自動澆水系統(tǒng)設計

1、畢 業(yè) 論 文 設 計題 目 自動澆水系統(tǒng)的設計學生姓名 學號所在院（ 系）物理與電信工程學院專業(yè)班級電子 083指導教師2012年6月5日畢業(yè)論文設計任務書院（ 系 ）物理與電信工程學院 專業(yè)班級 電子 083 學生姓名一、畢業(yè)論文設計題目 盆花自動澆水系統(tǒng)設計與實現(xiàn)二、畢業(yè)論文設計工作自 _2012_年_2 _月_27_日 起至_2012 _ 年 6 月_15 日止三、畢業(yè)論文設計進行地點 : 電子信息工程系實驗室四、畢業(yè)論文設計的內容要求：本課題要求設計一個盆花自動澆水系統(tǒng)，要求： 1. 實現(xiàn)濕度的顯示； 2. 配合使雨水檢測器，即 使你設定的澆水時間天突然下雨了， 澆水控制器就會自動關

2、閥停止?jié)菜?3. 每天可設定八次定時澆 水選擇，每次為 1 分鐘至 9 小時 59 分，也可以根據(jù)需要的時間設計； 4. 采用電機閥技術，澆水自 動控制器不受水壓影響，而且不易受水質影響和堵塞。解決途徑：用 51 系列單片機作為主控芯片，配合溫、濕度傳感器、雨水檢測器以及對應的測量 電路完成對環(huán)境的檢測，驅動數(shù)碼管或LCD進行溫、濕度顯示，驅動澆水裝置實現(xiàn)自動澆水。主要任務：進行硬件電路設計和軟件程序的編寫調試，燒錄程序并完成系統(tǒng)聯(lián)調，最后撰寫畢 業(yè)設計論文。進度安排：2 月 27 日 -3 月 30 日 ： 查 閱 資 料 及 方 案 論 證4 月 2 日 -5 月 11 日 ： 編 寫

3、軟 件 、 調 試 運 行 及 單 元 電 路 調 試5 月 14 日 -5 月 25 日 ： 整 體 聯(lián) 調5 月 28 日 -6 月 8 日 ： 整 理 數(shù) 據(jù) 及 撰 寫 論 文6 月 11 日 -6 月 15 日 ： 準 備 答 辯指 導 教 師系（教研室）應用電子技術教研室系（教研室 ）主任簽名批準日 期接受論文 （ 設計） 任務開始執(zhí)行日期學生簽名盆花自動澆水系統(tǒng)的設計 摘要 本設計主要的內容是土壤濕度檢測電路的設計與制作。該電路的工作原理是由 AT89C51 單片機和ADC0809組成系統(tǒng)的核心部分，濕度傳感器將采集到的數(shù)據(jù)直接傳送到ADC0809的 IN 端作為輸入的模擬信號。

4、選用濕度傳感器和 AD轉換，電路內部包含有濕度采集、 AD轉換、單片機譯碼顯示等功能。單片機需要采集數(shù) 據(jù)時，發(fā)出指令啟動 A/D 轉換器工作， ADC0809根據(jù)送來的地址信號選通 IN3 通道，然后對輸入的模擬信號進 行轉換，轉換結束時， EOC 輸出高電平，通知單片機可以讀取轉換結果，單片機通過調用中斷程序，讀取轉換 后的數(shù)據(jù)。最后，單片機把采集到的濕度數(shù)據(jù)經(jīng)過軟件程序處理后送到LED數(shù)碼管進行顯示。自動澆水系統(tǒng)設計為智能和手動兩個部分：智能澆水部分是通過單片機程序設計澆水的上下限值與感應電路送入單片機的土壤 濕度值相比較，當?shù)陀谙孪拗禃r，單片機輸出一個信號控制澆水，高于上限值時再由單片

5、機輸出一個信號控制 停止?jié)菜?; 手動部分是由通過關閉單片機電源，由外圍電路供電進行澆灌、 關鍵詞 AT89C51 干濕度的采集與顯示 LEDDesign of potted flowerss automatic watering system(Grade 08,Class 3,Major electronics and information engineering， School of physics andAbstract the design of potted plant automatic watering system includes soil temperature and

6、humidity acquisition and display, and the counter setting and display and alarm two parts water. Soil temperature and humidity acquisitionand display part, andcomprises a soil temperature and humidity acquisition anddisplay, automatic watering system. Soil temperature and humidity acquisition and di

7、splay in ADC0809is connected with two potentiometers as an induction circuit, the collected soil temperature and humidity value is send to the AT89C51 single chip, then by its transmission to the LCD screen display. Automatic watering system design for intelligent and manual two parts: intelligent w

8、atering section through the MCU programming watering the upper limit and the lower limit and the induction circuit into the microcontroller s soil humidity value are compared, when less than the lower limit value, the MCUo utput a signal to control the watering, high in the upper limit value by the

