華北水利水電大學(xué)NorthChinaUniversityofWaterResourcesandElectricPower遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院畢業(yè)論文題目:基于單片機(jī)的智能澆花系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)院校華北水利水電大學(xué)專業(yè)工程管理姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師年月日

獨(dú)立完成與誠(chéng)信聲明本人鄭重聲明：所提交的畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立工作所取得的成果并撰寫完成的，鄭重確認(rèn)沒有剽竊、抄襲等違反學(xué)術(shù)道德、學(xué)術(shù)規(guī)范的侵權(quán)行為。文中除已經(jīng)標(biāo)注引用的內(nèi)容外，不包含其他人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。畢業(yè)論文作者簽名：指導(dǎo)導(dǎo)師簽名：簽字日期：簽字日期：畢業(yè)論文版權(quán)使用授權(quán)書本人完全了解華北水利水電大學(xué)有關(guān)保管、使用畢業(yè)論文的規(guī)定。特授權(quán)華北水利水電大學(xué)可以將畢業(yè)論文的全部或部分內(nèi)容公開和編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)提供檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段復(fù)制、保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交畢業(yè)論文原件或復(fù)印件和電子文檔（涉密的成果在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）。畢業(yè)論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：簽字日期：簽字日期：目錄TOC\o"1-3"\h\uTOC\o"1-3"\h\u18746摘要 I20894Abstract II32318第1章緒論 1249381.1課題背景及研究的目的和意義 134401.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 158041.3研究?jī)?nèi)容和目標(biāo) 2269371.4研究方法和流程 39281第2章系統(tǒng)概述及單片機(jī)介紹 589102.1整體方案設(shè)計(jì)思想 52962.2系統(tǒng)組成 5238832.2.1主控芯片的選擇 650532.2.2傳感器模塊選擇 6160032.2.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 619962.3單片機(jī)介紹 6295202.3.1AT89C51單片機(jī)的基本組成 7118012.3.2AT89C51主要特性 7193092.3.3管腳說明 8310622.3.4AT89C51單片機(jī)的存儲(chǔ)器 9207682.3.5程序存儲(chǔ)器 929742.3.6數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 1090272.3.7振蕩電路和時(shí)鐘 1184252.3.8AT89C51的中斷系統(tǒng) 12195562.3.9中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和中斷控制 12179522.3.10中斷響應(yīng)過程 13266442.3.11定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及介紹 132480第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 15122003.1系統(tǒng)需求分析 15311793.2硬件模塊設(shè)計(jì) 1545923.2.1中央處理單元 1596683.2.3LCD顯示部分 16219373.2.4電磁閥部分 16171843.2.5按鍵部分 1612533.2.6ADC0809數(shù)模轉(zhuǎn)換 16236323.2.7總電路設(shè)計(jì)圖 1838563.2.8AT89C51單片機(jī)電路 18241223.2.9晶振電路 19171973.2.10復(fù)位電路 20171393.2.11按鍵電路 2115273.2.12LCD顯示電路 22192863.2.13HC-05藍(lán)牙模塊 2340053.2.14DHT-11溫濕度傳感器模塊 2416373.2.15GL5528光敏電阻 245196第4章軟件設(shè)計(jì) 2673144.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思路 2652494.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)整體框圖 26180144.3手機(jī)app程序設(shè)計(jì) 2716380第5章系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與結(jié)果分析 29207255.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)備 29251505.2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)步驟 29268035.3結(jié)果分析 3020882第6章結(jié)論 3224752參考文獻(xiàn) 3323257致謝 35PAGEPAGEII基于單片機(jī)的智能澆花系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要隨著人們對(duì)生活質(zhì)量的要求不斷提高，智能家居系統(tǒng)逐漸成為人們生活中不可或缺的一部分。而在智能家居系統(tǒng)中，智能澆花系統(tǒng)作為一種重要的應(yīng)用，不僅可以提高植物的生長(zhǎng)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，還可以為家庭種植提供便利。本研究基于傳感器采集、單片機(jī)控制、執(zhí)行器控制和藍(lán)牙模塊等技術(shù)手段，設(shè)計(jì)了一種智能澆花系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)植物的智能化控制和管理。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明該系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，為智能家居系統(tǒng)的發(fā)展提供了新的思路和技術(shù)支持。本研究的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于采用多個(gè)傳感器對(duì)植物的生長(zhǎng)狀態(tài)和環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，通過單片機(jī)控制模塊和執(zhí)行器控制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)植物的智能化控制和管理，同時(shí)通過藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)具有較高的實(shí)用性和用戶體驗(yàn)，能夠滿足用戶對(duì)于家庭種植的需求。未來的研究方向應(yīng)該注重系統(tǒng)的智能化水平和人機(jī)交互設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和實(shí)用性，為智能家居系統(tǒng)的發(fā)展提供更多的技術(shù)支持和創(chuàng)新思路。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，控制，顯示

DesignandImplementationofanIntelligentFlowerWateringSystemBasedonMicrocontrollerAbstractWiththecontinuousimprovementofpeople'srequirementsforlife,thesmarthomesystemhasgraduallybecomeanindispensablepartofpeople'slives.Inthesmarthomesystem,asanimportantapplication,thesmartwateringsystemcannotonlyimprovethegrowthqualityandproductionefficiencyofplants,butalsoprovideconvenienceforfamilyplanting.Thisstudyisbasedontechnicalmeanssuchassensoracquisition,single-chipmicrocomputercontrol,actuatorcontrol,andBluetoothmodule,anddesignedaintelligentflowerpouringsystemtoachieveintelligentcontrolandmanagementofplants.Throughexperimentalverification,itprovesthatthesystemhashighstabilityandreliability,providingnewideasandtechnicalsupportforthedevelopmentofsmarthomesystems.Themaininnovationpointofthisstudyistousemultiplesensorstocollectthegrowthstatusandenvironmentalinformationofplants,andtoachieveintelligentcontrolandmanagementofplantsthroughthesingle-chipmicrocomputercontrolmoduleandtheactuatorcontrolmodule.Remotecontrolandmonitoring.Thesystemhashighpracticalityanduserexperience,whichcanmeetusers'needsforfamilyplanting.Inthefuture,theresearchdirectionshouldfocusontheintelligentlevelofthesystemandhuman-computerinteractiondesign,furtherimprovethestability,reliabilityandpracticalityofthesystem,andprovidemoretechnicalsupportandinnovativeideasforthedevelopmentofsmarthomesystems.KEYWORDS:Single-chipmachine,control,displ基于單片機(jī)的智能澆花系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)PAGE17第1章緒論1.1課題背景及研究的目的和意義隨著人們生活水平的提高，越來越多的人開始關(guān)注家庭種植，但是人們?cè)跐不ㄟ^程中存在時(shí)間不充足、澆水量不足或過量等問題，導(dǎo)致植物生長(zhǎng)質(zhì)量不佳。因此，設(shè)計(jì)一種智能化澆花系統(tǒng)，能夠自動(dòng)控制澆水量和光照強(qiáng)度，提高植物的生長(zhǎng)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，具有重要的應(yīng)用價(jià)值和研究意義。本研究旨在設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的智能澆花系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)植物的智能化控制和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，提高植物的生長(zhǎng)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，為家庭種植提供便利。具體來說，研究的目的和意義如下：1.提高家庭種植的自動(dòng)化水平，減輕人工澆水的勞動(dòng)強(qiáng)度，促進(jìn)家庭種植的可持續(xù)發(fā)展。2.探索個(gè)人澆花智能化控制技術(shù)的發(fā)展方向，為家居智能化和生活品質(zhì)的提升做出貢獻(xiàn)。3.為智能家居的發(fā)展提供新的思路和技術(shù)支持，為人們創(chuàng)造更加舒適和便捷的生活環(huán)境。4.通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，檢驗(yàn)該系統(tǒng)的可行性和穩(wěn)定性，為個(gè)人澆花智能化控制技術(shù)的研究提供新思路和新方法。5.通過手機(jī)APP的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)，提高系統(tǒng)的智能化水平和便捷性?？傊狙芯繉⑻剿髦悄軡不ㄏ到y(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，為智能家居的發(fā)展提供新的思路和技術(shù)支持，為人們創(chuàng)造更加舒適和便捷的生活環(huán)境。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于智能澆花系統(tǒng)的研究主要集中在硬件設(shè)計(jì)和控制算法方面。例如，某些研究將傳感器與單片機(jī)相結(jié)合，通過控制水泵等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)植物的澆水和光照控制。此外，還有一些研究通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)植物生長(zhǎng)狀態(tài)的自動(dòng)識(shí)別和調(diào)節(jié)。然而，目前國(guó)內(nèi)研究還存在一些問題，例如系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和實(shí)用性等方面還需要進(jìn)一步提高，同時(shí)也需要更加注重系統(tǒng)的用戶體驗(yàn)和人機(jī)交互設(shè)計(jì)。國(guó)外研究現(xiàn)狀：在國(guó)外，智能澆花系統(tǒng)的研究已經(jīng)比較成熟，主要集中在硬件設(shè)計(jì)、控制算法和用戶體驗(yàn)等方面。例如，一些研究將智能澆花系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)植物生長(zhǎng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。同時(shí)，也有一些研究通過用戶調(diào)查和數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化系統(tǒng)的用戶體驗(yàn)和人機(jī)交互設(shè)計(jì)?？偟膩碚f，國(guó)內(nèi)外研究都在不斷探索智能澆花系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，但是仍然存在一些問題需要解決。未來的研究方向應(yīng)該注重系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用性和用戶體驗(yàn)等方面的提高，同時(shí)也需要更加注重系統(tǒng)的智能化水平和人機(jī)交互設(shè)計(jì)。1.3研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)研究主要內(nèi)容有：1.硬件設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)智能澆花系統(tǒng)的硬件部分，包括傳感器采集模塊、單片機(jī)控制模塊、執(zhí)行器控制模塊和藍(lán)牙模塊等。2.軟件設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)智能澆花系統(tǒng)的軟件部分，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、控制算法和手機(jī)APP的開發(fā)等。3.系統(tǒng)集成：將硬件和軟件部分進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能。4.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，檢驗(yàn)該系統(tǒng)的可行性和穩(wěn)定性，為個(gè)人澆花智能化控制技術(shù)的研究提供新思路和新方法。研究目標(biāo)有：1.實(shí)現(xiàn)對(duì)植物的智能化控制和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，提高植物的生長(zhǎng)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，為家庭種植提供便利。2.探索個(gè)人澆花智能化控制技術(shù)的發(fā)展方向，為家居智能化和生活品質(zhì)的提升做出貢獻(xiàn)。3.提高家庭種植的自動(dòng)化水平，減輕人工澆水的勞動(dòng)強(qiáng)度，促進(jìn)家庭種植的可持續(xù)發(fā)展。4.通過手機(jī)APP的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)，提高系統(tǒng)的智能化水平和便捷性。5.為智能家居的發(fā)展提供新的思路和技術(shù)支持，為人們創(chuàng)造更加舒適和便捷的生活環(huán)境。具體來說，該系統(tǒng)可以通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)植物的土壤濕度、光照強(qiáng)度和溫度等參數(shù)，通過控制水泵、燈光等設(shè)備，自動(dòng)調(diào)節(jié)澆水量和光照強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)植物的智能化控制。此外，該系統(tǒng)還配備了藍(lán)牙模塊，可以通過手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，方便用戶隨時(shí)隨地了解植物的生長(zhǎng)情況，調(diào)整系統(tǒng)的工作模式和參數(shù)。1.4研究方法和流程本研究采用實(shí)驗(yàn)研究方法，主要包括硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等步驟。具體方法如下：1.硬件設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)智能澆花系統(tǒng)的硬件部分，包括傳感器采集模塊、單片機(jī)控制模塊、執(zhí)行器控制模塊和藍(lán)牙模塊等。2.軟件設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)智能澆花系統(tǒng)的軟件部分，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、控制算法和手機(jī)APP的開發(fā)等。3.系統(tǒng)集成：將硬件和軟件部分進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能。4.