在單片機完成控制處理后總是以數(shù)字信號通過I/O口線或數(shù)據總線輸出至受控對象的。對受控設備的驅動常采用模擬量或數(shù)字量輸出驅動兩種方式。而在實際的單片機測控系統(tǒng)中，數(shù)字量輸出控制已越來越廣泛地被應用，尤其是其中的開關量輸出驅動和控制。目前單片機I/0口線的驅動能力和與CPU直接接口的一般TTL電路或CMOS電路的驅動能力很有限的，不足以驅動那些功率開關(如繼電器、電機、電磁開關等)和強電設備、大功率負載，且由于工作現(xiàn)場環(huán)境惡劣、輸出通道接近控制對象及周圍的電磁等干擾嚴重，所以輸出控制電路設計主要是解決輸出隔離即干擾防治和功率驅動問題。其邏輯框圖見圖3-11所示:光耦單片機輸出驅動 開關量光耦單片機輸出驅動執(zhí)行器件繼電器 執(zhí)行器件繼電器圖3-11輸出通道控制示意圖本系統(tǒng)的執(zhí)行器件和機構只有開啟和停閉兩種狀態(tài)，采用開關量形態(tài)輸出控制，經I/0口到受控對象，據輸出控制具體情況附加功率放大驅動電路后驅動執(zhí)行器件直接推動受控對象。單片機與功率放大電路間易產生電磁干擾，因此采用光電耦合器隔離等抗干擾措施。開關量輸出電路中最主要的干擾是在控制動力設備啟停時的沖擊干擾。開關量輸出隔離的目的在于隔斷單片機與執(zhí)行機構之間的直接電氣聯(lián)系，以防地電位差、外界電磁場等干擾因素造成執(zhí)行機構地誤動作，甚至導致智能儀器本身的損壞。目前常用的開關量輸出驅動隔離器件主要有：功率晶體管、光電耦合器件和繼電器等。功率晶體管適合于負載所需電流不太大的場合，常用來驅動微型繼電器、LED顯示等。光電耦合器件具有輸出信號與輸入信號在電氣上完全隔離，抗干擾能力強，隔離電壓可達千伏以上;無觸點，壽命長，可靠性高;響應速度快，易與TTL電路配合使用，兼有隔離驅動功能。繼電器是利用改變金屬觸點位置使動觸點和定觸點閉合或分開，所以繼電器具有接觸電阻小，流過電流大和耐壓高等優(yōu)點;并且繼電器觸點的負載能力遠遠大于光電耦合的負載能力，它能直接控制強電動力回路，且外電路安排靈活，且還有很大的電流放大作用是一種很好的開關量輸出隔離及驅動器件。本系統(tǒng)中被控對象都要用到功率驅動器件，其中電磁閥約5V/個、天窗電機約10W/臺。電磁閥選用的是直流電磁閥，具有使用方便，高靈敏度，高效節(jié)能，壽命長，高可靠性的特點。產品適用于小型自動供水。窗戶電機選用日本/THINK系列/直流馬達/DC24V/小齒輪減速電機。對輸出控制的前置隔離功放驅動電路均采用功率晶體管、具有隔離驅動功能的光電禍合器件和繼電器，其中隔離控制繼電器選用電磁式繼電器，繼電器兩端加接泄流二極管回路，用來保護驅動器。硬件的抗干擾設計在自動澆灌控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)可靠性的保證是非常重要的，單片機硬件系統(tǒng)的可靠性決定了整個系統(tǒng)的可靠性。硬件抗干擾技術主要體現(xiàn)在過程通道抗干擾設計、供電系統(tǒng)抗干擾設計和印刷電路板抗干擾設計三個方面。