9、microcontroller output a signal control stop watering; manual part is composed of single-chip digital tube into the month and day from real time, through the software programmed timing watering time.Key words ： AT89C51 temperature and humidity acquisition in the display counter LED引言1 選題的目的和意義隨著社會的進

10、步，人們的生活質量越來越高。在家里養(yǎng)養(yǎng)盆花可以陶冶情操，豐富生活。同時 盆花可以通過光合作用吸收二氧化碳，凈化室內空氣，在有花木的地方空氣中陰離子聚集較多，所 以空氣也特別清新，而且許多花木還可以吸收空氣中的有害氣體，因此，養(yǎng)盆花如今被許多人喜愛。盆花澆水量是否能做到適時適量，是養(yǎng)花成敗的關鍵。但是，在生活中人們總是會有無暇顧及 的時候，比如工作太忙，或者出差、旅游等。花草生長問題80%以上是由花兒澆灌問題引起的；好不容易種植幾個月的花草，因為澆水不及時，長勢不好，用來美化環(huán)境的花草幾乎成了“雞肋” ；不 種植吧，家里沒有綠色襯托，感覺沒有生機；保留吧，花草長得不夠旺盛，還影響家庭裝飾效果。

11、雖然市場上有賣盆花自動澆水器，但價格十分昂貴，并且大多只能設定一個定時澆水的時間，很難 做到給盆花自動適時適量澆水。夜有較經(jīng)濟的盆花缺水報警器，可以提醒人們及時的給盆花澆水。 可是這種報警器只能報警，澆水還需要人們親自動手。當家里無人時，即使報警也無人澆水，就起 不到應有的作用了。因此，我想設計一種集盆花土壤濕度檢測，自動澆水以及蓄水箱自動供水于一 體的盆花自動澆水系統(tǒng)。讓人們無暇顧及時也能得到及時的澆灌。2 自動澆水器的誕生背景及國內外發(fā)展現(xiàn)狀微噴系統(tǒng)是近幾年利用國內外先進技術組裝的新型灌溉設施，主要是利用水流通過管道系統(tǒng)以 一定速度從特制的噴頭噴出，在空氣中分散成細小的水滴著落在花草植物。

12、作物及周圍的地面上， 從而達到及時補充水分的目的。該系統(tǒng)具有用水量少、沖擊力小的灌溉特性，適用于栽培密度大、 植被柔軟細嫩的植物。自動澆水器的誕生時隨著人們生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快而誕生的一 種懶人園藝用品。它把微噴的概念應有家庭盆花澆灌中，通過相應地改進，達到合理給盆花自動澆 水的目的。早在很多年前，國外就已經(jīng)開始普及，國內實用的電子類自動澆水器多數(shù)從國外進口的，價格 昂貴，但質量比較可靠。不過這不太適用于國內，目前國內外比較流行的是玻璃制作的自動澆水器。 這種類型的澆水器多數(shù)在我國山西和浙江一帶生產的，價格比較低廉，實用性沒有電子類自動澆水 器好。隨著國內居民消費水平和生活質量的提高

13、，居家園藝市場異?；鸨怯捎谏罟?jié)奏加快， 種花容易養(yǎng)花難，澆水問題就暴露出來，因此國內上加已經(jīng)看到了這種需求潛力。目前這類小居家 用品的廠家主要集中在廣東，上海，浙江一帶。現(xiàn)在市場上所出售的自動澆水器主要有電子類自動 澆水器和玻璃、陶瓷類自動澆水器。1） 電子類自動澆水器電子類自動澆水器又叫時控噴淋裝置，系統(tǒng)構成為：主機（或者） 、主管（可以是花園管也可以 是七分之四毫米的微噴淋管） 、分水接頭（ 3通、4通、5通、6 通、分水器）、副管（五分之三毫米） 噴淋管（霧化噴頭、旋轉噴頭、折射霧化噴頭等） 。電子類自動澆水器根據(jù)電源的不同分為交流電自 動澆水器和電池自動澆水器兩種?？刂破鞯囊话?/p>

14、性能有：電磁閥控制；智能時控電路、微電腦芯片 控制；適用電源為 AC220V/50Hz; 最適水壓 0.3-0.6Mpa; 待機功率（ 4VA，澆水時小于 12VA）；可控制 連續(xù)作業(yè)時間試 1 分鐘至 168 個小時；可每天自動完成十次以上澆水作業(yè)，可每天、隔天、隔多天 自動循環(huán)進行澆水，手動自動兩用；每天計時誤差小于正負3 秒；電器適應環(huán)境溫度為 -1050 攝氏度；相對濕度小于 90%RH。2) 玻璃、陶瓷類自動澆水器玻璃陶瓷類自動澆水器又叫自動滲水裝置，它由本身材質的物理結構構成，根據(jù)器具的物理滲 水原理完成自動澆灌，當自動澆水器內部存水，自身形成一定的壓力，當遇到干燥的土壤，水就會