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)該系統(tǒng)的可行性和穩(wěn)定性，為個(gè)人澆花智能化控制技術(shù)的研究提供新思路和新方法。本研究的流程如下：首先，明確研究目標(biāo)和問題，確定研究的意義和價(jià)值。其次，搜集相關(guān)文獻(xiàn)，了解國(guó)內(nèi)外智能澆花系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)接著，設(shè)計(jì)智能澆花系統(tǒng)的硬件部分，包括傳感器采集模塊、單片機(jī)控制模塊、執(zhí)行器控制模塊和藍(lán)牙模塊等，以滿足系統(tǒng)的功能需求。然后，設(shè)計(jì)智能澆花系統(tǒng)的軟件部分，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、控制算法和手機(jī)APP的開發(fā)等，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化控制和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。接下來，將硬件和軟件部分進(jìn)行集成。隨后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)研究成果，提出未來研究方向和建議，為個(gè)人澆花智能化控制技術(shù)的研究提供新思路和新方法。綜上所述，這個(gè)研究包含了多個(gè)步驟，通過系統(tǒng)化的方法和科學(xué)的研究流程，旨在實(shí)現(xiàn)個(gè)人澆花智能化控制技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展?？傊狙芯繉⒉捎脤?shí)驗(yàn)研究方法，通過硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等步驟，探索智能澆花系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，為智能家居的發(fā)展提供新的思路和技術(shù)支持。

第2章系統(tǒng)概述及單片機(jī)介紹2.1整體方案設(shè)計(jì)思想本研究的整體方案設(shè)計(jì)思想是通過傳感器采集植物的生長(zhǎng)狀態(tài)和環(huán)境信息，通過單片機(jī)控制模塊和執(zhí)行器控制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)植物的智能化控制和管理，同時(shí)通過藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)。具體來說，本研究的整體方案設(shè)計(jì)思想包括以下幾個(gè)方面：1.傳感器采集：采用多個(gè)傳感器對(duì)植物的生長(zhǎng)狀態(tài)，檢測(cè)內(nèi)容包括土壤濕度、溫度、光照強(qiáng)度等REF_Ref32486\r\h[1]。2.單片機(jī)控制：通過單片機(jī)控制模塊對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，根據(jù)植物的生長(zhǎng)狀態(tài)和環(huán)境信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)植物的智能化控制和管理。3.執(zhí)行器控制：通過執(zhí)行器控制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)澆水量和光照強(qiáng)度的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)植物的智能化澆水和光照調(diào)節(jié)。4.藍(lán)牙模塊：通過藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)，用戶可以通過手機(jī)APP對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè)。5.系統(tǒng)集成：將傳感器采集模塊、單片機(jī)控制模塊、執(zhí)行器控制模塊和藍(lán)牙模塊進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能?？傊?，本研究的整體方案設(shè)計(jì)思想是通過傳感器采集、單片機(jī)控制、執(zhí)行器控制和藍(lán)牙模塊等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)植物的智能化控制和管理，提高植物的生長(zhǎng)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，為家庭種植提供便利。同時(shí)，也為智能家居的發(fā)展提供新的思路和技術(shù)支持。2.2系統(tǒng)組成圖2-1系統(tǒng)組成2.2.1主控芯片的選擇AT89C51是一種常用的8位單片機(jī)，具有廣泛的應(yīng)用和較高的穩(wěn)定性和可靠性，因此被廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中。AT89C51芯片的價(jià)格相對(duì)較低，能夠滿足智能澆花系統(tǒng)的需求，同時(shí)降低了系統(tǒng)的成本。它采用標(biāo)準(zhǔn)的8051指令集，具有良好的可編程性和易于學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，比較容易上手。此外，AT89C51芯片具有豐富的外設(shè)接口，包括UART、SPI、I2C等通信接口和定時(shí)器、PWM等控制接口，能夠滿足智能澆花系統(tǒng)的各種需求。最重要的是，AT89C51芯片具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，能夠滿足智能澆花系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的需求。因此，選擇AT89C51作為主控芯片是非常合適的選擇。2.2.2傳感器模塊選擇在智能澆花系統(tǒng)中，傳感器模塊的選擇非常重要，因?yàn)樗鼈兛梢詭椭到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤濕度和溫度的監(jiān)測(cè)和控制。在選擇傳感器模塊時(shí)，我們需要考慮其精度、價(jià)格、輸出方式等因素，并且需要選擇適合單芯片處理的模塊?；谶@些因素，我們可以選擇DHT11溫濕度傳感器模塊作為智能澆花系統(tǒng)的傳感器模塊。DHT11模塊可以同時(shí)檢測(cè)土壤的溫度和濕度，具有較高的精度和較低的價(jià)格，且可以通過數(shù)字信號(hào)輸出數(shù)據(jù)，方便單芯片處理。因此，DHT11模塊非常適合用于智能澆花系統(tǒng)中，可以幫助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤濕度和溫度的監(jiān)測(cè)和控制。2.2.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊是智能澆花系統(tǒng)中非常重要的組成部分，它可以幫助系統(tǒng)控制水泵的啟停，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)植物的澆水。在選擇電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊時(shí)，我們需要考慮驅(qū)動(dòng)電壓、驅(qū)動(dòng)電流和控制方式等因素。為了保證電機(jī)能夠正常工作，需要選擇適合的驅(qū)動(dòng)電壓和能夠滿足電機(jī)工作電流要求的驅(qū)動(dòng)模塊。同時(shí)，為了方便系統(tǒng)控制水泵的啟停，需要選擇適合單芯片處理的控制方式。基于這些因素，我們可以選擇L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊作為智能澆花系統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊具有較高的驅(qū)動(dòng)電壓和電流，且可以通過單芯片控制水泵的啟停，非常適合用于智能澆花系統(tǒng)中。2.3單片機(jī)介紹AT89C51是由Atmel公司生產(chǎn)的一種8位單片機(jī)，是Intel8051系列單片機(jī)的升級(jí)版本。它具有更高的時(shí)鐘頻率和更多的內(nèi)存空間，可以滿足更高的性能需求。AT89C51單片機(jī)具有高性能和大容量存儲(chǔ)器的特點(diǎn)，時(shí)鐘頻率高達(dá)24MHz，可以滿足大多數(shù)應(yīng)用的性能需求。由于其穩(wěn)定性和可靠性，AT89C51單片機(jī)在工業(yè)控制和嵌入式系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。2.3.1AT89C51單片機(jī)的基本組成AT89C51單片機(jī)的基本組成包括CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出（I/O）口、計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行通信接口等。CPU是一種8位的微處理器，計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器用于計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)等應(yīng)用。串行通信接口可以實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備的通信。這些組成部分相互配合，構(gòu)成了AT89C51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。其基本組成框圖如圖2-2所示。圖2-2AT89C51的基本組成2.3.2AT89C51主要特性AT89C51單片機(jī)具有以下主要特性：1.高性能：AT89C51單片機(jī)具有高達(dá)24MHz的時(shí)鐘頻率，可以滿足大多數(shù)應(yīng)用的性能需求。