單片機硬件系統(tǒng)的抗干擾能力與元器件質量、裝配質量等因素都有關系，但主要取決于設計的可制造性(DEM)，本系統(tǒng)采取如下相應的抗干擾措施。1.采用抗干擾穩(wěn)壓電源采用具有抗干擾能力的穩(wěn)壓電源，絕大部分干擾都可以克服。提高穩(wěn)壓電源抗干擾能力，通常采用的措施:采用電源濾波和退禍;通過低通濾波器接入電網2.采用良好的接地系統(tǒng)。3.抑制電路內部產生的干擾。沿著單片機主板邊緣，安置上一圈地線和電源線，并將0.luF的電容置于電源和地線間，以確保電源穩(wěn)定。4.采用光電耦合器隔離數(shù)字信號，強電與弱電之間采用繼電器隔離。5.印刷線路板大小要適中，且要合理分區(qū)按照單點接電源、單點接地的原則送電。在進行印刷電路板抗干擾設計時除了遵循抗干擾設計原則外，在印刷電路板的重要元器件電源處均配置了退禍電容以有效地去除高頻成分的干擾。6、模擬電路與數(shù)字電路地線分開。模擬電路與數(shù)字電路地線分開有利于防止模擬電路與數(shù)據電路的干擾導致傳感器數(shù)據采集誤差，從而保證模擬信號的可靠采集。步進電機驅動電路由ULN2003作步進電機驅動電路，單片機P1.0，P1.1，P1.2，P1.3輸出至ULN2003的IN1-IN4，電阻R是大功率電阻，增大驅動電流。電路并聯(lián)一個電容，吸收步進電機線圈電感產生的反向電動勢，以保護ULN2003驅動芯片。此設計中假設步進電機轉64圈可以正好將窗簾拉開或者關閉。步進電機的驅動電路如圖3-11：圖3-11步進電機驅動電路電磁閥控制電路電磁閥控制電路主要由NPN共集-共射復合管及繼電器組成，當單片機P2.4給出高電平,復合管導通，繼電器接通，將開關吸合，電磁閥接通開始放水。電磁閥控制電路如圖3-12所示圖3-12電磁閥控制電路窗戶控制電路窗戶控制電路主要由總線緩沖門74LS125和反向驅動器74LS06控制4個光電隔離器和4個大功率場效應開關管IRF640（圖中用Q1-Q4表示）。當單片機P2.2=1,P2.3=0時，由于74LS125中三態(tài)門2#是打開的所以光電隔離器U9導通并發(fā)光，光敏三極管輸出為高電平，因而使大功率場效應管Q4導通。同理，74LS1254#三態(tài)門輸出為“0”，使得3#門的控制端也為“0”電平，因此3#三態(tài)門打開，使光電隔離器U6發(fā)光并導通，因而使Q1導通。同理可分析此時Q2和Q3是關斷的。因此電流從左至右流過直流電機，使電機正轉，使得窗戶打開。當P2.2=0,P2.3=1時，則鎖存器74LS125中的2#3#三態(tài)門打開，使得Q2和Q3接通，Q1和Q4關斷，電流由右向左流過電機，電機反轉，使得窗戶關閉。當單片機P2.2=0,P2.3=0時，四個74LS06均輸出高電平，光電隔離器U6,U7,U8,U9均截止，電動機停止轉動。窗戶電機采用日本/THINK系列/直流馬達/DC24V/小齒輪減速電機，窗戶控制的電路如圖3-13所示： 圖3-13窗戶控制電路