15、自上而下的流出，當土壤濕潤以后，會形成一個堵塞壓力，從而導致水流速度變慢或者停止。器具 工藝不同，效果也不一樣，當然也因土壤的疏松情況決定器具內水流的速度。當前傳感器技術與單 片機技術發(fā)展迅速，其應用逐步由工業(yè)、軍事等領域向其它領域滲透，已經(jīng)和我們的日常生活息息 相關。而且智能家居概念也越來越受到人們的推崇，因此，微電腦控制的電子類自動澆水系統(tǒng)有很 好的發(fā)展前景。3 畢業(yè)設計所采用的研究方法和手段 本次畢業(yè)設計是設計一種單片機控制的自動澆水系統(tǒng)，實現(xiàn)室內盆花澆水的自動化系統(tǒng)。該系C51統(tǒng)可對土壤的濕度進行監(jiān)控，并對作物進行適時適量的澆水。其核心是單片機和溫濕度采集和顯示 電路以及澆水驅動電路構

16、成的檢測控制部分。主要研究土壤濕度與澆水量之間的關系、澆灌控制技 術及設備系統(tǒng)的硬件、軟件編程各個部分。檢測部分，單片機選用AT89C51 單片機，軟件選用語言編程。土壤溫濕度采集于顯示電路可將檢測到的土壤溫濕度模擬量放大轉換成數(shù)字量通過單片 機內程序控制精確的將溫度與濕度分別顯示在LCD顯示屏上，同時把程序發(fā)給另外一塊單片機，通過單片機內的中斷服務程序判斷是否要給盆花澆水，若需澆水，則單片機系統(tǒng)發(fā)出澆水信號，開始 澆水，若不需要澆水，則進行下一次循環(huán)檢測。在澆水系統(tǒng)中也同時設計一個定時澆水部分，通過 按鍵開關設置不同的澆水時間段，在時間段以內時，單片機驅動澆水系統(tǒng)，開始澆水，如不在時間 段內

17、，則不澆水。目錄1 AT89C51. 01.1 AT89C51 的簡介. 01.2 AT89C51 單片機的基本組成 01.3 AT89C51 主要特性： . 11.4 AT89C51 的管腳說明 . 11.5 AT89C51 單片機的存儲器 31.6 振蕩電路和時鐘 41.7 AT89C51 的中斷系統(tǒng) . 51.7.1 中斷系統(tǒng)結構和中斷控制 51.7.2 中斷響應過程 71.8 定時器/ 計數(shù)器 71.8.1 定時器/計數(shù)器 0和1簡介 71.8.2 與定時器/計數(shù)器 0和 1相關的特殊功能寄存器 82.LED 數(shù)碼管顯示 102.1 LED 顯示器的簡介 . 錯誤!未定義書簽。3 AD

18、C0809. 113.1 ADC0809的簡介. 113.2 ADC0809引腳圖. 113.3 ADC0809的主要特性 . 123.4 ADC0809的內部結構 . 123.5 ADC0809的工作過程 . 134 盆花自動澆水系統(tǒng)的設計 134.1 土壤溫濕度采集與顯示 134.1.1 硬件電路設計 144.1.2 具體的土壤溫濕度采集于顯示系統(tǒng)硬件電路 . 144.1.3 系統(tǒng)軟件設計 154.2 定時器部分 . 194.2.1 按鍵開關操作簡介 錯誤! 未定義書簽。4.2.2 定時器部分硬件電路設計 錯誤! 未定義書簽。4.2.3. 定時器部分硬件電路 錯誤! 未定義書簽。5 總結

19、. 206 致謝 . 207 參考文獻 . 218 附錄 . 22附錄 A Protues 仿真圖 231 AT89C511.1 AT89C51 的簡介AT89C51是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 100 次。該器件采用 ATMEL高密度非易失存 儲器制造技術制造， 與工業(yè)標準的 MCS-51指令集合輸出管腳相兼容。 由于將多功能 8 位 CPU和閃爍 存儲器組合在單個芯片中， ALMEL的 AT89C51是一種高效微控制器， AT89C51單片機為很多嵌入式控 制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且廉價

20、的方案。1.2 AT89C51 單片機的基本組成AT89C51由一個 8 位的微處理器， 128KB片內數(shù)據(jù)存儲器 RAM,21 個特殊功能寄存器 SFR，3KB片 內程序存儲器 Flash ROM,64KB 可尋址片內外一編址的 ROM，64KB 可尋址片外的 RAM,4個 8 位并行 I/O 接口（ P0-P3），一個全雙工通用異步串行接口UART，兩個 16位的定時器、計數(shù)器，具有位操作功能的布爾處理機及位尋址功能的五個中斷源、兩個優(yōu)先級的中斷控制系統(tǒng)以及片內振蕩器和時鐘產生電路。其基本組成框圖如圖 1.1 所示。圖 1.1 AT89C51 單片機的基本組成1.3 AT89C51 主要特

