模擬灌溉系統(tǒng).doc

微機(jī)與單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目：模擬智能灌溉系統(tǒng) 學(xué) 號(hào)： 110603136 姓 名： 黃鑫 年 級(jí)： 11級(jí)自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 叢玉華 開課學(xué)期教室上交時(shí)間成績(jī)大三上實(shí)B3032013-12-21 一、 硬件部分1、涉及芯片：(1)、STC90C519RD+基本功能8位CPU4kbytes程序存儲(chǔ)器(ROM) (52為8K)128bytes的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM) （52有256bytes的RAM）32條I/O口線111條指令，大部分為單字節(jié)指令21個(gè)專用寄存器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)（52有6個(gè)）一個(gè)全雙工串行通信口外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間為64kB外部程序存儲(chǔ)器尋址空間為64kB邏輯操作位尋址功能雙列直插40PinDIP封裝單一+5V電源供電CPU：由運(yùn)算和控制邏輯組成，同時(shí)還包括中斷系統(tǒng)和部分外部特殊功能寄存器；RAM：用以存放可以讀寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)；ROM：用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格；I/O口：四個(gè)8位并行I/O口，既可用作輸入，也可用作輸出T/C：兩個(gè)定時(shí)/記數(shù)器，既可以工作在定時(shí)模式，也可以工作在記數(shù)模式；五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)；一個(gè)全雙工UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行I/O口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)與微機(jī)之間的串行通信；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最佳振蕩頻率為6M12M。引腳圖引腳功能P0口有三個(gè)功能： 1、外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)做數(shù)據(jù)總線 2、外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線 3、不擴(kuò)展時(shí)，可做一般的I/O使用，但內(nèi)部無(wú)上拉電阻，作為輸入或輸出時(shí)應(yīng)在外部接上拉電阻。、P1口只做I/O口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。 P2口有兩個(gè)功能： 1、擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線使用 2、做一般I/O口使用，其內(nèi)部有上拉電阻； P3口有兩個(gè)功能：除了作為I/O使用外（其內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊寄存器來(lái)設(shè)置，PSEN 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)ALE 地址鎖存控制信號(hào)EA 訪問(wèn)和序存儲(chǔ)器控制信號(hào)XTAL1和XTAL2 外接晶振引腳。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此二引腳用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。VCC：電源+5V輸入 VSS：GND接地 RST 復(fù)位信號(hào)(2)、74HC138基本功能HC138 按照三位二進(jìn)制輸入碼和賦能輸入條件,從8 個(gè)輸出端中譯出一個(gè) 低電平輸出。真值表 引腳圖引腳功能(3)、DS1302基本功能74HC138可以對(duì)年、月、日、周、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。引腳圖引腳功能DS1302的引腳排列,其中Vcc1為后備電源，VCC2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當(dāng)Vcc2大于Vcc1+0.2V時(shí)，Vcc2給DS1302供電。當(dāng)Vcc2小于Vcc1時(shí)，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復(fù)位/片選線，通過(guò)把RST輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳送的方法。當(dāng)RST為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)DS1302進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中RST置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在Vcc2.0V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時(shí)，才能將RST置為高電平。