目錄 2引言 21.課題研究背景及意義 2 2 32.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 32.1系統(tǒng)的總體構(gòu)成 32.2設(shè)計(jì)原理 43.系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 43.1AT89C51的主要參數(shù) 43.2顯示模塊 63.3A/D的轉(zhuǎn)換 6 73.5物聯(lián)網(wǎng)模塊 83.6溫濕度模塊 84.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 94.1流程和運(yùn)行過(guò)程 9 4.3按鍵程序 4.4ADC0832芯片接口程序 5.系統(tǒng)驗(yàn)證與調(diào)試結(jié)果 5.1仿真設(shè)計(jì) 5.2實(shí)物展示 5.3硬件調(diào)試 6.結(jié)論 產(chǎn)中更好的發(fā)揮作用，通過(guò)以AT89C51單片機(jī)為核心，以土壤溫濕度檢測(cè)器和esp8266物聯(lián)網(wǎng)模塊為主體，設(shè)計(jì)出一個(gè)可以通過(guò)手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)土壤的溫濕度并關(guān)鍵詞：AT89C51單片機(jī)；溫濕度檢測(cè)器測(cè)要作用，中國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)↓。而在河南地區(qū)這部分屬業(yè)大省，被譽(yù)為國(guó)家的糧倉(cāng)，所以，每年到炎去緩解農(nóng)作物的干旱，而灌溉就是不可或缺的了。灌時(shí)間不同，所使用的灌溉用水量也不同，因此會(huì)大大增加了勞動(dòng)力和成本。與此同時(shí)，農(nóng)民如果不在最炎熱的那幾天澆水，就會(huì)使農(nóng)作物減產(chǎn)或者死亡，在不得不灌溉的時(shí)候，選擇智能灌溉是一種非常溉機(jī)器有各種各樣的，有那種直接澆灌的機(jī)器大口徑的的，例如養(yǎng)殖的人在池塘里換水，需要把原來(lái)的水抽出來(lái)，然后再接著用大口徑的管子蓄水。另外一種是那種口徑比較小的，一地的灌溉，而且現(xiàn)在這個(gè)階段，我國(guó)的很大一部分的情況下，隨著淡水資源的枯竭，人們對(duì)水資源的需求會(huì)越來(lái)越大，而這種傳統(tǒng)的灌溉方式，必然會(huì)被歷史所淘汰。所以為了防止浪費(fèi)的資源會(huì)越來(lái)越大，為了我國(guó)能夠更好的利用資源，設(shè)計(jì)出這樣的比較智能的灌溉系統(tǒng)3。1所示：國(guó)家?guī)缀醣蝗垦蜎](méi)。我國(guó)也是水資源嚴(yán)重不足4。雖然地大物博，但人均占有1.2課題發(fā)展的趨勢(shì)農(nóng)田被淹。直到20世紀(jì)60年代，由于工業(yè)革命的發(fā)展使得燃燒和電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)能坡度的影響分配給作物5。地下滴灌于19世紀(jì)60年代，在德國(guó)發(fā)展起來(lái)的，20世紀(jì)20年代，在德國(guó)和俄羅斯使用多孔管。地面滴灌在20世紀(jì)70年代開(kāi)始流行，澳大利亞、美國(guó)和以色列等國(guó)家率先采用6。國(guó)際企業(yè)集團(tuán)在撒哈拉以南非劃的60%參與者被保留。滴灌的干線和支線分別在聚氯乙烯、高密度聚乙烯 (HDPE管)和低密度聚乙烯(LDPE管)進(jìn)行。灌溉效率是指作物可利用的水按鍵土壤濕度傳感器通過(guò)監(jiān)測(cè)土壤濕度的不同經(jīng)過(guò)AD0832模數(shù)轉(zhuǎn)換將所接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳送給單片機(jī)進(jìn)行量化處理，同時(shí)結(jié)合DHT11溫濕度模塊進(jìn)行環(huán)境適宜度的判斷，濕度傳感器的阻值也不同，所以溫濕度傳感器的輸出電壓也就不同，因此就將濕度參數(shù)轉(zhuǎn)換成電壓參數(shù)，得到一個(gè)模擬的電壓值，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，我們可以得到電壓值的數(shù)字信號(hào)，然后我們可以把該數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)，在單片機(jī)中進(jìn)行相關(guān)的數(shù)字處理，得到一系列的控制信號(hào)輸出，來(lái)控制外圍設(shè)備的運(yùn)行。