2.大容量存儲(chǔ)器：AT89C51單片機(jī)可以存儲(chǔ)大量的程序和數(shù)據(jù)。3.豐富的外設(shè)接口：AT89C51單片機(jī)具有多個(gè)輸入/輸出口、計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器和串行通信接口等外設(shè)接口。4.低功耗設(shè)計(jì)：AT89C51單片機(jī)采用低功耗設(shè)計(jì)，具有較低的功耗和較長(zhǎng)的電池壽命。5.可編程性：AT89C51單片機(jī)可以通過編程器進(jìn)行編程，可以根據(jù)需求修改程序和功能。綜上所述，AT89C51單片機(jī)具有高性能、大容量存儲(chǔ)器、豐富的外設(shè)接口、低功耗設(shè)計(jì)和可編程性等特性，廣泛應(yīng)用于控制、通信、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、電子儀器等領(lǐng)域。2.3.3管腳說明AT89C51是一款基于8051架構(gòu)的單片機(jī)，共有40個(gè)引腳。以下是AT89C51的管腳說明：1.P0.0~P0.7：P0口為8位雙向IO口，可以用于輸入/輸出，也可以用于外部中斷、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能。2.P1.0~P1.7：P1口為8位雙向IO口，可以用于輸入/輸出，也可以用于外部中斷、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能。3.P2.0~P2.7：P2口為8位雙向IO口，可以用于輸入/輸出，也可以用于外部中斷、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能。4.P3.0~P3.7：P3口為8位雙向IO口，可以用于輸入/輸出，也可以用于外部中斷、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能。5.RST：復(fù)位引腳，當(dāng)該引腳接收到低電平信號(hào)時(shí)，單片機(jī)將被復(fù)位。6.XTAL1/OSC1：晶體振蕩器輸入引腳，連接晶體振蕩器的輸出端。7.XTAL2/OSC2：晶體振蕩器輸出引腳，連接晶體振蕩器的輸入端。8.EA/VPP：擴(kuò)展存儲(chǔ)器允許/編程電壓引腳，當(dāng)該引腳接收到高電平信號(hào)時(shí)，單片機(jī)將從外部存儲(chǔ)器中讀取程序。9.ALE：地址鎖定使能引腳，當(dāng)該引腳接收到高電平信號(hào)時(shí)，單片機(jī)將鎖定地址總線。10.PSEN：程序存儲(chǔ)器使能引腳，當(dāng)該引腳接收到低電平信號(hào)時(shí)，單片機(jī)將從程序存儲(chǔ)器中讀取指令。11.EA：擴(kuò)展存儲(chǔ)器允許引腳，當(dāng)該引腳接收到高電平信號(hào)時(shí)，單片機(jī)將從外部存儲(chǔ)器中讀取程序。12.VCC：電源引腳，連接正電源。13.GND：地引腳，連接負(fù)電源?？傊?，AT89C51的40個(gè)引腳分別用于輸入/輸出、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷、復(fù)位、晶體振蕩器等功能，可以滿足各種應(yīng)用需求。圖2-3AT89C51引腳圖引腳名稱功能說明引腳名稱功能說明P3.0RXD串行輸入口P3.4T0記時(shí)器0外部輸入P3.1TXD串行輸出口P3.5T1記時(shí)器1外部輸入P3.2外部中斷0P3.6外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通P3.3外部中斷1P3.7外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通表2-1P3口的特殊功能2.3.4AT89C51單片機(jī)的存儲(chǔ)器AT89C51單片機(jī)芯片內(nèi)部包含8KB的Flash程序存儲(chǔ)器和256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，可以根據(jù)需要外擴(kuò)到最大64KB的程序存儲(chǔ)器和64KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。2.3.5程序存儲(chǔ)器AT89C51的程序存儲(chǔ)器是一種閃存存儲(chǔ)器。AT89C51的程序存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)最多4096條指令。程序存儲(chǔ)器的地址范圍為0000H~0FFFH，每個(gè)地址存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。AT89C51的程序存儲(chǔ)器采用字節(jié)可編程的方式進(jìn)行編程，即可以按字節(jié)編程，也可以按頁(yè)編程。在按字節(jié)編程時(shí)，需要將單片機(jī)的EA/VPP引腳接地，此時(shí)單片機(jī)將從程序存儲(chǔ)器中讀取編程數(shù)據(jù)。在按頁(yè)編程時(shí)，需要將單片機(jī)的EA/VPP引腳接高電平，此時(shí)單片機(jī)將從外部存儲(chǔ)器中讀取編程數(shù)據(jù)。AT89C51的程序存儲(chǔ)器支持代碼保護(hù)功能，可以將程序存儲(chǔ)器的某些區(qū)域設(shè)為只讀狀態(tài)，以防止程序被非法讀取或修改?？傊?，AT89C51的程序存儲(chǔ)器是一種閃存存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)單片機(jī)的程序代碼。它具有容量大、可編程性強(qiáng)、代碼保護(hù)等特點(diǎn)，可以滿足各種應(yīng)用需求。圖2-4存儲(chǔ)器空間分布圖2.3.6數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器AT89C51單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是一種靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM），用于存儲(chǔ)單片機(jī)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量為128字節(jié)，每個(gè)地址存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀寫速度非?？欤梢詽M足單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理需求。需要注意的是，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器不支持代碼保護(hù)和擦除功能。因此，在使用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，需要注意數(shù)據(jù)的安全性和可靠性。如果程序中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器被誤操作或遭受破壞，可能會(huì)導(dǎo)致程序運(yùn)行異?；虮罎?。因此，程序員需要采取一些措施來保護(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，例如設(shè)置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的初始值、定期備份數(shù)據(jù)等。圖2-5片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)2.3.7振蕩電路和時(shí)鐘AT89C51的振蕩電路是由一個(gè)晶體振蕩器和兩個(gè)電容組成的，，它決定了單片機(jī)的工作速度和精度。AT89C51的晶體振蕩器通常采用4MHz或12MHz的晶體，晶體的頻率越高，單片機(jī)的工作速度越快。晶體振蕩器的輸出信號(hào)經(jīng)過放大和整形后，成為單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘信號(hào)的頻率等于晶體頻率的一半。AT89C51的時(shí)鐘信號(hào)可以由外部提供，也可以由內(nèi)部產(chǎn)生。當(dāng)單片機(jī)從內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，需要將單片機(jī)的EA/VPP引腳接高電平，此時(shí)單片機(jī)將從內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。在單片機(jī)的程序中，可以通過設(shè)置定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的參數(shù)來控制時(shí)鐘信號(hào)的頻率和精度。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器可以用于計(jì)時(shí)、延時(shí)、PWM輸出等應(yīng)用，是單片機(jī)中非常重要的模塊?？傊珹T89C51的振蕩電路和時(shí)鐘是單片機(jī)運(yùn)行的基礎(chǔ)，它決定了單片機(jī)的工作速度和精度。在使用單片機(jī)時(shí)，需要根據(jù)具體應(yīng)用需求選擇合適的晶體頻率和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器參數(shù)，以保證單片機(jī)的正常運(yùn)行。（a）使用片內(nèi)振蕩器接法（b）使用片外振蕩器接法圖2-6AT89C51振蕩器的連接方式2.3.8AT89C51的中斷系統(tǒng)AT89C51的中斷系統(tǒng)是單片機(jī)中非常重要的一個(gè)模塊，它可以使單片機(jī)在處理一些緊急事件時(shí)能夠及時(shí)響應(yīng)。AT89C51的中斷系統(tǒng)包含5個(gè)外部中斷和2個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷，共計(jì)7個(gè)中斷源。