21、性：1)與 MCS-51 兼容2)4K字節(jié)可編程閃爍存儲器3)壽命： 1000 寫、擦循環(huán)4)數(shù)據(jù)保留時間： 10 年5)全靜態(tài)工作： 0Hz-24Hz6)三級程序存儲器鎖定7)128*8 位內部 RAM8)32 可編程 I/O 線9)兩個 16 位定時器、計數(shù)器10)5 個中斷源11)可編程串行通道12)低功耗的閑置和掉電模式13)片內振蕩器和時鐘電路1.4 AT89C51 的管腳說明AT89C51的引腳圖如圖 1.2 所示。各引腳的具體說明如下：VCC：供電電壓GND:接地P0 口 ： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當 P0 口的管 腳第一次

22、寫 1 時，被定義為 高阻 輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) / 地址的低八位。 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 外部必須接上拉電阻。P1口： P1 口是一個內部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1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 口作為低八位地址接收。P2口： P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向 I/O 口， P2口緩沖

23、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(jù)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(jù)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/O 口，可接收輸出 4個 TTL門電流。當 P3口寫入“ 1”后，它們被

24、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 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示：各口管腳 備選功能P3.0 RXD （串行輸入口）P3.1 TXD （串行輸出口）P3.2 /INT0 （外部中斷 0）P3.3 /INT1 （外部中斷 1）P3.4 T0 （記時器 0 外部輸入）P3.5 T1 （記時器 1 外部輸入）P3.6 /WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST

25、腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：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地位字節(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(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH 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：外部程序存儲器的選通信號。

26、在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN信號將不出現(xiàn)。0000H-FFFFH ），不管是否/EA/VPP ：當/EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器有內部程序存儲器。注意加密方式1 時， /EA 將內部鎖定為RESET；當 /EA 端保持高電平時，此12V 編程電源（ VPP）。間內部程序存儲器。在FLASH 編程期間，此引腳也用于施加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。圖 1.2 AT89C51 的引腳圖1.5 AT89C51 單片機的存儲器在單片機中，存儲

27、器分為程序存儲器ROM和數(shù)據(jù)存儲器RAM，并且兩個存儲器是獨立編址的。AT89C51 單片機芯片內配置有 8KB（0000H-1FFFH） 的 Flash 程序存儲器和 256 字（ 00H-FFH）的數(shù)據(jù)存儲器 RAM，根據(jù)需要可外擴到最大64KB 的程序存儲器和 64KB 的數(shù)據(jù)存儲器，因此AT89C51的存儲器結構可分為4 個部分：片內程序存儲器、片外程序存儲器、片內數(shù)據(jù)存儲器AT89C51 的存儲器結構就較簡和片外程序存儲器。如果以最小系統(tǒng)使用單片機，即不擴展，則 單：只有單片機自身提供的 8Flash 程序存儲器和 256 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器 RAM。8KBFlash圖 1.3 給出了

28、AT89C51 單片機的存儲器分布空間。 左側框中為單片機自身提供的 程序存儲器和 256 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器 RAM。右側為可擴展的 64KB的程序存儲器 ROM和 64KB 的數(shù) 據(jù)存儲器 RAM。圖 1.3 存儲器空間分布（ 1 ） 程序存儲器AT89C51 單片機出廠時片內已帶有 8KB 的 Flash 程序存儲器，使用時，引腳 /EA 要按高電 平（ 5V），這時，復位后 CPU從片內 ROM區(qū) 0000H 單元開始讀取指令代碼，一直運行到1FFFH單元， 如果外部擴展有程序存儲器ROM，則 CPU會自動轉移到片外 ROM空間 2000H-FFFH 讀取指令代碼。（ 2） 數(shù)據(jù)存儲器AT

29、89C51 單片機出廠時片內已帶有 256 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器 RAM，如果不夠用，可以在片外 擴展，最多可擴展 64KB RAM.單片機自帶的數(shù)據(jù)存儲器RAM結構如圖 2-4 所示，此字節(jié)單元（ 00H-FFH ）的低 128 字節(jié)（ 00H-7FH）單元為用戶使用區(qū)，高128 字節(jié)（ 80H-FFH）單元為特殊功能寄存器SFR 區(qū)。片內數(shù)據(jù)存儲器的 00H-7FH 單元又劃分為 3 塊： 00H-1FH 塊是工作寄存器所用； 20-2FH 塊 是位尋址功能的單元區(qū)； 30H-3FH 是普通 RAM區(qū)。工作寄存器又分為4 組，在當前的運行程序中只有一組是被激活的，誰被激活有程序狀態(tài)寄存器PEW

