基于SMS的遠(yuǎn)程控制智能花卉澆灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、目 錄1.前言12.系統(tǒng)功能及設(shè)計(jì)要求23系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案23.1短信息模塊33.2智能澆花模塊44.主要應(yīng)用器件及技術(shù)原理介紹54.1芯片選擇及簡(jiǎn)介54.2通訊協(xié)議95.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)115.1系統(tǒng)整體電路設(shè)計(jì)115.2短消息處理電路設(shè)計(jì)115.3晶振及系統(tǒng)復(fù)位電路125.4智能澆花電路設(shè)計(jì)136系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)146.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖14圖6.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖146.2短信處理流程146.3智能澆花的軟件設(shè)計(jì)156.4 gsm網(wǎng)絡(luò)連接167.系統(tǒng)仿真188.總結(jié)189.致謝2010.參考文獻(xiàn)21基于sms的遠(yuǎn)程控制智能花卉澆灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要:設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程控制智能花卉澆灌系統(tǒng)選用8位單

2、片機(jī)at89c51作為主控芯片，短信模塊mc35i作為通信部件。系統(tǒng)采用模塊化思想設(shè)計(jì)，主要由主控機(jī)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和控制執(zhí)行模塊3部分組成，主機(jī)與各數(shù)據(jù)采集和控制模塊之間采用rs485總線連接，構(gòu)成遠(yuǎn)程分布式溫室環(huán)境參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)采用gsm短消息的方式實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高了花卉澆水控制的自動(dòng)化水平，具有擴(kuò)展性好、實(shí)用性強(qiáng)、便于操作等特點(diǎn)。利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆花，使用濕度澆花的方式。根據(jù)濕度控制澆花是用一個(gè)濕度傳感器，當(dāng)檢測(cè)的濕度低于設(shè)定的濕度，就開(kāi)始澆花，到了設(shè)定的濕度就停止?jié)不?。關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)；mc35i；at89c51單片機(jī)；數(shù)據(jù)采集中圖分類號(hào)：tp36sms ba

3、sed remote control intelligent watering system designabstract: design of remote control intelligent flowers on system chooses eight single-chip microcomputer at89c51 as the main control chip, text messages mc35i module as the communication components.system uses modular thought design, mainly by the

4、 master control module, the data acquisition module and the control performs module 3 parts, the host and the data acquisition and control module between the rs-485 bus connections, constitute the remote distributed greenhouse environment parameters monitor system. system uses gsm short message way

5、realization environmental parameters and the remote monitoring and improve the water the flowers control automation level, and has good expansibility, practical, easy operation, etc. by making use of single chip microcomputer automatic watering the flowers, set up according to humidity the way water

6、 the flowers. according to humidity control water the flowers is to use a humidity sensor, when testing the humidity under set humidity, began to water the flowers, to set the humidity of stop water the flowers.keyword: remote monitoring; mc35i; at89c51 series mcu; data acquisition基于sms的遠(yuǎn)程控制智能花卉澆灌系統(tǒng)

7、設(shè)計(jì)1.前言隨著社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，人們對(duì)通信的需求日益迫切，對(duì)通信的要求也越來(lái)越高，尤其是在遠(yuǎn)程監(jiān)控這一方面。目前基于公共網(wǎng)絡(luò)的通訊手段在工業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控中得到初步的應(yīng)用。這些遠(yuǎn)程通訊手段包括公用電話網(wǎng)，因特網(wǎng)絡(luò)等。這些遠(yuǎn)程通訊方法具有投資少，免維護(hù)，成本低，可靠性高等特點(diǎn)，在一些對(duì)操作和監(jiān)控的實(shí)時(shí)性要求不高的情況下具有很高的性價(jià)比。gsm網(wǎng)具有覆蓋范圍寬、傳輸信息量大、雙向無(wú)線信息傳輸、支持用戶數(shù)多的優(yōu)點(diǎn)。利用gsm網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)程目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控；是gsm網(wǎng)絡(luò)新業(yè)務(wù)擴(kuò)展的重要方向，也是對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的較好選擇。隨著gsm通訊網(wǎng)絡(luò)的不斷完善，短消息以其覆蓋區(qū)域廣、快捷、高效、準(zhǔn)確、費(fèi)用低，受環(huán)境影響小