第四章軟件系統(tǒng)的設計4.1總體設計思想目前支持單片機應用系統(tǒng)開發(fā)的語言一般有機器語言、匯編語言和高級語言(如C51)。本系統(tǒng)選用適時性強與透明度高的C語言作為編程語言，系統(tǒng)軟件的開發(fā)全部采用KeiluVision3進行。系統(tǒng)程序的開發(fā)，采用了流行的模塊化設計方法。在程序設計中，可根據系統(tǒng)功能，將整個軟件系統(tǒng)劃分為若干個功能相對獨立易于解決的模塊，每個模塊是一個結構完整，相對獨立的程序段，能完成某一規(guī)定的任務，實現(xiàn)某個具體的功能。模塊化程序結構清晰，組合靈活，可讀性好，易于驗證，可靠性高，便于功能擴充和版本升級，程序的修改可局部進行，還可建立頻繁調用的子程序。系統(tǒng)軟件的設計，主要由如下程序模塊組成：DS18B20溫度采集、步進電機控制、繼電器控制等。整個系統(tǒng)的主程序如下圖所示:開始系統(tǒng)初始化開始系統(tǒng)初始化環(huán)境變量采集環(huán)境變量采集光照合適？土壤濕度合適？溫度合適？光照合適？土壤濕度合適？溫度合適？ YES YES YES NO濕度過低？溫度過高？濕度過低？溫度過高？光照過強？ NO NO光照過強？ NO YES YES YES關閉窗簾打開窗戶打開電磁閥關閉窗簾打開窗戶打開電磁閥打開窗簾關閉窗戶打開窗簾關閉窗戶系統(tǒng)在上電初始化后將對環(huán)境溫度、土壤濕度、光照強度進行細致的判斷，當環(huán)境溫度過高時，系統(tǒng)將打開窗戶進行散熱，當環(huán)境溫度過低時，系統(tǒng)將關閉窗戶；當土壤濕度過低，進行灌溉加濕；當內部光照強度較弱時，打開窗簾以利于陽光照射，過高時則關閉窗簾。通過上述主體流程控制，即可以達到有效的控制，使得室內環(huán)境對花卉植物的生長基本處于最佳的狀態(tài)。4.2傳感器控制模塊設計通過對傳感器輸入的模擬信號進行轉換、處理分析并與預設參數(shù)限值進行比較，予以判斷，滿足一定條件則執(zhí)行相應控制功能。對應的程序流程如圖4-1、圖4-2、圖4-3所示。開始開始溫度是否低于下限值？溫度是否低于下限值？ YES NO溫度是否高于上限值？溫度是否高于上限值？關閉窗戶關閉窗戶打開窗戶 YES打開窗戶 NO返回返回圖4-1溫度判定程序流程圖開始開始土壤濕度達到上限值？土壤濕度低于下限值？土壤濕度達到上限值？土壤濕度低于下限值？ NO YES YES NO灌溉灌溉停止灌溉停止灌溉返回返回圖4-2土壤濕度判定程序流程圖開始開始光照強度高于上限？光照強度低于下限？光照強度高于上限？光照強度低于下限？ NO YES YES NO關閉窗簾打開窗簾關閉窗簾打開窗簾返回返回圖4-3光照強度判定程序流程圖第五章結論5.1總結基于溫度、土壤濕度與光照強度等多因子的自動噴灌控制系統(tǒng)，由以AT89S52為核心的控制電路、傳感器電路和執(zhí)行器件及機構組成，硬件電路簡單，不需要傳A/D轉換器件，系統(tǒng)也不需擴展，經過實驗調試，系統(tǒng)設計基本可以滿足預期功能要求。硬件電路采用成熟的電路設計，元件選用成本較低的器件，電路穩(wěn)定，擴干擾力強，性價比較高。軟件開發(fā)用C語言，采用模塊式結構，系統(tǒng)功能易于擴展。5.2展望環(huán)境量自動控制工程是一個耗時長的大型系統(tǒng)工程，涉及到電子與計算機等行業(yè)，需要投入大量的人力和物力。因本人水平、時間與試驗條件有限，本文中還存在很多的不足，今后還應進行如下研究:1、自動定時噴灌控制系統(tǒng)的改進：一要解決所用繼電器的壽命問題；二是要完善產品的結構與外殼的設計；三是加大推廣力度，搞高經濟效益與社會效益。2、基于環(huán)境多因子的自動澆灌控制系統(tǒng)在如下方面有待作進一步的研究：(1)傳感器件國內水平較低，需在以后進行更具體的試驗。(3)因本人主要是從事電子的，軟件設計有待進一步優(yōu)化處理。(4)要達到室內或溫室環(huán)境自動控制，必須盡可能全面考慮具體的環(huán)境調節(jié)和具體的植物生理的特點、不同植物對環(huán)境因子的不同要求、同一植物在不同生理階段對于環(huán)境因子的要求以及各環(huán)境因子的相互影響。今后在研究中要逐步加入這些問題，以便更實用。