30、的 RS1， RS0兩位決定。1.6 振蕩電路和時鐘在 AT89C51芯片內部，有一個振蕩電路和時鐘發(fā)生器，引腳XTAL1 和 XTAL2 之間接入晶體振蕩器和電容后構成內部時鐘方式。也可以使用外部振蕩器，由外部振蕩器產生的信號直接加 載到振蕩器的輸入端，作為CPU的時鐘源，稱為外部時鐘方式。采用外部時鐘方式時，外部振蕩器的輸出信號接至 XTAL1， XTAL2 懸空。兩種方式的電路連接圖1.6 所示。大多數(shù)的單片機采用內部時鐘方式，本次設計亦然。在 AT89C51 單片機內部，引腳 XTAL2 和引腳 XTAL1 連接著一個高增益反相放大器， XTAL1 引腳是反相放大器的輸入端，XTAL2

31、 引腳是反相放大器的輸出端。芯片內部的時鐘發(fā)生器是一個二分頻觸發(fā)器，振蕩器的輸出 fosc 為其輸入，輸出為兩相 時鐘信號 （狀態(tài)時鐘信號 ） ，頻率為振蕩器輸出信號頻率fosc 的二分之一。狀態(tài)時鐘經(jīng)三分頻后為低字節(jié)地址鎖存信號ALE，頻率為振蕩器輸出信號頻率fosc 的六分之一， 經(jīng)六分頻后為機器周期信號，頻率為 fosc/12 。 C1， C2一般取 20-30pF 的陶瓷電容器。1.7 AT89C51 的中斷系統(tǒng)為了提高系統(tǒng)的工作效率， AT89C51 單片機設置了中斷系統(tǒng)，采用中斷方式與外設進行數(shù) 據(jù)傳送。所謂“中斷”，是指單片機在執(zhí)行某一段程序的過程中，由于某種原因(如異常情況 或

32、特殊請求)，單片機暫時中止正在執(zhí)行的程序，而去執(zhí)行相應的處理程序，待處理結束后， 再返回到被打斷的程序除，繼續(xù)執(zhí)行原程序的過程。1.7.1 中斷系統(tǒng)結構和中斷控制AT89C51 有六個固定的可屏蔽中斷源，分別是三個片內定時器/ 計數(shù)器溢出中斷 TF0 、 TF1和 TF2，兩個外部中斷 /INT0(P3.2) 和/INT1(P3.3) ，一個片內串行口中斷 T1 或 RI。6 個中斷源 有兩個中斷優(yōu)先級，可形成中斷嵌套。它們在程序存儲器中各有固定的中斷入口地址，由此進 入相應的中斷服務程序。引起 6 個中斷源的符號、名稱及產生的條件如下：/INT0 ：外部中斷 0，由 P3.2 端口線引入，低

33、電平或下降沿引起；/INT1 ：外部中斷 1，由 P3.3 端口線引入，低電平或下降沿引起；T0 ：定時器 / 計數(shù)器 0 中斷，由 T0 記滿回零引起；T1 ：定時器 / 計數(shù)器 1 中斷，由 T1 記滿回零引起；T1/RI ：串行口 I/O 中斷，串行口完成一幀字符發(fā)送/ 接收后引起中斷；T2 ：定時器 / 計數(shù)器 2 中斷，由 T2 記滿回零引起。在本次設計中采用了定時器 /計數(shù)器 0 中斷，它的中斷控制寄存器包括定時器/計數(shù)器 0、1 控制寄存器 TCON和中斷允許控制寄存器 IE 。( 1 ) 定時器控制寄存器 TCONTCON是定時器 / 計數(shù)器和外部中斷兩者合用的一個可尋址的特殊

34、功能寄存器，它的格式如 下：D7D6D5D4D3D2D1D0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0各控制位定義如下：TF1：定時器 /計數(shù)器 1 溢出中斷請求標志位。當定時器/計數(shù)器 1 計數(shù)產生溢出時，由內部硬件置位 TF1，向 CPU響應中斷并轉向該中斷服務程序執(zhí)行時，由硬件內部自動TF1 清 0。TR1：定時器 / 計數(shù)器 1 啟動 / 停止位。由軟件置位 / 復位控制位 / 計數(shù)器 1 的啟動或停止計 數(shù)。TF0：定時器 /計數(shù)器 0 溢出中斷請求標志位。當定時器/計數(shù)器 0 計數(shù)產生溢出時，由內部硬件置位 TF0，向 CPU響應中斷并轉向該中斷服務程序執(zhí)行時，由硬件內部自動

35、TF1 清 0.TR0: 定時器 / 計數(shù)器 0 啟動 / 停止位。由軟件置位 / 復位控制定時器 / 計數(shù)器 0 的啟動或停止計 數(shù)。IE1 ：外部中斷請求標志位。當CPU檢測到 INT0 低電平或下降沿且 IT1=1 時，由內部硬件置位 IE1 標志位（ IE=1 ）向 CPU請求中斷，當 CPU響應中斷并轉向該中斷服務程序執(zhí)行時，由 硬件內部將 IE1 清 0。IE0 ：外部中斷請求標志位。當CPU檢測到 INT0 低電平或下降沿且 IT0=1 時，由內部硬件置位 IE0 標志位（ IE0=1 ）向 CPU 請求中斷，當 CPU響應中斷并轉向該中斷服務程序執(zhí)行時， 由硬件內部將 TE0