8、等特點(diǎn)，使得短消息開(kāi)始被逐漸應(yīng)用于工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。尤其在分布式遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控領(lǐng)域，可以隨時(shí)隨地通過(guò)gsm模塊以短消息的方式接收現(xiàn)場(chǎng)的終端設(shè)備狀態(tài)，便于集中管理和遠(yuǎn)程管理。系統(tǒng)無(wú)需建立專用網(wǎng)絡(luò)，直接利用中國(guó)移動(dòng)通信網(wǎng)即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。利用手機(jī)短信遠(yuǎn)程控制并監(jiān)視家居設(shè)備是一種簡(jiǎn)單易行的方法。用戶通過(guò)發(fā)送一條短信即可控制家居設(shè)備或監(jiān)視其狀態(tài),突破了現(xiàn)場(chǎng)操作模式的局限。隨著人們生活水平的提高，花卉逐漸收到人們的青睞，陶冶情操，凈化空氣。利用單片機(jī)設(shè)計(jì)了一款家庭智能澆花系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆花，節(jié)省人力，方便人們出差的時(shí)候，不至于影響花卉的生長(zhǎng)，如果在家也可以關(guān)斷澆花器，手動(dòng)澆花。根據(jù)濕度澆花

9、時(shí)，數(shù)碼管上顯示是目前的濕度。當(dāng)檢測(cè)的濕度低于設(shè)定的濕度，就開(kāi)始澆花，到了設(shè)定的濕度就停止?jié)不?。?dāng)檢測(cè)濕度足夠，就不需要澆花。因此，設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程控制智能花卉澆灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)現(xiàn)在的生活是非常必要的。2.系統(tǒng)功能及設(shè)計(jì)要求一個(gè)很好的系統(tǒng)，它的功能設(shè)計(jì)首先要符合用戶的習(xí)慣，同時(shí)操作方便，易學(xué)，易用本系統(tǒng)應(yīng)該包括at89c51單片機(jī)、鍵盤電路、短信模塊電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、濕度傳感器模塊和控制模塊等。當(dāng)外出的人們需要時(shí)，就可以直接發(fā)送短消息，系統(tǒng)接收到短消息后開(kāi)始工作，當(dāng)檢測(cè)的濕度低于設(shè)定的濕度，就開(kāi)始澆花，到了設(shè)定的濕度就停止?jié)不?。?dāng)檢測(cè)濕度足夠，就不需要澆花。該系統(tǒng)還應(yīng)該具有高度自動(dòng)化特性，以便在家中無(wú)人

10、時(shí)，系統(tǒng)能夠確保穩(wěn)定工作。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)澆花不至于影響花卉的生長(zhǎng)，如果在家也可以關(guān)斷澆花器，手動(dòng)澆花整個(gè)電路要求以at89c51系列單片機(jī)為控制核心，以串行通信方式傳輸數(shù)據(jù)。各模塊之間通過(guò)485總線連接構(gòu)成分布式測(cè)控系統(tǒng)，傳感器模塊和控制模塊通過(guò)485總線與單片機(jī)連接。單片機(jī)與其他系統(tǒng)間需要符合rs422及rs485標(biāo)準(zhǔn)接口的sp490e，以增大通信距離，增強(qiáng)抗干擾能力。要求設(shè)計(jì)方案能在現(xiàn)實(shí)條件下實(shí)現(xiàn)功能，同時(shí)實(shí)時(shí)、可靠、可行、維護(hù)簡(jiǎn)單，利于推廣。3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)采用價(jià)格低廉，性能穩(wěn)定，低功耗的at89c51單片機(jī)和gsm短信模塊mc35i實(shí)現(xiàn)智能控制。系統(tǒng)主要由gsm短消息收發(fā)模塊

11、和智能澆花模塊2部分組成。其中短消息收發(fā)模塊采用mc35i，智能澆花由數(shù)據(jù)采集模塊和控制執(zhí)行模塊和澆水模塊3部分組成?？刂颇K由i/o口控制外部繼電器，由繼電器控制電磁水閥。澆花部分由繼電器，保險(xiǎn)絲，電磁閥，水管。應(yīng)用手機(jī)短消息的濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體框圖，如圖3.1所示。單片機(jī)是系統(tǒng)的核心，要完成數(shù)據(jù)處理，存儲(chǔ)，傳輸，人機(jī)界面顯示等功能。這此功能的實(shí)現(xiàn)可用at89c51系列單片機(jī)。該單片機(jī)中包含中央處理器（cpu）,程序存儲(chǔ)器（flash），數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（sram），定時(shí)/計(jì)數(shù)器，uart串口、串口2，i/o接口，高速ad轉(zhuǎn)換，spi接口，pca，看門狗及片內(nèi)r/c振蕩器和外部晶體振蕩電路等模塊