I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)。SCLK為時(shí)鐘輸入端。數(shù)據(jù)格式控制字節(jié)的最高有效位(位7)必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫入DS1302中，位6如果為0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù);位5至位1指示操作單元的地址;最低有效位(位0)如為0表示要進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出。(4)、PCF8591基本功能PCF8591的功能包括多路模擬輸入、內(nèi)置跟蹤保持、8-bit模數(shù)轉(zhuǎn)換和8-bit數(shù)模轉(zhuǎn)換。引腳圖引腳功能AIN0AIN3：模擬信號(hào)輸入端。 A0A2：引腳地址端。VDD、VSS：電源端。（2.56V） SDA、SCL：I2C 總線的數(shù)據(jù)線、時(shí)鐘線。OSC：外部時(shí)鐘輸入端，內(nèi)部時(shí)鐘輸出端。EXT：內(nèi)部、外部時(shí)鐘選擇線，使用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí) EXT 接地。AGND：模擬信號(hào)地。 AOUT：D/A 轉(zhuǎn)換輸出端。 VREF：基準(zhǔn)電源端。數(shù)據(jù)格式在傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候，SDA線必須在時(shí)鐘的高電平周期保持穩(wěn)定，SDA的高或低電平狀態(tài)只有在SCL 線的時(shí)鐘信號(hào)是低電平時(shí)才能改變 。SCL 線是高電平時(shí)，SDA 線從高電平向低電平切換，這個(gè)情況表示起始條件；SCL 線是高電平時(shí)，SDA 線由低電平向高電平切換，這個(gè)情況表示停止條件。(5)、24C02基本功能串行E2PROM是基于I2C-BUS 的存儲(chǔ)器件，遵循二線制協(xié)議，其具有接口方便，體積小，數(shù)據(jù)掉電不丟失等特點(diǎn)。引腳圖引腳功能A0，A1，A2：器件地址選擇 SDA：串行數(shù)據(jù)、地址 SCL：串行時(shí)鐘WP：寫保護(hù) Vcc：1.8V-6.0V工作電壓 Vss：地?cái)?shù)據(jù)格式同上（PCF8591）2、 系統(tǒng)電路圖：二、 軟件部分2、程序#include #includei2c.h #includeds1302.h #include #define GPIO_DIG P0 /-定義使用的IO-/-定義PCF8591的讀寫地址-/#define WRITEADDR 0x90 /寫地址#define READADDR 0x91 /讀地址/74LS138定義 sbit LSA=P22; sbit LSB=P23; sbit LSC=P24; /獨(dú)立按鍵 sbit S4=P10; sbit S5=P11; sbit S6=P12; sbit S7=P13; sbit LED_RED=P14; /紅燈，手動(dòng)模式 sbit LED_GREEN=P15; /綠燈，自動(dòng)模式 sbit fengmingqi=P16; sbit RELAY=P17; bit flag_mode=0; bit issetting=0; uchar num=50; /-定義全局變量-/ unsigned char code DIG_CODE17=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;/0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、b、C、d、E、F的顯示碼 unsigned char DisplayData8;/用來(lái)存放要顯示的8位數(shù)的值 unsigned char table8; /用來(lái)存放自動(dòng)模式下設(shè)置界面 /-聲明全局變量-/ void DigDisplay(); void Delay10ms(uchar c); bit ISendByte(unsigned char sla,unsigned char c); unsigned char IRcvByte(unsigned char sla); void At24c02Write(unsigned char ,unsigned char ); unsigned char At24c02Read(unsigned char ); void Timer0Configuration(); void Key_down(); /*PCF8591*/ void Pcf8591SendByte(unsigned char channel); unsigned char Pcf8591ReadByte();/* 函 數(shù) 名 : main* 函數(shù)功能 : 主函數(shù)* 輸 入 : 無(wú)* 輸 出 : 無(wú)*/void main() unsigned int adNum;float value;LED_RED=0;LED_GREEN=0;num = At24c02Read(2);Ds1302Init(); while(1) Pcf8591SendByte(0); /發(fā)送電位器轉(zhuǎn)換命令 adNum = Pcf8591ReadByte(); /將轉(zhuǎn)換結(jié)果讀走value = adNum / 2.55 ; if(adNum99) adNum=99;if(adNumnum) RELAY=1; fengmingqi=1; else RELAY=0;fengmingqi=0; Ds1302ReadTime();Key_down();DisplayData0 = DIG_CODETIME2/16;/時(shí)DisplayData1 = DIG_CODETIME2&0x0f; DisplayData2 = 0x40;DisplayData3 = DIG_CODETIME1/16;/分DisplayData4 = DIG_CODETIME1&0x0f;DisplayData5 = 0x00;DisplayData6 = DIG_CODEadNum/10;DisplayData7 = DIG_CODEadNum%10;table0=0x40;table1=0x40;table2=0x40;table3=0x40;table4=0x40;table5=0x40;table6=DIG_CODEnum/10;table7=DIG_CODEnum%10; DigDisplay();/* 按鍵*/void Key_down() uchar n=0; if(S7=0) Delay10ms(1); if(S7=0) if(flag_mode=0) flag_mode=1; else flag_mode=0; while(n50)&(S7=0) Delay10ms(1); n+; n=0;if(flag_mode) /手動(dòng)模式 LED_RED=1; LED_GREEN=0; if(S6=0) Delay10ms(1);if(S6=0) fengmingqi=fengmingqi;while(n50)&(S6=0) Delay10ms(1); n+;n=0; if(S5=0) Delay10ms(1);if(S5=0) RELAY=0; /打開灌溉系統(tǒng)while(n50)&(S5=0) Delay10ms(1); n+;n=0; if(S4=0) Delay10ms(1);if(S4=0) RELAY=1; /關(guān)閉灌溉系統(tǒng) while(nnum) RELAY=1; fengmingqi=1; else/自動(dòng)模式 LED_RED=0;LED_GREEN=1; if(S6=0) Delay10ms(1);if(S6=0) issetting=issetting;while(n50)&(S6=0) Delay10ms(1); n+;n=0; if(issetting) if(S5=0) Delay10ms(1);if(S5=0) if(num99) num+;while(n0) num-;while(nnum) RELAY=1; fengmingqi=1;else RELAY=0; fengmingqi=0; /* 函 數(shù) 名 : DigDisplay* 函數(shù)功能 : 使用數(shù)碼管顯示* 輸 入 : 無(wú)* 輸 出 : 無(wú)*/void DigDisplay()unsigned char i;unsigned int j;for(i=0;i0;c-) for(b=38;b0;b-) for(a=130;a0;a-); 三、 系統(tǒng)說(shuō)明手冊(cè)功能簡(jiǎn)述：要求“模擬智能灌溉系統(tǒng)”能夠?qū)崿F(xiàn)土壤濕度測(cè)量、土壤濕度和時(shí)間顯示、濕度閾值設(shè)定及存儲(chǔ)等基本功能。通過(guò)電位器Rb2輸出電壓信號(hào)，模擬濕度傳感器輸出信號(hào)，再通過(guò)AD采集完成濕度測(cè)量功能；通過(guò)DS1302芯片提供時(shí)間信息；通過(guò)按鍵完成灌溉系統(tǒng)控制和濕度閾值調(diào)整功能，通過(guò)LED完成系統(tǒng)工作狀態(tài)指示功能。系統(tǒng)硬件電路主要由單片機(jī)控制電路、顯示單元、ADC采集單元、RTC單元、EEPROM存儲(chǔ)單元、繼電器控制電路及報(bào)警輸出電路組成，系統(tǒng)框圖如圖1所示：1. 系統(tǒng)工作及初始化狀態(tài)說(shuō)明1.1、自動(dòng)工作狀態(tài)，根據(jù)濕度數(shù)據(jù)自動(dòng)控制打開或關(guān)閉灌溉設(shè)備，以L1點(diǎn)亮指示；1.2、手動(dòng)工作狀態(tài)，通過(guò)按鍵控制打開或關(guān)閉灌溉設(shè)備，以L2點(diǎn)亮指示；1.3、系統(tǒng)上電后處于自動(dòng)工作狀態(tài)，系統(tǒng)初始濕度閾值為50%，此時(shí)若濕度低于50%，灌溉設(shè)備自動(dòng)打開，達(dá)到50%后，灌溉設(shè)備自動(dòng)關(guān)閉；1.4、灌溉設(shè)備打開或關(guān)閉通過(guò)繼電器工作狀態(tài)模擬。2. 數(shù)碼管單元“模擬智能灌溉系統(tǒng)”通過(guò)讀取DS1302時(shí)鐘芯片相關(guān)寄存器獲得時(shí)間，DS1302芯片時(shí)、分、秒寄存器在程序中設(shè)定為系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)定，時(shí)間為08時(shí)30分。3. 報(bào)警輸出單元系統(tǒng)工作于手動(dòng)工作狀態(tài)下時(shí)，若當(dāng)前濕度低于濕度閾值，蜂鳴器發(fā)出提示音，并可通過(guò)按鍵S6關(guān)閉提醒功能。4. 功能按鍵4.1、按鍵S7設(shè)定為系統(tǒng)工作狀態(tài)切換按鍵；4.2、手動(dòng)工作狀態(tài)下按鍵S6、S5、S4功能設(shè)定如下：按下S6關(guān)閉蜂鳴器提醒功能，再次按下S6打開蜂鳴器提醒功能,如此循環(huán)；S5功能設(shè)定為打開灌溉系統(tǒng)；S4功能設(shè)定為關(guān)閉灌溉系統(tǒng)。4.3、自動(dòng)工作狀態(tài)下按鍵S6、S5、S4功能設(shè)定如下：S6功能設(shè)定為濕度閾值調(diào)整按鍵，按下S6后，進(jìn)入濕度閾值調(diào)整界面(如圖3所示)，此時(shí)按下