AT89C51的5個(gè)外部中斷分別為INT0、INT1、INT2、INT3和INT4，它們都可以由外部信號(hào)觸發(fā)。INT0和INT1分別對(duì)應(yīng)P3.2和P3.3兩個(gè)引腳，INT2對(duì)應(yīng)P3.4引腳，INT3對(duì)應(yīng)P3.5引腳，INT4對(duì)應(yīng)P3.6引腳。當(dāng)外部信號(hào)觸發(fā)相應(yīng)的中斷源時(shí)，單片機(jī)將立即跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序中執(zhí)行相應(yīng)的操作。AT89C51的2個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷分別為Timer0和Timer1，它們可以用于計(jì)時(shí)、延時(shí)、PWM輸出等應(yīng)用。當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到指定的值時(shí)，將觸發(fā)相應(yīng)的中斷源，單片機(jī)將立即跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序中執(zhí)行相應(yīng)的操作?？傊?，AT89C51的中斷系統(tǒng)是單片機(jī)中非常重要的一個(gè)模塊，它可以使單片機(jī)在處理緊急事件時(shí)能夠及時(shí)響應(yīng)。在使用中斷系統(tǒng)時(shí)，需要注意信號(hào)的正確性和可靠性，以及程序的效率和可靠性。2.3.9中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和中斷控制AT89C51的中斷系統(tǒng)包括中斷源、中斷控制器和中斷服務(wù)程序三部分。中斷控制器包括IE和IP寄存器，用于控制中斷的使能和優(yōu)先級(jí)。當(dāng)程序執(zhí)行到中斷服務(wù)程序時(shí)，單片機(jī)將自動(dòng)保存當(dāng)前的程序計(jì)數(shù)器和程序狀態(tài)，并跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序中執(zhí)行相應(yīng)的操作。TCON的格式如下：D7D6D5D4D3D2D1D0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0表2-2TCON格式中斷允許控制寄存器IE的格式如下：D7D6D5D4D3D2D1D0EAET0ET2ESET1EX1ET0EX0表2-3寄存器IE格式2.3.10中斷響應(yīng)過程AT89C51是一種常用的單片機(jī)。當(dāng)中斷事件發(fā)生時(shí)，單片機(jī)會(huì)暫停當(dāng)前的程序執(zhí)行，轉(zhuǎn)而執(zhí)行中斷服務(wù)程序，處理中斷事件，然后再返回到原來的程序執(zhí)行狀態(tài)。REF_Ref1152\r\h[2]AT89C51的中斷響應(yīng)過程通常包括以下幾個(gè)步驟：當(dāng)中斷事件發(fā)生時(shí)，AT89C51單片機(jī)會(huì)檢測(cè)中斷請(qǐng)求信號(hào)。如果檢測(cè)到中斷請(qǐng)求信號(hào)，單片機(jī)會(huì)立即暫停當(dāng)前的程序執(zhí)行，轉(zhuǎn)而執(zhí)行中斷服務(wù)程序。中斷服務(wù)程序會(huì)根據(jù)中斷類型進(jìn)行相應(yīng)的處理，例如讀取外部輸入信號(hào)、處理定時(shí)器計(jì)數(shù)器、發(fā)送或接收串口數(shù)據(jù)等。當(dāng)中斷服務(wù)程序執(zhí)行完成后，單片機(jī)會(huì)返回到原來的程序執(zhí)行狀態(tài)，繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。同時(shí)，單片機(jī)會(huì)清除中斷標(biāo)志位，以便下一次中斷事件的發(fā)生。這種中斷處理機(jī)制能夠提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性，使單片機(jī)能夠及時(shí)響應(yīng)外部事件的發(fā)生?？傊珹T89C51的中斷響應(yīng)過程是一個(gè)自動(dòng)的、快速的、可靠的響應(yīng)機(jī)制，可以有效地處理中斷事件，提高單片機(jī)的響應(yīng)速度和系統(tǒng)的可靠性。2.3.11定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及介紹AT89C51是一種常用的單片機(jī)，它內(nèi)置了兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，分別稱為Timer0和Timer1。這兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器可以用于計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、產(chǎn)生脈沖等多種應(yīng)用，具有很高的靈活性和可擴(kuò)展性。REF_Ref1664\r\h[3]在使用時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的計(jì)時(shí)/計(jì)數(shù)模式、時(shí)鐘源、計(jì)數(shù)值等參數(shù)，以便實(shí)現(xiàn)所需的功能。當(dāng)中斷事件發(fā)生時(shí)，單片機(jī)會(huì)暫停當(dāng)前的程序執(zhí)行，轉(zhuǎn)而執(zhí)行中斷服務(wù)程序，處理中斷事件，然后再返回到原來的程序執(zhí)行狀態(tài)。REF_Ref2011\r\h[4]。AT89C51的中斷響應(yīng)過程是一個(gè)自動(dòng)的、快速的、可靠的響應(yīng)機(jī)制，可以有效地處理中斷事件，提高單片機(jī)的響應(yīng)速度和系統(tǒng)的可靠性。按鍵電路是一種常用的數(shù)字電路，用于檢測(cè)按鍵的狀態(tài)，并將按鍵的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便于單片機(jī)或其他數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行處理。按鍵電路通常由按鍵、上拉電阻和濾波電容等組成。按鍵電路可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)更好的按鍵檢測(cè)效果。綜上所述，AT89C51的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷響應(yīng)和按鍵電路都是單片機(jī)中非常重要的硬件模塊，它們可以實(shí)現(xiàn)多種應(yīng)用，提高單片機(jī)的功能和性能。在使用時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇、調(diào)整和優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)更好的效果。

第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)需求分析針對(duì)該基于單片機(jī)的智能澆花系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要進(jìn)行系統(tǒng)需求分析，以明確系統(tǒng)的功能需求和性能指標(biāo)REF_Ref2386\r\h[5]，具體包括以下方面：1.功能需求：系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制澆水量和光照強(qiáng)度，通過傳感器檢測(cè)植物的生長(zhǎng)狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)節(jié)澆水量和光照強(qiáng)度，確保植物得到適當(dāng)?shù)乃趾凸庹眨岣咧参锏纳L(zhǎng)質(zhì)量和生產(chǎn)效率REF_Ref2762\r\h[6]。同時(shí)，系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)對(duì)植物的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制，用戶可以通過手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)澆水量和光照強(qiáng)度的調(diào)節(jié)和監(jiān)測(cè)。2.性能指標(biāo)：系統(tǒng)需要具備以下性能指標(biāo)：穩(wěn)定性、可靠性、精度、實(shí)時(shí)性、安全性和可擴(kuò)展性等。穩(wěn)定性和可靠性是系統(tǒng)的基本要求，系統(tǒng)需要保證在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過程中不出現(xiàn)故障和失效；精度和實(shí)時(shí)性是系統(tǒng)的關(guān)鍵指標(biāo)，系統(tǒng)需要確保對(duì)植物的澆水量和光照強(qiáng)度的精確控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；安全性是系統(tǒng)的重要指標(biāo)，系統(tǒng)需要保證用戶的隱私和數(shù)據(jù)安全；可擴(kuò)展性是系統(tǒng)的發(fā)展方向，系統(tǒng)需要支持后續(xù)功能的擴(kuò)展和升級(jí)。3.硬件需求：系統(tǒng)需要采用單片機(jī)作為控制核心，配合傳感器、執(zhí)行器和通信模塊等硬件設(shè)備，完成對(duì)植物的澆水和光照控制，同時(shí)與手機(jī)APP進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳輸。具體硬件需求包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、傳感器（溫濕度傳感器、土壤濕度傳感器、光線傳感器）、執(zhí)行器（水泵、led燈）、通信模塊（藍(lán)牙模塊）等。4.軟件需求：系統(tǒng)需要開發(fā)相應(yīng)的軟件程序，包括單片機(jī)程序、手機(jī)APP程序和服務(wù)器程序。單片機(jī)程序需要實(shí)現(xiàn)對(duì)植物的澆水和光照控制，手機(jī)APP程序需要實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)，服務(wù)器程序需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理等功能REF_Ref3075\r\h[7]。綜上所述，基于單片機(jī)的智能澆花系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要進(jìn)行系統(tǒng)需求分析，以明確系統(tǒng)的功能需求和性能指標(biāo)，為后續(xù)的設(shè)計(jì)和開發(fā)提供指導(dǎo)和依據(jù)。3.2硬件模塊設(shè)計(jì)3.2.1中央處理單元AT89C51單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的控制中心，使用LCD液晶顯示屏作為顯示模塊，能夠方便地顯示各種信息。同時(shí)，通過按鍵輸入，單片機(jī)能夠接收正確的信號(hào)，并在LCD上進(jìn)行顯示，提高了系統(tǒng)的交互性和可操作性。3.2.3LCD顯示部分作為一種顯示模塊，該設(shè)備應(yīng)該在單片機(jī)的控制下正確地輸出檢測(cè)到的物理量，以實(shí)現(xiàn)正確的顯示。電磁閥是一種控制流體的開關(guān)，它通過電磁力來控制介質(zhì)的流通，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。3.2.4電磁閥部分電磁閥的工作原理是通過電流激勵(lì)電磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)作用于閥體內(nèi)的磁芯，使得閥體內(nèi)的閥門運(yùn)動(dòng)，從而控制介質(zhì)的流通。電磁閥具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、響應(yīng)速度快、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于液壓、氣動(dòng)、自動(dòng)控制等領(lǐng)域。在智能澆花系統(tǒng)中，電磁閥可以控制水流的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的澆水過程。3.2.5按鍵部分根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，按鍵部分需要三個(gè)按鈕，包括上調(diào)、下調(diào)和工作按鈕。相較于系統(tǒng)中的其他部件，電磁閥是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的組件。3.2.6ADC0809數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC0809是一種8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器。ADC0809的工作原理是將模擬信號(hào)輸入到輸入端口，經(jīng)過采樣保持電路進(jìn)行采樣和保持，然后進(jìn)入逐次逼近型轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最終輸出8位數(shù)字信號(hào)。ADC0809的轉(zhuǎn)換速度可以通過外部時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行控制，最大轉(zhuǎn)換速度為100kHz。ADC0809還具有多種工作模式，包括單通道單次轉(zhuǎn)換模式、單通道自動(dòng)轉(zhuǎn)換模式、多通道掃描模式等，可以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。REF_Ref3454\r\h[8]同時(shí)，ADC0809還具有自校準(zhǔn)功能，可以通過自動(dòng)校準(zhǔn)電路提高轉(zhuǎn)換精度和穩(wěn)定性。總之，ADC0809是一種常用的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，具有高精度、低功耗、簡(jiǎn)單易用等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域的控制和測(cè)量應(yīng)用中。ADC0809可以將土壤濕度傳感器檢測(cè)到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤濕度的準(zhǔn)確測(cè)量和控制。.圖3-1ADC0809實(shí)物圖圖3-2ADC0809模塊圖圖3-3ADC0809原理圖3.2.7總電路設(shè)計(jì)圖圖3-4總電路圖3.2.8AT89C51單片機(jī)電路圖3-5AT89C51單片機(jī)實(shí)物圖圖3-6單片機(jī)電路圖3.2.9晶振電路圖3-7晶振電路AT89C51是一種常用的單片機(jī)，它需要外部晶振電路來提供時(shí)鐘信號(hào)，以便進(jìn)行正常的運(yùn)行和操作。AT89C51的晶振電路通常由晶體振蕩器、電容和電阻等組成。晶體振蕩器是晶振電路的核心部件，它由晶體和振蕩器組成。晶體是一種具有諧振特性的石英晶體，可以將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng)信號(hào)，而振蕩器則可以將機(jī)械振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，從而提供準(zhǔn)確的時(shí)鐘信號(hào)。REF_Ref3728\r\h[9]在AT89C51中，常用的晶體振蕩器頻率為11.0592MHz，可以通過外部引腳連接到單片機(jī)的晶振輸入端口。電容和電阻則用于調(diào)節(jié)晶體振蕩器的振蕩頻率和穩(wěn)定性，通常包括兩個(gè)電容和一個(gè)電阻。其中，一個(gè)電容連接在晶體的兩端，另一個(gè)電容連接在晶體振蕩器的輸入端和地之間，用于穩(wěn)定振蕩器的輸出。電阻則連接在晶體振蕩器的輸入端和VCC之間，用于限制電流流過晶體，保證晶體的穩(wěn)定性。3.2.10復(fù)位電路圖3-8AT89C51單片機(jī)的復(fù)位電路AT89C51的復(fù)位電路用于在系統(tǒng)上電或復(fù)位時(shí)，將單片機(jī)的所有寄存器和內(nèi)部狀態(tài)清零或復(fù)位到初始狀態(tài)，以便進(jìn)行正常的初始化和操作。AT89C51的復(fù)位電路通常由復(fù)位電路、電容和電阻等組成。REF_Ref4019\r\h[10]復(fù)位電路是復(fù)位電路的核心部件，它可以檢測(cè)系統(tǒng)的復(fù)位信號(hào)，并將單片機(jī)的所有寄存器和內(nèi)部狀態(tài)清零或復(fù)位到初始狀態(tài)。在AT89C51中，復(fù)位電路包括一個(gè)復(fù)位引腳（RST）和一個(gè)復(fù)位電路。當(dāng)RST引腳被拉低時(shí)，復(fù)位電路就會(huì)檢測(cè)到復(fù)位信號(hào)，然后將單片機(jī)的所有寄存器和內(nèi)部狀態(tài)清零或復(fù)位到初始狀態(tài)。電容和電阻則用于穩(wěn)定復(fù)位電路的輸出信號(hào)，通常包括一個(gè)電容和一個(gè)電阻。其中，電容連接在復(fù)位電路的輸出端和地之間，用于穩(wěn)定復(fù)位信號(hào)的輸出。電阻則連接在電容和VCC之間，用于限制電流流過電容，保證復(fù)位電路的穩(wěn)定性?？傊珹T89C51的復(fù)位電路是由復(fù)位電路、電容和電阻等組成，它可以檢測(cè)系統(tǒng)的復(fù)位信號(hào)，并將單片機(jī)的所有寄存器和內(nèi)部狀態(tài)清零或復(fù)位到初始狀態(tài)，以便進(jìn)行正常的初始化和操作。3.2.11按鍵電路圖3-10按鍵實(shí)物圖圖3-9按鍵電路圖按鍵電路是一種常用的數(shù)字電路，用于檢測(cè)按鍵的狀態(tài)，并將按鍵的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便于單片機(jī)或其他數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行處理。按鍵電路通常由按鍵、上拉電阻和濾波電容等組成。REF_Ref4293\r\h[11]按鍵是按鍵電路的核心部件，它可以檢測(cè)用戶的按鍵操作，并將按鍵的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。按鍵通常包括按鍵頭、按鍵腳和按鍵底座等部分，其中按鍵頭可以按下或彈起，按鍵腳則連接到電路中，按鍵底座則用于固定按鍵。上拉電阻是按鍵電路的重要部件，它連接在按鍵的引腳和VCC之間，用于提供上拉電平，使得按鍵在未按下時(shí)保持高電平狀態(tài)，從而避免出現(xiàn)漂移或誤觸等問題。上拉電阻的阻值通常為10K歐姆左右，可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。濾波電容則用于消除按鍵的抖動(dòng)信號(hào)，避免出現(xiàn)誤觸或多次觸發(fā)等問題。濾波電容連接在按鍵的引腳和地之間，可以通過調(diào)整電容的容值來控制濾波效果。總之，按鍵電路是一種常用的數(shù)字電路，用于檢測(cè)按鍵的狀態(tài)，并將按鍵的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便于單片機(jī)或其他數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行處理。按鍵電路通常由按鍵、上拉電阻和濾波電容等組成，可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。