12、。at89c51系列單片機(jī)幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所在單元模塊，可稱上一個(gè)片上系統(tǒng)。此系列單片機(jī)具有1個(gè)時(shí)鐘/機(jī)器周期8051，超強(qiáng)加密，高速高可靠，低功耗，價(jià)錢超低，并且強(qiáng)抗靜電，強(qiáng)抗干擾等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)工作可以分為數(shù)據(jù)采集終端的單片機(jī)發(fā)送現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，接收控制指令，主控制器單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)，發(fā)送控制指令。顯示器時(shí)鐘電路鍵盤存儲(chǔ)器溫度采集模塊控制模塊短信模塊at89c51單片機(jī)濕度控制澆花圖3.1應(yīng)用手機(jī)短消息遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的智能澆花系統(tǒng)總體框圖gsm模塊選用西門子mc35i模塊，它是一款三頻段gsm/gsm無(wú)線模塊。模塊接口簡(jiǎn)單、使用方便且功能強(qiáng)大。它支持標(biāo)準(zhǔn)的at命令及增強(qiáng)at命令。sim3

13、00能夠提供gsm多信道類型多達(dá)10個(gè)，并支持四種gsm編碼方案。模塊與移動(dòng)應(yīng)用設(shè)備sim300內(nèi)部功能模塊有：鍵盤和spi類型的lcd接口，方便用戶開(kāi)發(fā)自己應(yīng)用設(shè)備；具有調(diào)試和數(shù)據(jù)輸出兩個(gè)串口；雙音頻通信，包含兩個(gè)麥克風(fēng)輸入和兩個(gè)話筒輸出，由at指令配置其工作模式。3.1短信息模塊通常情況，基于sms短信息服務(wù)的無(wú)線數(shù)傳監(jiān)視和控制系統(tǒng)為一個(gè)點(diǎn)到多點(diǎn)的遠(yuǎn)程無(wú)線雙向數(shù)據(jù)通信和控制系統(tǒng)t如圖l所示。系統(tǒng)的中心點(diǎn)為數(shù)據(jù)或監(jiān)控指揮中心，由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、電子地圖和gsm通信接口組成。監(jiān)控中心主要完成各種信息和數(shù)據(jù)的收發(fā)和黎理：一方面，接收各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)上傳的信息和數(shù)據(jù)，并把它們放人相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)和分發(fā)給

14、相應(yīng)的監(jiān)控計(jì)算機(jī)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的監(jiān)控和管理；另一個(gè)方面，監(jiān)控中心響應(yīng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)發(fā)出的對(duì)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的控制信息，并且把這些信息下發(fā)到相應(yīng)的監(jiān)控點(diǎn)上，從而達(dá)到對(duì)監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行控制的目的。短消息模塊示意圖3.2sim卡gsm網(wǎng)絡(luò)gsm無(wú)線通信控制終端單片機(jī)圖3.2短消息模塊框圖3.2智能澆花模塊智能澆花主要由ltm8901濕度傳感器，at89c51單片機(jī)，按鍵調(diào)整，數(shù)碼管顯示等部分組成。由于土壤的濕度影響土壤的電阻值，當(dāng)土壤濕度低時(shí)土壤電阻高，土壤濕度高時(shí)土壤電阻低。所以可用土壤電阻的變化作為是否澆水的依據(jù)。或者直接運(yùn)用濕度傳感器進(jìn)行濕度的實(shí)時(shí)采集。本系統(tǒng)采用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片adc0809采集花盆濕

15、度信息，adc0809是一個(gè)8輸入8位的ad轉(zhuǎn)換芯片，則數(shù)據(jù)輸出范圍為（00xff）。所以可以處理至少8個(gè)花盆，本設(shè)計(jì)只處理一個(gè)花盆的情況。既是地址選擇線全部接低電平，選擇輸入通道in0.51單片機(jī)是核心處理芯片，把a(bǔ)dc0809采集到的濕度值（范圍00xff）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，與預(yù)設(shè)的濕度界限進(jìn)行比較，如比較顯示花盆需要澆水，則通過(guò)繼電器和電磁閥實(shí)現(xiàn)澆水控制，同時(shí)采用led指示狀態(tài)。采用flash芯片at24c02保存狀態(tài)。通用數(shù)據(jù)采集模塊主要完成傳感器模擬信號(hào)的采集與傳送。濕度控制澆花結(jié)構(gòu)圖如圖3.3所示 at89c51單片機(jī)ltm8901濕度傳感器按鍵調(diào)整數(shù)碼管顯示繼電器保險(xiǎn)絲電磁閥水管圖3