(5)本系統(tǒng)鑒于時間及水平所限沒有充分考慮光照補償，溫度補償?shù)却胧谝院蟮难芯恐袘摷由线@些思想。致謝語本論文是在我的導師------老師的親切關懷和悉心指導下完成的。她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。在此謹向張老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。撰寫畢業(yè)論文期間，研究生導師-------對我的論文提出許多寶貴的建議，使我少走了一些彎路，再此非常感謝。我還要感謝在一起愉快的度過畢業(yè)論文舍友們，正是由于你們的幫助，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！最后，再次對關心、幫助我的老師和同學表示衷心地感謝！參考文獻[1]潘新民，王燕芳微型計算機控制技術[M]電子工業(yè)出版社2009.[2]湯競南，沈國琴51單片機C語言開發(fā)與實例[M]人民郵電出版社2008.[3]譚浩強C程序設計清華大學出版社[M]2006.[4]張銀霞.單片機自動微灌控制器的研究設計與應用[D].2000.[5]張清華，葉尚一種香蕉滴灌智能控制器[J].節(jié)水灌溉，2002，(4):19一21.[6]毛慎建.智能化灌溉控制器[J].噴灌技術，1995，(2).[7]張兵.單片機模糊智能控制在灌溉中的應用[J].節(jié)水灌溉，2002，(6).[8]王家禎.傳感器與變送器[M〕.北京:清華大學出版社，1996.[9]徐維樣，劉旭敏.單片微型機原理及應用[M].大連理工大學出版社，1997.[10]趙佩華.單片機接口技術及應用[M].北京:機械工業(yè)出版社，2003.[11]吳義彬.繼電器用戶實用手冊[J].國防工業(yè)出版社，1992.6.[12]吳良杰.噴灌的微機自動控制系統(tǒng)[J].林業(yè)機械與木工設備，1998，(l).[13]陽厚森.溫棚土壤濕度自動控制節(jié)水噴灌技術[J].農機化研究，2005，(2).[14]朱克武.溫室大棚自動控制系統(tǒng)的研究[J].農業(yè)網絡信息，2005，(5).[15]馮同普.全自動噴灌系統(tǒng)的軟件開發(fā)[J].河北水利水電技術，2002，(1).[16]吳水平溫室自動噴灌控制系統(tǒng)設計與研究[D]湖南農業(yè)大學2008.[17]黃漢云.太陽能光伏發(fā)電應用原理[M].北京:化學工業(yè)出版，2009.[18]趙爭鳴.太陽能光伏發(fā)電及其應用[M].北京:科學出版社，2005.[19]SealedLeadAcidHandbook[M]Panasonic,1998.附表一附表二//DS18B20的讀寫程序,數(shù)據腳P2.7//溫度傳感器18B20匯編程序,采用器件默認的12位轉化//最大轉化時間750微秒,顯示溫度-55到+125度,顯示精度為0.1度/***************************************************/#include<reg52.h>#include<intrins.h>//_nop_();延時函數(shù)用#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitDQ=P2^7;//溫度輸出sbitQ2=P2^2;sbitQ3=P2^3;sbitQ4=P2^4;sbitQ5=P2^5;sbitQ6=P2^6;uchardatatemp_data[2]={0x00,0x00};//讀出溫度暫放ucharcodeFFW[8]={0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08,0x09};//四相八拍正轉編碼ucharcodeREV[8]={0x09,0x08,0x0c,0x04,0x06,0x02,0x03,0x01};//四相八拍反轉編碼uinttemp;/*****************11us延時函數(shù)*************************/voiddelay1(uintt){for(;t>0;t--);}/*****************250ms延時函數(shù)(開關窗戶及窗簾使用)*************************/voidDelay2()