如報(bào)警聲、顯示屏的顯示、手機(jī)端的遠(yuǎn)程顯示、閥門的開(kāi)關(guān)從而得到對(duì)灌溉的控制。本設(shè)計(jì)主要包括以下模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制模塊；LCD1602顯示模塊；A/D轉(zhuǎn)換模塊；ESP8266物聯(lián)網(wǎng)模塊；DHT11傳感器以及時(shí)鐘電路模塊等組成。3.1AT89C51的主要參數(shù)51單片機(jī)是與8051指令系統(tǒng)兼容的所有單片機(jī)的統(tǒng)稱，隨著技術(shù)的發(fā)展，8004單片機(jī)得到了迅速的發(fā)展，但51單片機(jī)一般不具備自編程的能力。主要性能包括8位CPU,4位的程序存儲(chǔ)器、32個(gè)I/O端口、2個(gè)可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器、5個(gè)中斷源、2個(gè)優(yōu)先級(jí)、一個(gè)全雙工串口等[71。具體原理圖如圖2所示：ff410P1.0V0⑨643在51單片機(jī)中有一個(gè)高增益反向放大器。反向放大器的輸入端是XTAL1,輸出端是XTAL2。單片機(jī)的時(shí)鐘模式由放大器和時(shí)鐘電路組成，單片機(jī)的時(shí)鐘連接方式可分為內(nèi)部時(shí)鐘模式和外部時(shí)鐘模式8。具體的時(shí)鐘電路脈如圖3所示：內(nèi)部時(shí)鐘方式：內(nèi)部時(shí)鐘通過(guò)12MHZ的晶振以及兩個(gè)30pf的電容組成，為整個(gè)51單片機(jī)系統(tǒng)提供振蕩頻率，保證系統(tǒng)時(shí)鐘的正常運(yùn)行。電容的充放性能不僅有效的保護(hù)了振蕩器的穩(wěn)定性，更為重要的是在充放過(guò)程中減少了其寄生電容的產(chǎn)生，提高了整體的穩(wěn)定性。晶振通過(guò)XTAL1和XTAL2與單片機(jī)進(jìn)行相連。在現(xiàn)實(shí)中常常使用FSOC來(lái)表示內(nèi)部時(shí)鐘方式產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率(晶振固有頻率)。如果FSOC為12MHZ,那么應(yīng)該選擇12MHZ的晶振9。外部時(shí)鐘模式：外部時(shí)鐘的工作模式主要由外部電路提供的信號(hào)來(lái)判斷和操作，外部電路直接連接單片機(jī)的XTAL1針端口，而不是XTAL2針端口。單片機(jī)的復(fù)位口是RST口，當(dāng)電源通過(guò)單片機(jī)時(shí)，時(shí)鐘電路開(kāi)始正常工作[101。當(dāng)RST3.2顯示模塊顯示器有兩種，一種是12864液晶顯示器，另一種是LCD1602液晶顯示屏顯示器。對(duì)于LCD1602來(lái)說(shuō)，英文的字母是一種特殊的顯示方式，它可以同時(shí)顯示16*02,即32個(gè)字符，并且有一定的顯示效果，比如字符一個(gè)一個(gè)地顯示，字符從左到右或從右到左顯示。因此，選擇LCD1602模塊，在日常監(jiān)測(cè)和觀測(cè)中實(shí)要顯示的內(nèi)容。LCD1602外部引腳如圖4所示：對(duì)于A/D模塊，選擇了ADC0832,主要原因是ADC0832的數(shù)據(jù)校對(duì)是通過(guò)雙數(shù)據(jù)輸出完成的，ADC0832可以獨(dú)立輸須對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣、維護(hù)、量化和編碼。ADC0832引腳如圖5所示：DO7623625寸其工作時(shí)序圖如圖6所示：D7··D6·D5·D4·D3·D2·D1·D0·D1·D2·D3·D4·D5·D6·D7.MSB第一幀數(shù)據(jù)LSB第二幀數(shù)據(jù)MSB三態(tài)在完成從高到低的跳變后，第一個(gè)時(shí)鐘脈沖的上升沿，測(cè)得DI=1,第二和第三個(gè)時(shí)鐘上升沿輸入A-D通道地址選擇：00和01為差分輸入，10和11為單端輸入，第三個(gè)時(shí)鐘下降沿，DI關(guān)斷；第四個(gè)時(shí)鐘是ADC0832,穩(wěn)定由多路復(fù)用器選擇的信道，并從高阻態(tài)移除DO。3.4繼電器繼電器常用于其控制自動(dòng)化電路中。其實(shí)，它可以看作是一種用小電流控制大電流的自動(dòng)開(kāi)關(guān)。