16、.3 濕度控制澆花結(jié)構(gòu)圖4.主要應(yīng)用器件及技術(shù)原理介紹4.1芯片選擇及簡(jiǎn)介4.1.1微處理器選擇at89c51是一種帶4k字節(jié)flash存儲(chǔ)器（fperomflash programmable and erasable read only memory）的低電壓、高性cmos8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用atmel高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。 at89c51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。c51單片機(jī)串行接口是一個(gè)可編程的全雙工串行通信接口1。它可用作異步通信方式

17、（uart），與串行傳送信息的外部設(shè)備相連接，或用于通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)異步通信協(xié)議進(jìn)行全雙工的c51多機(jī)系統(tǒng)，也能通過(guò)同步方式，使用ttl或cmos移位寄存器來(lái)擴(kuò)充i/o口。c51單片機(jī)通過(guò)管腳rxd（p3.0，串行數(shù)據(jù)接收端）和管腳txd（p3.1，串行數(shù)據(jù)發(fā)送端）與外界通信。sbuf是串行口緩沖寄存器，包括發(fā)送寄存器和接收寄存器。它們有相同名字和地址空間，但不會(huì)出現(xiàn)沖突，因?yàn)樗鼈儍蓚€(gè)一個(gè)只能被cpu讀出數(shù)據(jù)，一個(gè)只能被cpu寫入數(shù)據(jù)。圖4.1是51單片機(jī)串行口結(jié)構(gòu)。圖4.1 51單片機(jī)串行口結(jié)構(gòu)本設(shè)計(jì)串行口采用工作方式一，用定時(shí)器一工作在方式2做為波特率發(fā)生器，為可變的10位異步通信接口方式。發(fā)送或

18、接收一幀信息，包括1個(gè)起始位0，8個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)停止位1。圖4.2是異步通信的字符幀格式：圖4.2 異步通信字符幀格式輸出當(dāng)cpu執(zhí)行一條指令將數(shù)據(jù)寫入發(fā)送緩沖sbuf時(shí)，就啟動(dòng)發(fā)送。串行數(shù)據(jù)從txd管腳輸出，發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后，就由硬件置位ti。輸入在（ren）=1時(shí)，串行口采樣rxd管腳，當(dāng)采樣到1至0的跳變時(shí)，確認(rèn)是開(kāi)始位0，就開(kāi)始接收一幀數(shù)據(jù)。只有當(dāng)（ri）=0且停止位為1或者（sm2）=0時(shí)，停止位才進(jìn)入rb8，8位數(shù)據(jù)才能進(jìn)入接收寄存器，并由硬件置位中斷標(biāo)志ri；不然信息丟失。所以在方式1接收時(shí)，應(yīng)先用軟件清零ri和sm2標(biāo)志。4.1.2 gsm收發(fā)模塊mc35igsm是通用分組無(wú)線

19、業(yè)務(wù)(general packet radio service)的英文簡(jiǎn)稱，是在現(xiàn)有g(shù)sm系統(tǒng)上發(fā)展出來(lái)的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為gsm用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。gsm采用與gsm同樣的無(wú)線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、同樣的頻帶、同樣的突發(fā)結(jié)構(gòu)、同樣的跳頻規(guī)則以及同樣的tdma幀結(jié)構(gòu)，這種新的分組數(shù)據(jù)信道與當(dāng)前的電路交換的話音業(yè)務(wù)信道極其相似。因此，現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)(bss)從一開(kāi)始就可提供全面的gsm覆蓋。gsm允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。從而提供了一種高效、低成本的無(wú)線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)7。gsm理論帶寬可達(dá)171.2kbit/s，實(shí)際應(yīng)用帶寬大約在401

20、00kbit/s，在此信道上提供tcp/ip連接，可以用于internet連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。gsm是一種新的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，在移動(dòng)用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接，給移動(dòng)用戶提供高速無(wú)線ip或x.25服務(wù)。gsm采用分組交換技術(shù)，每個(gè)用戶可同時(shí)占用多個(gè)無(wú)線信道，同一無(wú)線信道又可以由多個(gè)用戶共享，資源被有效的利用，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)160kbps。gsm無(wú)線通信控制終端，如圖4.3所示。被控設(shè)備傳感器執(zhí)行機(jī)構(gòu)微控制器gsm通信模塊圖4.3 gsm無(wú)線通信控制終端mc35i是新一代的雙頻gsm無(wú)線模塊，集成有射頻單元和基帶處理器，可工作于900mhz和1800mhz兩個(gè)頻段，支持?jǐn)?shù)據(jù)、語(yǔ)音、短消

