课程设计
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华北科技学院课程设计
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目 录
一、设计要求-------------------------------------------1
二、设计目的-------------------------------------------2
三、设计具体实现---------------------------------------2
1、设计思路-------------------------------------------2
2、系统设计总体方案-----------------------------------3
2.1系统测控原理------------------------------------3
2.2系统总体设计------------------------------------3
3、硬件系统的设计------------------------------------4
3.1 AT89S52简介-----------------------------------4
3.2 引脚配置及其功能------------------------------5
3.3 时钟电路与复位电路的设计----------------------8
3.4 稳压电路选择----------------------------------9
3. 5过充保护电路-----------------------------------9
3. 6 湿度数据采集电路的设计------------------------11
3.7 控制电路的设计-------------------------------12
3.8 电磁控制电路---------------------------------14
4、软件的设计---------------------------------------15
4.1总流程图---------------------------------------15
4.2电磁阀控水流程图-------------------------------16
4.3程序设计---------------------------------------17
四、结论与体会---------------------------------------19
五、参考文献-----------------------------------------20
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一、 设计要求
1．该系统能够实现基本的定时浇水功能；
3．设置相应按键能够调整定时时间。
2．理解主控芯片的使用。
二、设计目的
现代农业中，农作物的种植面积大幅度增加，然而以前对农作物的浇灌、施肥等工作都需要靠人工来实现，已有的浇水器需要有人控制或者定时的浇灌，不能根据农作物正常生长所需要的光照、水分、温度来实时调节作物生长环境的参数，不利于作物的成长，而且现在的许多作物因为以上原因而造成的减产所造成的损失巨大，需要一种能够根据光照、温度、湿度及光照的变化自动将水分和及光补充给花木，达到定期、及时浇灌农作物的自动浇灌器。
三、 设计具体实现
1、 设计思路
系统的工作中，有太阳能电池给电池充电，电池的输出经过稳压模块，避免电压的较大变化，电池为整个系统提供电能。经过湿度检测的传感器把被测对象的湿度转换成电压信号，转换为0-1数字信号后送入单片机中，与给定的所要控制的湿度值进行比较，根据单片机 AT89S52中设置的参数，输出相应温度、湿度值对应的被控对象电磁阀的值，不断减少与单片机中设置值的差值。当土壤湿度过低时，单片机通过继电器控制电磁阀使其打开进行浇水，浇水后湿度适中时关闭电磁阀。湿度检测电路将湿度转换成0-1代码，输入单片机，湿度不断地检测、控制，使之达到一个动态的平衡。 华北科技学院课程设计
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2、 系统设计总体方案
2．1系统测控原理
在控制技术方面，有诸如开环、闭环反馈控制，模糊控制，自适应控制，神经网络控制等现代控制技术。模糊控制技术当前应用最广泛，一般用于有上、下位机的单片机控制系统。本系统采用传统的闭环控制技术，系统控制原理逻辑框图见图1所示：
给定值
图1 闭环控制逻辑原理框图
2．2系统总体设计
（1）本设计针对实际需要，设计了一套温度、湿度和光照检测与控制系统，保证作物在生长的各个时期有适宜的生长环境，整个测控系统由传感器、控制器和执行机构三部分构成。整个系统的硬件结构如图2所示。
（2）硬件电路以AT89S52单片机为核心，系统输入由采集土壤水分传感器、光照传感器和温度传感器及传感器信号处理电路组成，输出控制由继电器、执行器构成。
（3）软件用C语言作为编程语言，采用模块式结构设计。
AT89S52
湿度传感器 作物的各种参数 电磁阀 华北科技学院课程设计
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图2 系统硬件结构图
3、 硬件系统的设计
3．1 AT89S52简介
AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8K Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS -51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。且有以下一些特征：与MCS-51单片机产品兼容 ；28K字节在系统可编程Flash存储器，256字节RAM；可反复擦写>1000次 ；全静态操作：0Hz～33Hz ；三级加密程序湿度传感器
温度传感器
光照传感器
电磁阀 继电器 放大电路
太阳能电池板 充电集成电路 电池 稳压滤波
单片机
AT89S52 华北科技学院课程设计
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存储器 ；32个可编程I/O口线 ；三个16位定时器/计数器 ；八个中断源 ；全双工UART串行通道 ；低功耗空闲和掉电模式 ；掉电后中断可唤醒 ；看门狗定时器 ；双数据指针；掉电标识符 。
图3 AT89S52外部引脚
3.2 引脚配置及其功能
AT89S52单片机有40个引脚，为CMOS工艺双列直插封装(DIP)，其引脚配置见图3所示，各引脚功能简述如下:
（1）主电源引脚
VCC:电源端，+5V 。GND:接地
（2）4个8位I/O端口P0、P1、P2和P3
P0口：PO口为一个8位漏级开路双向工/0口，每个引脚可吸收8个TTL门电流。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码华北科技学院课程设计
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输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/0口，P1口缓冲器能接收输出4个TTL门电流。Pl口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/0口，P2口缓冲器可接收输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作
为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行
存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址"1"时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/0口，可接收输出4个TTL
门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输
入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89S52的一些特殊功能口，如表1所示。 华北科技学院课程设计
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（3）控制信号引脚
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE：低电平有效，当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFRSEH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX、MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
表1 P3口的特殊功能
口管脚 备选功能
P3.0 RXD 串行输入口
P3.1 TXD 并行输入口
P3.2 /INT0 外部中断0
P3.3 /INT1 外部中断1
P3.4 T0 计时器0外部输入
P3.5 T1 计时器1外部输入
P3.6 /WR---- 外部数据存储器写选通
P3.7 /RD---- 外部数据存储器读选通 华北科技学院课程设计
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SEN：低电平有效，外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。
EA/VPP即:当EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFH)，不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，丽将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
（4）时间振荡电路：
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
3.3 时钟电路与复位电路的设计
（1）时钟电路设计
AT89S52单片机内部有个振荡器，可以用作CPU的时钟源。本系统时钟选用内部方式。AT89S52内部含有一个高增益的反相放大器，通过XTAL1(输入端)、XTAL2(输出端)外接作为反馈元件的片外石英晶体(或陶瓷谐振器)和电容C1，C2组成的并联谐振电路后便构成片内自激振荡器，从而利用它内部的振荡器产生时钟。连接方法见图4所示，其中晶体呈感性，其决定着振荡器的振荡频率；电容Cl，C2对频率有微调作用。电路中反馈元件选用石英晶体，电容Cl和C2均为22PF，电容与晶体的安装位置应尽量靠近单片机。