36、清 0。IT1 ：用軟件置位 / 復位 IT1 來選擇外部中斷 INT1 是下降沿觸發(fā)還是電平觸發(fā)中斷請求。 當 IT1 置 1 時，則外部中斷 INT1 為下降沿觸發(fā)中斷請求，即 INT1 端口由前一個機器周期的高 電平跳變?yōu)橄乱粋€機器周期的低電平，則觸發(fā)中斷請求；當 IT1 復位清 0，則 INT1 的低電平觸 發(fā)中斷請求。IT0: 由軟件置位 / 復位 IT0 來選擇外部中斷 INT0 是下降沿觸發(fā)還是低電平觸發(fā)中斷請求， 其控制原理同 IT1 。（ 1） 中斷允許控制寄存器中斷允許控制寄存器 IE 的格式如下：D7D6D5D4D3D2D1D0EAET2ESET1EX1ET0EX0各控制

37、定義如下：EA：中斷總控制位， EA=1。 CPU開中斷，它是 CPU是否響應中斷的前提，在此前提下，如 果某中斷源的中斷允許置位1，才能響應應該中斷源的中斷請求。如果EA=0，無論哪個中斷源有請求， CPU都不予回應。ET2：定時器 /計數(shù)器 T2 中斷控制位， ET2=1，允許 T2計數(shù)溢出中斷； ET=2，禁止 T2 中斷。ES：串行口中斷控制位， ES=1，允許串行口發(fā)送 / 接受中斷； ES=0 禁止串行口中斷。ET1：定時器 / 計數(shù)器 T1 中斷控制位， ET1=1，允許 T1 計數(shù)溢出中斷； ET1=0，禁止 T1 中 斷。EX1：外部中斷 1 控制位， EX1=1，允許中斷；

38、 EX=0，禁止外部中斷 1 中斷。ET0：定時器 / 計數(shù)器 T0 中斷控制位， ET0=1，允許 T0 計數(shù)溢出中斷； ET0=0，禁止 T0 中 斷。EX0：外部中斷 0 控制位， EX0=1，允許中斷； EX0=0, 禁止外部中斷 0 中斷。1.7.2 中斷響應過程CPU中斷處理從響應中斷、控制程序轉向對應的中斷矢量地址入口處執(zhí)行中斷服務程序， 到執(zhí)行返回（ RET1）指令為止。中斷響應可分為以下幾個步驟：（ 1）保護斷點，即保存下一個將要執(zhí)行的指令的地址，把這個地址送入堆棧。（ 2 ）尋找中斷入口，根據(jù)6 個不同的中斷源所產生的中斷，中斷系統(tǒng)必須能夠正確地識別中斷源，查找 6 個不同

39、的入口地址。以上工作是由單片機自動完成的，與編程者無關。在 6 個入 口地址處存放有中斷處理程序。（ 2 ） 執(zhí)行中斷處理程序。（ 4）中斷返回：執(zhí)行完中斷指令后，從中斷處返回到朱程序，繼續(xù)執(zhí)行。1.8 定時器/ 計數(shù)器AT89C51 單片機內部設有兩個 16 位可編程定時器 / 計數(shù)器，即定時器 / 計數(shù)器 0 和定時器 / 計數(shù)器 1。除此之外還有一個可編程定時器/ 計數(shù)器 2。1.8.1 定時器/計數(shù)器 0和1簡介定時器 /計數(shù)器 0和 1內部有一個計數(shù)寄存器（ THx和 TLx），它實際上是一個累加寄存器 加 1 計數(shù)。定時器和計數(shù)器共用這個寄存器，但定時器 / 計數(shù)器同一時刻只能工作

40、在其中一種 方式下，不可能既工作在定時器方式，同時又工作在計數(shù)器方式。這兩個工作方式的根本區(qū)別 是在于計數(shù)脈沖的來源不同。工作在定時器方式時，對振蕩器 12 分頻的脈沖計數(shù)，即每過一 個機器周期 （ 1個機器周期在時間上和12 個振蕩周期的時間相等） ，計數(shù)寄存器中的值就加 1。工作在計數(shù)器方式時，計數(shù)器不是來自內部的機器周期，而是來自外部輸入。對定時器 / 計數(shù) 器 0、定時器 /計數(shù)器 1，計數(shù)脈沖分別來自 T0、T1 引腳。當這些引腳上輸入的信號產生高電 平至低電平的負跳變時，計數(shù)器寄存器的值就加1。單片機每個機器周期都要對對外部輸入進行采樣，如果在第一個周期，即第三個機器周期計數(shù)寄存器