21、息和傳真功能。工作電壓為3.3到4.8v，典型電壓為4.2v;通過(guò)接口連接器和天線轉(zhuǎn)接線連至sim卡座和天線，支持波特率自動(dòng)選擇，利用at命令實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸。mc35i數(shù)據(jù)接口工作在cmos電平(2.65v)，單片機(jī)通過(guò)7404型oc門電路對(duì)mc35i的控制和通信信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)加電后，為使mc35i進(jìn)入工作狀態(tài)，必須給igt加一延時(shí)大于100ms的低脈沖，電平下降持續(xù)時(shí)間不能超過(guò)100ms。啟動(dòng)后igt應(yīng)保持高電平3.3v，驅(qū)動(dòng)igt時(shí)mc35i的供電電壓不能低于3.3v，否則mc35i將不能被激活。4.1.3 rs-232接口芯片在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)通信主要采用異步串行通信。在

22、設(shè)計(jì)通信接口時(shí)，必須根據(jù)需要選擇標(biāo)準(zhǔn)接口，并考慮傳輸介質(zhì)、電平轉(zhuǎn)換等問(wèn)題。采用標(biāo)準(zhǔn)接口后，能夠方便地把單片機(jī)和外設(shè)、測(cè)量?jī)x器等有機(jī)地連接起來(lái)，從而構(gòu)成一個(gè)測(cè)控系統(tǒng)。同樣當(dāng)我們需要單片機(jī)和pc機(jī)通信時(shí)，通常采用rs-232接口進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。rs-232c是使用最早、應(yīng)用最多的一種異步串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)。rs-232c主要用來(lái)定義計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一些數(shù)據(jù)終端設(shè)備（dte）和數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（dce）之間的電氣性能。stc單片機(jī)與pc機(jī)的通信也是采用該種類型的接口。由于stc系列單片機(jī)本身有一個(gè)全雙工的串行接口，因此該系列單片機(jī)用rs-232c串行接口總線非常方便。rs-232c不能和ttl電平直接相連，

23、使用時(shí)必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，否則將使ttl電路燒壞，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須注意。常用的電平轉(zhuǎn)換集成電路是傳輸線驅(qū)動(dòng)器mc1488和傳輸線接收器mc1489。另一種常用的電平轉(zhuǎn)換電路是max232。max232芯片是美信公司專門為電腦的rs-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片,使用+5v單電源供電。圖4.4 max232引腳圖4.1.4 a/d轉(zhuǎn)換器選擇adc0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的cmos工藝8通道，8位逐次逼近式a/d模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的8位通用a/d芯片。8路輸入通道

24、，8位a/d轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位，具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?，轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s(時(shí)鐘為640khz時(shí))，130s（時(shí)鐘為500khz時(shí)），單個(gè)+5v電源供電，模擬輸入電壓范圍0+5v，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。工作溫度范圍為-40+85攝氏度低功耗，約15mw。adc0809是cmos單片型逐次逼近式a/d轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，它由8路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開(kāi)關(guān)樹型a/d轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時(shí)電路組成。工作過(guò)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(fù)位。下降沿啟動(dòng) a/d

25、轉(zhuǎn)換，之后eoc輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到a/d轉(zhuǎn)換完成，eoc變?yōu)楦唠娖?，指示a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)oe輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送a/d轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問(wèn)題是如何確認(rèn)a/d轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式。（1）定時(shí)傳送方式對(duì)于一種a/d轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如adc0809轉(zhuǎn)換時(shí)間為128s，相當(dāng)于6mhz的mcs-51單片機(jī)共64個(gè)機(jī)器周期?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序，a/d轉(zhuǎn)

26、換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（2）查詢方式a/d轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如adc0809的eoc端。因此可以用查詢方式，測(cè)試eoc的狀態(tài)，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（3）中斷方式把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)（eoc）作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過(guò)指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號(hào)有效時(shí)，oe信號(hào)即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受。4.2通訊協(xié)議系統(tǒng)中的通訊協(xié)議包括兩部分，即主機(jī)與參數(shù)檢測(cè)模塊和控制輸出模塊之間的485通訊協(xié)議，還有主機(jī)與短信