繼電器有很多種。它們大多由線圈、鐵芯、電樞和接觸彈簧組成。當(dāng)有電流通過(guò)時(shí)，電機(jī)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生電磁效應(yīng)，使電機(jī)工作。如果線圈沒(méi)有通電，就不會(huì)產(chǎn)生電磁效應(yīng)，彈簧就會(huì)折斷。由于牽引力的作用，通過(guò)控制線卷的通電和斷電，可以實(shí)現(xiàn)電樞與兩個(gè)觸點(diǎn)之間的選擇性連接，從而達(dá)到斷開(kāi)和導(dǎo)通電路的目的。具體實(shí)物如圖7所示：圖7繼電器它有監(jiān)督的任何其他設(shè)備的電源，也可以很容易地統(tǒng)連接。當(dāng)DHT11把數(shù)字信號(hào)傳入ESP8266后，它會(huì)有兩個(gè)方向的數(shù)據(jù)傳輸，另一個(gè)是WIFI模式，它的工作頻段為2.4GHZ,當(dāng)把數(shù)據(jù)通過(guò)芯跳包傳入片機(jī)再通過(guò)P1.6端口產(chǎn)生一個(gè)高電平，傳入繼電器端的3.7I/O端，控制水泵澆3.6溫濕度模塊DHT11傳感器是一個(gè)根據(jù)原來(lái)已經(jīng)有的數(shù)據(jù)，通過(guò)和傳來(lái)的新數(shù)據(jù)作比較優(yōu)點(diǎn)。DHT11有三個(gè)引腳接口，1pin引腳連接到VDD電源端子，2pin引腳連接到一個(gè)5歐姆的上拉電阻器，然后借用MCU,4Pin引腳連接到GND端子。細(xì)節(jié)如圖8所示：4.1流程和運(yùn)行過(guò)程本軟件的設(shè)計(jì)是在keil的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的，它簡(jiǎn)單易操作，我們所使用的的代碼是利用C語(yǔ)言。語(yǔ)言比較基礎(chǔ)，便于上手，可讀性強(qiáng)，邏輯性強(qiáng)。下面是它的流程圖如圖9所示：開(kāi)始開(kāi)始初始化據(jù)T否判斷數(shù)據(jù)是否低于設(shè)定值是水原電路結(jié)束轉(zhuǎn)服務(wù)按特模式轉(zhuǎn)換模塊把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，傳入ESP8266中，然后傳入BLINK中轉(zhuǎn)4.2LCD1602顯示程序?qū)CD1602進(jìn)行初始化，判斷是否有按鍵按下或者在繼電器處有無(wú)高電平水顯示，具體流程如圖10所示：否是4.3按鍵程序按鈕具有機(jī)械性能。但按鈕關(guān)閉后，不能立即保存好接觸，20次來(lái)來(lái)回回彈跳。這個(gè)時(shí)間很短。但是對(duì)于每秒可以執(zhí)行數(shù)百萬(wàn)條指令的MCU來(lái)說(shuō)，這個(gè)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。在這段時(shí)間上下抖動(dòng)，單片機(jī)會(huì)多次讀取高低電平。如果處理不當(dāng)，系統(tǒng)將假定該鍵已被按下多次。事實(shí)上，我們一直用手按壓，次數(shù)不多。如果要正確判斷按鍵是否按下，系統(tǒng)需要避開(kāi)這段時(shí)間。根據(jù)按鈕的一般規(guī)律、機(jī)械特性，這段時(shí)間將在10ms~30ms的范圍內(nèi)10]。5.系統(tǒng)驗(yàn)證與調(diào)試結(jié)果224H大D1中2立5B圖11仿真圖圖12實(shí)物散件5.3硬件調(diào)試根據(jù)電路原理圖，焊接出實(shí)物，在將程序燒錄到AT89C51單片機(jī)中。將電源接通，然后改變土壤的濕度，觀察顯示屏數(shù)據(jù)是否在變化，若隨著溫濕度的變化，顯示屏的數(shù)值也隨之變化，則證明線路連接正常，顯示屏正常工作。當(dāng)顯示正常時(shí)，按下按鈕，水泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)水將正常抽灌，水泵正常工作。在手機(jī)端觀察顯示的數(shù)據(jù)是否跟顯示屏上的數(shù)據(jù)相同，則證明聯(lián)網(wǎng)正常，網(wǎng)絡(luò)狀況良好，則證明物聯(lián)網(wǎng)模塊正常運(yùn)行。調(diào)試步驟如下：檢查電路有無(wú)漏接或沒(méi)有焊牢固比較容易松動(dòng)的零件，測(cè)試結(jié)果與結(jié)論經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，系