41、的值才增加1。1.8.2 與定時器 / 計數(shù)器 0 和 1 相關的特殊功能寄存器( 1 )計數(shù)器寄存器 TH0、 TL0 和 TH1、 TL1計數(shù)寄存器是 16 位的，再啟動定時器時需要對它設定初始值。THx是計數(shù)器寄存器的高8位， THx是計數(shù)寄存器的低 8 位。 TH0、 TL0 對應 T/C0 ， TH1， TL1 對應 T/C1。2) 定時器 / 計數(shù)器控制寄存器 TCON的格式如下：TF1TR1TF0TR1IE1IT1IE0IT0TF1 為 T/C1 的溢出標志，溢出時由硬件置1，進入中斷后又由硬件自動清0。TR1為 T/C1 的啟動和停止位，由軟件控制。置 1時啟動 T/C1 ；清

42、 0 時停止 T/C1。TF0 和 TR0的功能和使用方法以 TF1、 TR1類似，只是它們針對的是 T/C0.(3) 定時器 / 計數(shù)器方式控制寄存器 TMOD定時器 / 計數(shù)器方式控制寄存器TMOD的格式如下所示。它的控制位都是由軟件控制的，其中高 4位是針對 T/C1 的，低 4 位是針對 T/C0 的，其功能和使用方法相似。GATEM1M0GATEM1M0現(xiàn)在以 T/C0 來說明各控制位的使用方法：GATE是一個選通位，當 GATE位置 1 時， T/C0受到雙重控制， 只有 /INT0 為高電平且 TR0位置 1 是 T/C0 才開始工作， 當 GATE位清 0時，T/C0 僅受到

43、TR0 的控制。 C/T 用來選擇工作在定時器方式還是計數(shù)器方式。 當該位置 1 時工作在計 數(shù)器方式，清 0 時工作在定時器方式。 M1 和 M0聯(lián)合起來用于選擇操作模式，一共有四種操作 模式，如表所示。表 1.1 定時器 / 計數(shù)器的四種模式M1M0操作模式計數(shù)器配置00模式 013 位計數(shù)器10模式 2自動重轉載的 8 位計數(shù)器10模式 2自動重轉載的 8 位計數(shù)器11模式 3T0 分為兩個 8 位計數(shù)器， T1 停止計數(shù)2 LED 數(shù)碼管顯示2.1 數(shù)碼管介紹數(shù)碼管是一種半導體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極

44、管單元(多一個小數(shù)點顯示)；按能顯示多少個“ 8”可分為 1位、2 位、 4位等等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。 共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管在應用 時應將公共極 COM接到 +5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應字段就點亮，當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極 管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到地線 GND上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮，當某一字段的陽極為低電平時，相應字段

45、就不亮2.3.1 數(shù)碼管概述4S2A F3S2SB1 01987LE D1S a f2S 3S be pd c g4S23456pdDCG1S圖 5 ：數(shù)碼管數(shù)碼顯示器是一種由 LED發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件，它使用了 8個 Led 發(fā)光二極管，其中七個用于顯示字符，一個顯示小數(shù)點，所以通稱為七段發(fā)光二極管數(shù) 碼顯示器。 4 位一體數(shù)碼管，其內部段已連接好，引腳如圖所示(數(shù)碼管的正面朝自己，小數(shù)點在下方）。a、 b、 c、d、e、f 、g、dp 為段引腳， S1、S2、S3、 S4 分別表示四個 數(shù)碼管的位3 ADC08093.1 ADC0809 的簡介ADC0809其實就是美國國家半

46、導體公司生產的CMOS工藝 8通道， 8位逐次逼近式 A/D 模數(shù)轉換器。其內部有一個 8 通道多路開關，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通 8 路模 擬輸入信號中的一個進行 A/D 轉換。是目前國內應用最廣泛的 8 位通用 A/D 芯片。3.2 ADC0809 引腳圖圖 3.1 ADC0809 引腳圖ADC0809主要信號引腳的功能說明如下：IN7 IN0 模擬量輸入通道ALE地址鎖存允許信號。對應ALE上跳沿， A、B、 C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。START轉換啟動信號。 START上升沿時，復位 ADC0809； START下降沿時啟動芯片，開 始進行 A/D 轉換；在 A/D

47、轉換期間， START 應保持 低電平。本信號有時簡寫為 ST.A、B、C地址線。 通道端口選擇線， A 為低地址， C為高地址，引腳圖中為ADDA，ADDB和 ADDC。其地址狀態(tài)與通道對應關系見表1 。CLK時鐘信號。 ADC0809 的內部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，因此有時鐘 信號引腳。通常使用頻率為 500KHz 的時鐘信號EOC轉換結束信號。 EOC=0,正在進行轉換； EOC=1,轉換結束。使用中該狀態(tài)信號即可 作為查詢的狀態(tài)標志，又可作為中斷請求信號使用。D7 D0數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機的數(shù)據(jù)線直接相連。D0為最低位， D7 為最高OE輸出允許信