27、模塊之間的短信通訊協(xié)議。4.2.1 485通訊協(xié)議主機(jī)與各數(shù)據(jù)采集模塊和控制模塊之間采用485通訊協(xié)議。以發(fā)送控制指令為例，短信模塊接收到用戶手機(jī)指令后，通過(guò)譯碼后送給主機(jī)，然后主機(jī)再通過(guò)485完成相應(yīng)的操作。格式為:enq+模塊地址+指令代碼+數(shù)據(jù)+回車。當(dāng)檢測(cè)到收到信息后，處理器會(huì)通過(guò)485接口協(xié)議控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)去完成相應(yīng)的動(dòng)作。通訊協(xié)議采用modbus標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，該變頻器可以作為從機(jī)與具有相同通訊接口并采用相同通訊協(xié)議的上位機(jī)（如plc控制器、pc機(jī)）通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的集中監(jiān)控，另外用戶也可以使用一臺(tái)變頻器作為主機(jī)，通過(guò)rs485接口連接數(shù)臺(tái)本公司的變頻器作為從機(jī)。以實(shí)現(xiàn)變頻器的多機(jī)聯(lián)

28、動(dòng)。通過(guò)該通訊口也可以接遠(yuǎn)控鍵盤。實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)變頻器的遠(yuǎn)程操作。該變頻器在rs485網(wǎng)絡(luò)中既可以作為主機(jī)使用，也可以作為從機(jī)使用，作為主機(jī)使用時(shí)，可以控制其它本公司變頻器，實(shí)現(xiàn)多級(jí)聯(lián)動(dòng)，作為從機(jī)時(shí)，pc機(jī)或plc可以作為主機(jī)控制變頻器工作。具體通訊方式如下：(1)變頻器為從機(jī)，主從式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。主機(jī)使用廣播地址發(fā)送命令時(shí)，從機(jī)不應(yīng)答。(2)變頻器作為主機(jī)，使用廣播地址發(fā)送命令到從機(jī)，從機(jī)不應(yīng)答。(3)用戶可以通過(guò)用鍵盤或串行通信方式設(shè)置變頻器的本機(jī)地址、波特率、數(shù)據(jù)格式。(4)從機(jī)在最近一次對(duì)主機(jī)輪詢的應(yīng)答幀中上報(bào)當(dāng)前故障信息。ascii通訊協(xié)議10位字符框（for ascii）(172格式，無(wú)

29、校驗(yàn))(171格式，奇校驗(yàn))(171格式，偶校驗(yàn))11位字符框（for rtu）(182格式，無(wú)校驗(yàn)) (181格式，奇校驗(yàn))(181格式，偶校驗(yàn))4.2.2 短信通訊協(xié)議系統(tǒng)短信通訊協(xié)議主要定義了用戶手機(jī)與模塊之間進(jìn)行通訊的格式，完成濕度查詢度。短信服務(wù)。是最早的短消息業(yè)務(wù)，也是現(xiàn)在普及率最高的一種短消息業(yè)務(wù)，通過(guò)它移動(dòng)電話之間可以互相收發(fā)短信，內(nèi)容以文本、數(shù)字或二進(jìn)制非文本數(shù)據(jù)為主，目前，這種短消息的長(zhǎng)度被限定在140字節(jié)之內(nèi)。sms以簡(jiǎn)單方便的使用功能受到廣大用戶的歡迎，迅速普及，但卻始終是屬于第一代的無(wú)線數(shù)據(jù)服務(wù)，在內(nèi)容和應(yīng)用方面存在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的限制。5.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)5.1系統(tǒng)整體電

30、路設(shè)計(jì)圖5.1系統(tǒng)整體電路設(shè)計(jì)基于sms的遠(yuǎn)程控制智能花卉澆灌系統(tǒng)主要由ltm8901濕度傳感器，gsm短信模塊mc35i，at89c51單片機(jī)，按鍵調(diào)整，數(shù)碼管顯示等部分組成。當(dāng)人們外出時(shí)，需要發(fā)送一個(gè)短消息給gsm短信模塊mc35i，sim在接收到短消息后，將信息傳給單片機(jī)，單片機(jī)再將傳來(lái)的信息與提前設(shè)定的指令作比較，當(dāng)指令與設(shè)定的相符合就開(kāi)始澆花，不符合就不澆花。5.2短消息處理電路設(shè)計(jì)基于sms的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要由設(shè)備監(jiān)控終端、集中監(jiān)控中心系統(tǒng)、通信信道3部分組成。采用rs232直接連接和sms短信兩種混合的通信方式；主要硬件設(shè)備為手機(jī)短信模塊和手機(jī)短信接收終端。圖5.2 短消息處理電