3.2.12LCD顯示電路圖3-10LCD顯示屏實(shí)物圖圖3-11LCD顯示電路液晶顯示器是一種低功能耗液晶顯示器件。LCD顯示器是一種液晶顯示器，它采用液晶技術(shù)將輸入的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為圖像，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、手機(jī)、電視、儀器儀表等領(lǐng)域。LCD顯示器的工作原理是利用液晶材料的光學(xué)特性，通過控制液晶分子的排列方向和偏振方向，來控制光的透過和阻擋，從而實(shí)現(xiàn)顯示。REF_Ref4646\r\h[12]LCD顯示器通常由液晶屏、驅(qū)動(dòng)電路、背光源等組成部分。其中，液晶屏是顯示器的核心部件，它由一層液晶材料和兩個(gè)偏振器組成，液晶材料可以通過電場(chǎng)控制分子的排列方向，從而控制光的透過和阻擋。驅(qū)動(dòng)電路負(fù)責(zé)控制液晶屏的電場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)圖像的顯示。背光源則提供光源，使得顯示器可以在暗處或者低光強(qiáng)環(huán)境下正常工作?？傊?，LCD顯示器是一種常用的液晶顯示器，具有清晰、穩(wěn)定、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域的顯示應(yīng)用中。3.2.13HC-05藍(lán)牙模塊HC-05藍(lán)牙模塊是一種基于藍(lán)牙2.0規(guī)范的串口透?jìng)髂K，通常用于與單片機(jī)或其他設(shè)備進(jìn)行無線通信。該模塊由藍(lán)牙芯片、天線、射頻濾波器、功率放大器、接口電路等組成，具有低功耗、價(jià)格低廉、易于使用等特點(diǎn)。HC-05藍(lán)牙模塊的工作頻率為2.4GHz，通信距離一般在10米左右，最大可達(dá)100米。該模塊支持多種藍(lán)牙協(xié)議，如SPP（串口協(xié)議）、HID（人機(jī)接口設(shè)備）、A2DP（高級(jí)音頻分發(fā)協(xié)議）等，可以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。HC-05藍(lán)牙模塊的使用十分簡(jiǎn)單，只需將其與單片機(jī)或其他設(shè)備進(jìn)行串口通信即可。該模塊具有自動(dòng)配對(duì)功能，可以自動(dòng)搜索并連接其他藍(lán)牙設(shè)備。此外，HC-05藍(lán)牙模塊還支持AT指令集，用戶可以通過串口發(fā)送AT指令來配置模塊的參數(shù)和功能。REF_Ref4845\r\h[13]總之，HC-05藍(lán)牙模塊是一種簡(jiǎn)單易用、價(jià)格低廉的藍(lán)牙模塊，適用于各種物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、智能車載等領(lǐng)域的應(yīng)用。3.2.14DHT-11溫濕度傳感器模塊圖3-12DHT11傳感器實(shí)物圖圖3-13DHT11傳感器原理圖DHT-11是一款數(shù)字溫濕度傳感器，可以測(cè)量環(huán)境的溫度和濕度。該傳感器由感溫元件和感濕元件、AD轉(zhuǎn)換器、信號(hào)處理單元等組成，具有快速響應(yīng)、高精度、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。REF_Ref5103\r\h[14]DHT-11傳感器的工作電壓為3V~5.5V，輸出信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，測(cè)量精度分別為±2℃和±5%RH。REF_Ref5296\r\h[15]DHT-11傳感器的使用非常簡(jiǎn)單，只需將其與單片機(jī)或其他設(shè)備進(jìn)行連接，通過單片機(jī)的IO口讀取傳感器的輸出信號(hào)即可。此外，DHT-11傳感器還具有防潮、防塵等特性，適用于各種環(huán)境下的應(yīng)用?？傊?，DHT-11傳感器是一款數(shù)字溫濕度傳感器，適用于各種物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、智能車載等領(lǐng)域的應(yīng)用。3.2.15GL5528光敏電阻GL5528光敏電阻是一種常見的光敏元件，具有以下特點(diǎn)：1.靈敏度高：GL5528光敏電阻對(duì)光線的靈敏度高，能夠測(cè)量較小的光線強(qiáng)度。2.響應(yīng)速度快：GL5528光敏電阻的響應(yīng)速度快，能夠在短時(shí)間內(nèi)對(duì)光線強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量和反饋。3.可靠性好：GL5528光敏電阻具有較好的穩(wěn)定性和可靠性，能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地工作。4.使用方便：GL5528光敏電阻的安裝和使用非常方便，只需將其連接到電路中即可。GL5528光敏電阻的應(yīng)用范圍廣泛，常用于測(cè)量光線強(qiáng)度、控制光照等領(lǐng)域，例如智能澆花系統(tǒng)中，可用于測(cè)量光線強(qiáng)度，根據(jù)光線強(qiáng)度的變化來控制燈光的開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)植物生長(zhǎng)環(huán)境的控制。圖3-14GL5528光敏電阻實(shí)物圖圖3-15GL5528光敏電阻原理圖

第4章軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思路這個(gè)自動(dòng)澆花系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包含了四個(gè)程序設(shè)計(jì)部分，每個(gè)部分都有不同的功能。AD轉(zhuǎn)換模塊程序設(shè)計(jì)的作用是將濕度傳感器產(chǎn)生的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便于后續(xù)的處理和控制。溫濕度及光線檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)的作用是通過程序處理所測(cè)濕度值，并將其與設(shè)定的閥值進(jìn)行比較。當(dāng)濕度值低于閥值時(shí)，繼電器會(huì)打開，實(shí)現(xiàn)澆水功能；當(dāng)濕度值高于或等于閥值時(shí)，繼電器會(huì)關(guān)閉，停止?jié)菜δ堋４送?，該模塊還能夠檢測(cè)光線強(qiáng)度，以便于后續(xù)的控制。閥值調(diào)節(jié)模塊的作用是設(shè)定兩個(gè)按鍵，以便于用戶對(duì)閥值進(jìn)行調(diào)節(jié)。其中一個(gè)按鍵是上調(diào)鍵，另一個(gè)是下調(diào)鍵，同時(shí)設(shè)定調(diào)節(jié)幅度為5。通過該模塊，用戶可以根據(jù)具體的需求和環(huán)境條件，靈活地調(diào)整閥值。數(shù)碼管顯示模塊的作用是通過數(shù)碼管顯示三個(gè)值，包括采集的電壓值、當(dāng)前土壤濕度值和設(shè)定的適合植物生長(zhǎng)的土壤濕度閥值。這些數(shù)值按順序顯示，并通過間歇加以區(qū)分，以便于用戶進(jìn)行觀察和判斷。綜上所述，這個(gè)自動(dòng)澆花系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包含了多個(gè)程序設(shè)計(jì)部分，每個(gè)部分都有不同的功能，通過它們的協(xié)同作用，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化澆水和監(jiān)測(cè)植物生長(zhǎng)環(huán)境的功能。4.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)整體框圖圖4-1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)框圖4.3手機(jī)app程序設(shè)計(jì)手機(jī)app通過藍(lán)牙模塊控制智能澆花系統(tǒng)。在手機(jī)app設(shè)計(jì)中，主要有以下幾方面：1.界面設(shè)計(jì)：根據(jù)APP的功能需求和用戶體驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、美觀、易用的界面，包括主界面、功能界面、設(shè)置界面等。2.功能實(shí)現(xiàn)：根據(jù)APP的功能需求，實(shí)現(xiàn)各種功能模塊，包括澆水控制、光照控制等。3.數(shù)據(jù)展示：將傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和展示，提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的查詢和分析功能，方便用戶了解植物的生長(zhǎng)情況。REF_Ref5701\r\h[16]4.交互設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)用戶與APP之間的交互方式，包括點(diǎn)擊、滑動(dòng)、拖拽等，提高用戶的操作體驗(yàn)和便捷性。REF_Ref6409\r\h[17]圖4-2手機(jī)app數(shù)據(jù)記錄界面圖4-3手機(jī)app遠(yuǎn)程按鍵控制界面