{

unsignedchara,b,c;for(a=0;a<250;a++)

for(b=0;b<3;b++)

for(c=0;c<220;c++);

}

/****************DS18B20復位函數(shù)************************/ow_reset(void){charpresence=1;while(presence){while(presence){DQ=1;_nop_();_nop_();//從高拉倒低DQ=0;delay1(50);//550usDQ=1;delay1(6);//66uspresence=DQ;//presence=0復位成功,繼續(xù)下一步}delay1(45);//延時500uspresence=~DQ;}DQ=1;//拉高電平}/****************DS18B20寫命令函數(shù)************************///向1-WIRE總線上寫1個字節(jié)voidwrite_byte(ucharval){uchari;for(i=8;i>0;i--){DQ=1;_nop_();_nop_();//從高拉倒低DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();//5usDQ=val&0x01;//最低位移出delay1(6);//66usval=val/2;//右移1位}DQ=1;delay1(1);}/****************DS18B20讀1字節(jié)函數(shù)************************///從總線上取1個字節(jié)ucharread_byte(void){uchari;ucharvalue=0;for(i=8;i>0;i--){DQ=1;_nop_();_nop_();value>>=1;DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();//4usDQ=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();//4usif(DQ)value|=0x80;delay1(6);//66us}DQ=1;return(value);}/****************讀出溫度函數(shù)************************/read_temp(){ow_reset();//總線復位delay1(200);write_byte(0xcc);//發(fā)命令write_byte(0x44);//發(fā)轉換命令ow_reset();delay1(1);write_byte(0xcc);//發(fā)命令write_byte(0xbe);temp_data[0]=read_byte();//讀溫度值的第字節(jié)temp_data[1]=read_byte();//讀溫度值的高字節(jié)temp=temp_data[1];temp<<=8;temp=temp|temp_data[0];//兩字節(jié)合成一個整型變量。returntemp;//返回溫度值}/***************11.0592MHz時鐘，延時約1ms*************************/voiddelay(uintt){uintk;while(t--){for(k=0;k<125;k++){}}}/******************步進電機正轉***********************/voidmotor_ffw(){uchari;uintj;for(j=0;j<8;j++)//轉64圈{for(i=0;i<8;i++)//一個周期轉45度{P1=FFW[i];//取數(shù)據delay(2);//調節(jié)轉速}}}/**********************步進電機反轉*********************/voidmotor_rev(){uchari; uintj;for(j=0;j<8;j++)//轉1×n圈{ for(i=0;i<8;i++)//一個周期轉45度{P1=REV[i];//取數(shù)據delay(2);//調節(jié)轉速}}}main(){ucharr,d;read_temp();if(temp>30)//溫度過高{Q2=1;Q3=0;//打開窗戶for(d=0;d<80;d++)Delay2();Q2=0;Q3=0;//電機停止轉動}elseif(temp<20)//溫度過低{Q2=0;Q3=1;//關閉窗戶for(d=0;d<80;d++)Delay2();Q2=0;Q3=0;//電機停止轉動}elsedelay1(1);//溫度適中if(Q5==0)//土壤濕度過低Q4=1;//打開電磁閥放水else Q4=0;//關閉電磁閥delay1(1);if(Q6==0) {for(r=0;r<64;r++)motor_ffw();//光照太強P1=0x0FFH}else {for(r=0;r<64;r++)motor_rev();//光照太弱P1=0x0FFH}}STC89C51RC系列單片機具有成本低、性能高的特點，支持ISP（在系統(tǒng)編程）及IAP（在應用編程）技術。使用ISP技術可不需要編程器，而直接在用戶系統(tǒng)板上燒錄用戶程序，修改調試非常方便。利用IAP技術能將內部部分專用Flash當作EEPROM使用，實現(xiàn)停電后保存數(shù)據的功能，擦寫次數(shù)為100000次以上，可省去外接EEPROM（如93C46、24C02等）。而且與傳統(tǒng)8051單片機程序兼容，硬件無需改動。附表中為STC89系列單片機部分型號參數(shù)。

該系列單片機具有寬工作電壓3.4V—6V,超強抗干擾(電源、復位電路都經過特殊處理，每個I/O口接有二極管箝位保護)、超低功耗（正常工作模式4mA—7mA，空閑模式2mA，掉電模式0.5uA）、無法解密（用戶程序是用ISP/IAP機制寫入，一邊校驗一邊寫，無讀出命令）、降低EMI（電磁干擾），單片機在運行時自身會產生一些電磁干擾，而該系列單片機具有三大措施來降低EMI：

可禁止ALE引腳時鐘信號輸出（由用戶程序中指令設定），而傳統(tǒng)8051單片機在運行時ALE引腳使終以1/12時鐘輸出信號。

6時鐘模式（在ISP燒錄軟件中設定）可使外部晶振或時鐘頻率降低一半，而傳統(tǒng)8051單片機為12個時鐘一機器周期。

單片機內部時鐘振蕩器增益降低一半（在ISP燒錄軟件將OSDN設為1/2gain），可有效降低單片機時鐘高頻部分對外界的干擾。

利用單片機的ISP功能通過與電腦串口連接，在電腦端運行ISP下載控制軟件STC-ISP.EXE（可到網站下載）即可對芯片進行燒錄。需要注意的是單片機要上電復位即冷啟動才會運行其內部已固化的系統(tǒng)ISP程序與電腦端ISP下載控制軟件通訊。另外由于是串口通訊，有讀者會認為用戶系統(tǒng)目標板上要用通訊標準晶振如11.0592M等與電腦端通訊。其實并非這樣，用戶系統(tǒng)目標板上的晶振頻率選擇并沒有多大限制，只要不超過33M，理論上可選擇任一頻率的晶振。電腦端ISP下載控制軟件會自動檢測出用戶系統(tǒng)目標板上所使用晶振的頻率，并計算出合適的波特率，但不會超過用戶在ISP下載控制軟件中設定的最高波特率與之通信并開始燒錄。

附圖是STC89C51RC/RD+系列單片機ISP編程典型應用電路基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構件開發(fā)的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數(shù)字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測