31、路設(shè)計(jì)5.3晶振及系統(tǒng)復(fù)位電路圖5.3晶振內(nèi)部方式 圖5.4 復(fù)位電路xtal1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，xtal2則是輸出端，使用外部振蕩器時(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到xtal1，而xtal2懸空。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，如晶振為12mhz，時(shí)鐘頻率就為6mhz。晶振的頻率可以在1mhz-24mhz內(nèi)選擇。電容取30pf左右。本系統(tǒng)采用內(nèi)部方式，串行通信采用波特率9600，晶振選用22.1184mhz。電路圖如圖5.3所示。在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腳時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個(gè)腳保持高電平，芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后p0p3口均置

32、1引腳表現(xiàn)為高電平，程序計(jì)數(shù)器和特殊功。能寄存器sfr全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片為rom的00h處開(kāi)始運(yùn)行程序。電路圖如圖5.4所示。5.4智能澆花電路設(shè)計(jì)由于土壤的濕度影響土壤的電阻值，當(dāng)土壤濕度低時(shí)土壤電阻高，土壤濕度高時(shí)土壤電阻低。所以可用土壤電阻的變化作為是否澆水的依據(jù)?；蛘咧苯舆\(yùn)用濕度傳感器進(jìn)行濕度的實(shí)時(shí)采集。本系統(tǒng)采用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片adc0809采集花盆濕度信息，adc0809是一個(gè)8輸入8位的ad轉(zhuǎn)換芯片，則數(shù)據(jù)輸出范圍為（00xff）。所以可以處理至少8個(gè)花盆，本設(shè)計(jì)只處理一個(gè)花盆的情況。既是地址選擇線全部接低電平，選擇輸入通道in0.51單片機(jī)是核心處理芯片，

33、把a(bǔ)dc0809采集到的濕度值（范圍00xff）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，與預(yù)設(shè)的濕度界限進(jìn)行比較，如比較顯示花盆需要澆水，則通過(guò)繼電器和電磁閥實(shí)現(xiàn)澆水控制，同時(shí)采用led指示狀態(tài)。采用flash芯片at24c02保存狀態(tài)6系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)6.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖系統(tǒng)初始化向sim卡發(fā)送at指令請(qǐng)求服務(wù)發(fā)送成功與原來(lái)的at指令對(duì)比結(jié)束y根據(jù)指令決定是否澆水y開(kāi)始ynsim卡接收短息讀出短信息譯碼將信息反饋給單片機(jī)圖6.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖6.2短信處理流程系統(tǒng)只使用mc35i的短消息收發(fā)功能。mc35i的數(shù)據(jù)輸入/輸出接口實(shí)際上是一個(gè)串行異步收發(fā)器，符合iturs232接口標(biāo)準(zhǔn)，它有固定的參數(shù)8位數(shù)據(jù)位和l

34、位停止位，無(wú)校驗(yàn)位，波特率為300b/s115kb/s可選，系統(tǒng)設(shè)置為9600b/s;由連接器的sync腳控制燈的狀態(tài)來(lái)判斷mc35i的工作狀態(tài)。單片機(jī)控制短消息收發(fā)子程序，流程如圖3所示。初始化工作包括設(shè)置串口速率、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)登陸及設(shè)置短信模式為pdu模式，在主機(jī)上電初始化時(shí)一并完成。如圖6.2所示sim卡接收短息讀出短信息發(fā)送短消息譯碼將信息反饋給單片機(jī)gsm網(wǎng)絡(luò)傳輸發(fā)送成功？yesno圖6.2 短消息處理流程圖整個(gè)系統(tǒng)的通信協(xié)議的設(shè)計(jì)思想是基于幀的傳輸方式，即在向串口發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)是幀一幀的發(fā)送，而短信的數(shù)據(jù)發(fā)送量是比較小的，如果以文本方式的話，幀最大的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是160個(gè)字節(jié)，如果是以pdu格

35、式發(fā)送的話，幀最大的長(zhǎng)度是140字節(jié)(70個(gè)漢字)所以，很多控制命令是要多幀發(fā)送的，整個(gè)系統(tǒng)的信息流的傳輸過(guò)程是采用發(fā)送應(yīng)答，重連失敗，如果控制命令的長(zhǎng)度小于單幀長(zhǎng)度，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)后，等待應(yīng)答標(biāo)志。如果控制命令的長(zhǎng)度大于單幀長(zhǎng)度，系統(tǒng)只有在控制命令的所有幀發(fā)送完后才等待應(yīng)答標(biāo)志，是否決定重發(fā)。6.3智能澆花的軟件設(shè)計(jì)1：土壤濕度采集：根據(jù)傳感器采集信號(hào)，傳給模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片adc08098，adc0809將模擬值轉(zhuǎn)換成數(shù)字值（00xff）9。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)線傳輸給單片機(jī)。2：繼電器控制電磁水閥：?jiǎn)纹瑱C(jī)通過(guò)io控制繼電器，打開(kāi)或者關(guān)閉電磁水閥；即對(duì)花盆是否澆水；如果采集到濕度不夠，即花需要澆水，則單片機(jī)