第5章系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與結(jié)果分析5.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)備在進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)之前，需要做好以下準(zhǔn)備工作：1.確定系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目的和要求：在進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)前，需要明確目的和要求，例如實(shí)現(xiàn)對(duì)植物生長(zhǎng)環(huán)境的自動(dòng)控制和監(jiān)測(cè)。2.準(zhǔn)備系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)環(huán)境：選擇合適的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)環(huán)境，例如溫室、花園等，搭建好系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)環(huán)境，保證真實(shí)性和可靠性。REF_Ref6680\r\h[18]3.調(diào)試程序：將單片機(jī)程序下載到單片機(jī)中，進(jìn)行調(diào)試，檢查程序是否正常運(yùn)行。4.連接藍(lán)牙模塊：將藍(lán)牙模塊連接到單片機(jī)上，實(shí)現(xiàn)與手機(jī)的通信和數(shù)據(jù)傳輸。REF_Ref7062\r\h[19]通過以上準(zhǔn)備工作，確保實(shí)驗(yàn)正常運(yùn)行。5.2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)步驟系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)步驟如下：1.將系統(tǒng)放置在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，檢查系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。2.檢測(cè)植物土壤溫濕度和光照強(qiáng)度：通過傳感器模塊檢測(cè)植物土壤溫濕度和光照強(qiáng)度，確保系統(tǒng)能夠正常測(cè)量這些參數(shù)。3.控制水泵澆水：通過單片機(jī)程序控制水泵，根據(jù)測(cè)量到的土壤濕度數(shù)據(jù)來判斷是否需要澆水，并在需要澆水時(shí)啟動(dòng)水泵。4.控制LED燈補(bǔ)償光照：通過單片機(jī)程序控制LED燈，根據(jù)測(cè)量到的光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)來判斷是否需要補(bǔ)償光照，并在需要補(bǔ)償光照時(shí)啟動(dòng)LED燈。REF_Ref7222\r\h[20]5.通過藍(lán)牙模塊連接手機(jī)：將藍(lán)牙模塊連接到單片機(jī)上，實(shí)現(xiàn)與手機(jī)的通信和數(shù)據(jù)傳輸，確保系統(tǒng)能夠通過手機(jī)遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)。6.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，檢查系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，確保系統(tǒng)能夠正常工作，并能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)量植物土壤溫濕度和光照強(qiáng)度、控制水泵澆水、控制LED燈補(bǔ)償光照等功能，并能夠通過藍(lán)牙模塊連接手機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)。7.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析系統(tǒng)的性能和優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，為進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化系統(tǒng)提供參考。5.3結(jié)果分析1.系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性：通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地工作，并能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)量植物土壤溫濕度和光照強(qiáng)度、控制水泵澆水、控制LED燈補(bǔ)償光照等功能，并能夠通過藍(lán)牙模塊連接手機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)，表明系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性和可靠性。2.測(cè)量精度：通過傳感器模塊測(cè)量植物土壤溫濕度和光照強(qiáng)度，系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地測(cè)量這些參數(shù)，并能夠根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的控制操作。3.控制精度：通過單片機(jī)程序控制水泵澆水和LED燈補(bǔ)償光照，系統(tǒng)能夠根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的控制操作，并能夠?qū)崿F(xiàn)較高的控制精度。REF_Ref7745\r\h[21]4.遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)：通過藍(lán)牙模塊連接手機(jī)，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)，用戶可以通過手機(jī)隨時(shí)了解植物的生長(zhǎng)情況，并可以遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的操作，具有較高的便利性和實(shí)用性。5.優(yōu)缺點(diǎn)：該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化的澆水和補(bǔ)光功能，可以有效地提高植物的生長(zhǎng)效率和質(zhì)量，并能夠通過手機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)，具有較高的便利性和實(shí)用性。但是，該系統(tǒng)可能存在一定的局限性，不能完全適應(yīng)所有植物的生長(zhǎng)需求，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和改進(jìn)。綜上所述，基于單片機(jī)的智能澆花系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化的澆水和補(bǔ)光功能，并能夠通過手機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)，具有一定的實(shí)用性和便利性，但也存在一定的局限性。圖5-1濕度補(bǔ)償狀態(tài)圖5-2光照補(bǔ)償狀態(tài)

第6章結(jié)論本研究的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，旨在提高家庭種植的自動(dòng)化水平，減輕人工澆水的勞動(dòng)強(qiáng)度，促進(jìn)家庭種植的可持續(xù)發(fā)展。通過對(duì)系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，本研究成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)植物的智能化控制和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，使?jié)菜凸庹兆兊酶泳_和有效。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠自動(dòng)控制澆水量和光照強(qiáng)度，具有良好的穩(wěn)定性和可靠性，可以有效地提高植物的生長(zhǎng)質(zhì)量和生產(chǎn)效率。本研究的設(shè)計(jì)思路和方法，為智能家居的發(fā)展提供了新思路和技術(shù)支持，為個(gè)人澆花智能化控制技術(shù)的研究提供了新方法和新思路。通過手機(jī)APP的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制，提高了系統(tǒng)的智能化水平和便捷性。該系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用，可以為智能家居的發(fā)展提供新思路和技術(shù)支持，為人們創(chuàng)造更加舒適和便捷的生活環(huán)境。未來，我們將進(jìn)一步完善該系統(tǒng)的功能和性能，提高系統(tǒng)的智能化水平和實(shí)用性，為家庭種植提供更加完善的智能化控制和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)方案。同時(shí)，我們也將探索更多的應(yīng)用場(chǎng)景，如在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，為農(nóng)業(yè)的智能化發(fā)展做出貢獻(xiàn)?？傊狙芯康脑O(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)取得了一定的成果和進(jìn)展，為智能家居的發(fā)展和個(gè)人澆花智能化控制技術(shù)的研究提供了新思路和技術(shù)支持，為人們創(chuàng)造更加舒適和便捷的生活環(huán)境。

參考文獻(xiàn)[1]茍超,李強(qiáng),劉文樂.基于龍芯組網(wǎng)的農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),2017,7(12):81-84.[2]張丹,蔡樹向,尤丹丹.基于S3C2410和Linux嵌