48、號。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機輸出轉換得到的數(shù)據(jù)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻； OE=1，輸出轉換得到的數(shù)據(jù)。Vcc +5V 電源。Vref 參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號進行比較，作為逐次逼近的基準。其典 型值為 +5V(Vref(+)=+5V, Vref(-)=-5V)3.3 ADC0809 的主要特性(1) 8 路 8位 A D轉換器，即分辨率 8 位。(2) 具有轉換起?？刂贫恕?3) 轉換時間為 100 s(4) 單個 5V 電源供電(5) 模擬輸入電壓范圍 0 5V，不需零點和滿刻度校準。(6) 工作溫度范圍為 -40 85 攝氏度(7) 低功耗，約 15mW。3.4 A

49、DC0809 的內部結構ADC0809是 CMOS單片型逐次逼近式 A D轉換器， 內部結構如圖所示， 它由 8 路模擬開關、 地址鎖存與譯碼器、比較器、 8位開關樹型 D A轉換器、逐次逼近圖 3.2 ADC0809 的內部結構3.5 ADC0809 的工作過程首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8 路模擬輸入之一到比較器。 START上升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿啟動 A D轉換，之后 EOC 輸出信號變低，指示轉換正在進行。直到A D轉換完成， EOC變?yōu)楦唠娖剑甘?AD轉換結束，結果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當 OE輸入

50、高電平 時，輸出三態(tài)門打 開，轉換結果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。4 盆花自動澆水系統(tǒng)的設計該系統(tǒng)包括土壤干濕度采集與顯示系統(tǒng)和定時器的設置與顯示系統(tǒng)兩個系統(tǒng)。4.1 土壤溫濕度采集與顯示I/O 口把土壤溫濕度采集與顯示系統(tǒng)以單片機AT89C51 為控制核心， 通過軟件設置達到具體動作實 現(xiàn)。土壤的溫濕度是由 ADC0809 和兩個點位器進行模擬并送入單片機，通過單片機的檢測到的土壤溫濕度值用 LCD 顯示出來。同時，如果系統(tǒng)在智能澆水設置情況下，則該值與設 定的澆水上下限值相比較，若低于下限值，則單片機發(fā)出一個控制信號，開始澆水。若高于上 限值時，單片機再發(fā)出一個控制信號控制，停止?jié)菜?。如果?/p>

51、統(tǒng)設置在手動澆水情況下，則按 照設定好的定時澆水時間進行澆水，溫濕度檢測電路把檢測到的土壤溫濕度值顯示在 LCD上， 以達到對土壤溫濕度實時監(jiān)測的目的。4.1.1 硬件電路設計土壤溫濕度檢測與控制系統(tǒng)由 AT89C51 單片機、 ADC0809、電位器、 LCD顯示屏、電阻等組 成。對于 LCD顯示屏將 D0-D7 通過排阻 RESPACK8連接到單片機的 P0.0-P0.7 上， E、 R/W、 RS 與 P3.7 、 P3.6 、 P3.5 連接。4.1.2 具體的土壤溫濕度采集于顯示系統(tǒng)硬件電路圖 4.1 土壤溫濕度采集于顯示系統(tǒng)硬件電路連接圖4.1.3 系統(tǒng)軟件設計/ 程序頭函數(shù)#in

52、clude / 宏定義 #define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define Data_ADC0809 P1/ 管腳聲明 sbit Feng = P30;/ADC0809sbit ST=P33;sbit EOC=P34;sbit OE=P32;/ 按鍵sbit Key1=P35;sbit Key2=P36;sbit Key3=P37;/ 顯示數(shù)組 0-9+Fuchar Data_=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x71,0x3f; sbit Wei1 = P2

53、7;sbit Wei2 = P26;sbit Wei3 = P25;sbit Wei4 = P24;/ 函數(shù)聲明extern uchar ADC0809();void Display(uchar X,uchar Data); void delay(uint t);/ 酒精含量變量 uchar temp=0; / 蜂鳴器變量 uchar FF=125;/ 顯示模式 uchar Mode=0;uchar p;void main()while(1)/ 正常模式 if(Mode=0)/ 讀取 AD值 temp=ADC0809(); for(p=0;pFF)Feng=0;elseFeng=1;/ 調整模

54、式elseDisplay(1,FF);/ 功能鍵 if(Key3=0)Feng=0;delay(100); while(Key3=0)if(Mode=0) Display(0,temp);elseDisplay(1,FF);if(Mode=0)Mode=1;elseMode=0;Feng=1;/ 增加 if(Key2=0&Mode=1) Feng=0; delay(100); while(Key2=0) Display(1,FF);FF+;if(FF=251)FF=250;Feng=1;/ 減少 if(Key1=0&Mode=1) Feng=0; delay(100); while(Key1=0) Display(1,FF);FF-;if(FF=0xff)FF=0;Feng=1;/ADC0809 讀取信息uchar ADC0809