36、就會(huì)控制繼電器打開(kāi)電磁水閥對(duì)花盆進(jìn)行澆水。3：其他模塊：i2c總線的e2prom存儲(chǔ)器用作狀態(tài)保存，保存由按鍵選著的花種類型（喜濕、喜干、中性）；led彩燈則指示這不同類型，三種顏色對(duì)于三種類型；還有一個(gè)led指示是否澆水狀態(tài)，如果是澆水狀態(tài)著燈亮，否則熄滅。軟件分為主流程和中斷部分：系統(tǒng)軟件主流程圖如圖6.3所示，按鍵中斷流程圖如圖3所示。圖6.3軟件主流程圖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)即在開(kāi)發(fā)環(huán)境準(zhǔn)備好的基礎(chǔ)上進(jìn)行應(yīng)用程序的編寫，包括完成上位機(jī)監(jiān)控中心的程序設(shè)計(jì)，gsm無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，界面顯示程序等。6.4 gsm網(wǎng)絡(luò)連接 gsm網(wǎng)絡(luò)連接任務(wù)主要是完成通過(guò)gsm網(wǎng)絡(luò)建立與上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸鏈路的過(guò)程。啟直接使

37、用at指令，撥號(hào)到中國(guó)移動(dòng)的gsm節(jié)點(diǎn)服務(wù)器（ggsn）。使用以下幾條燈指令使sim300進(jìn)入數(shù)據(jù)通訊狀態(tài)：“at+cgatt?”用于查詢sim300是否已附著于中國(guó)移動(dòng)的gsm網(wǎng)絡(luò)，sim300將返回當(dāng)前狀態(tài)；“at+cgatt=1”用于設(shè)置sim300附著于中國(guó)移動(dòng)的gsm網(wǎng)絡(luò)，操作成功sim300將返回ok； “at，+cgdcont=1”，“ip”，“cmnet”用于設(shè)置中國(guó)移動(dòng)的gsm節(jié)點(diǎn)服務(wù)器的名稱和屬性，操作成功則返回ok；“at%etcpip”用于實(shí)現(xiàn)pda激活和tcp/ip的初始化，使模塊進(jìn)入tcp/ip功能，操作成功則返回ok； “at%iomode=0，2，0”設(shè)置數(shù)據(jù)傳

38、輸模式，操作成功則返回ok； “at%ipopen=1，tcp，115.24.116.19,5000,1026”打開(kāi)一條tcp/ip鏈路，選擇tcp傳輸，115.24.116.19是上位機(jī)的ip地址，5000為上位機(jī)接受程序端口號(hào)，成功與上位機(jī)連接返回connect。另外模塊還具有數(shù)據(jù)透?jìng)鞴δ?，?shù)據(jù)透明傳輸功能將實(shí)現(xiàn)tcp/ip上直接數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)入透?jìng)髂Ｊ降腶t指令是：“at%tps=1,1,3000,1024”,進(jìn)入透?jìng)髂Ｊ胶竽K將不會(huì)相應(yīng)其它at指令，直接通過(guò)串口寫入數(shù)據(jù)便可實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。以上使模塊附著在gsm網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程封裝在gsm connect()函數(shù)中。ppp配置，認(rèn)證

39、通過(guò)以后，即應(yīng)用程序就已經(jīng)通過(guò)sim300成功進(jìn)入了internet網(wǎng)絡(luò)。最后，通過(guò)變量gsm ok=1指示gsm撥號(hào)成功并建立數(shù)傳狀態(tài)。在run()程序中隔一段時(shí)間判斷當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)，若網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)則變量gsm ok=0,并調(diào)用gsm connect()函數(shù)開(kāi)始撥號(hào)任務(wù)重新建立數(shù)傳鏈路。7.系統(tǒng)仿真系統(tǒng)仿真圖8.總結(jié)隨著智能家居的發(fā)展，人們對(duì)智能化控制的渴望越加劇烈，“智能澆花控制系統(tǒng)”也就隨之而來(lái)；而今信息技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，我們完全可以采取電子智能化控制的手段來(lái)解決以上問(wèn)題，智能澆花系統(tǒng)由傳感器、單片機(jī)、eeprom存儲(chǔ)器、顯示部件、繼電器、電磁閥以及其它外圍電子元件構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)智能化家庭澆花的需