基于土壤濕度檢測(cè)的自動(dòng)澆花系統(tǒng)設(shè)計(jì)

------------------------------------------------------------------------基于土壤濕度檢測(cè)的自動(dòng)澆花系統(tǒng)設(shè)計(jì)ArduinoMoistureSensor土壤濕度傳感器自動(dòng)澆花

請(qǐng)看下面PDF技術(shù)文件介紹這個(gè)水分傳感器可用于檢測(cè)土壤的水分，當(dāng)土壤缺水時(shí)，傳感器輸出值將減小，反之將增大。使用這個(gè)傳感器制作一款自動(dòng)澆花裝置，讓您的花園里的植物不用人去管理。傳感器表面做了鍍金處理，可以延長(zhǎng)它的使用壽命。將他插入土壤，然后使用AD轉(zhuǎn)換器讀取它。

在他的幫助下，植物會(huì)提醒您：嘿，我渴了，請(qǐng)給我一點(diǎn)水。

技術(shù)規(guī)格供電電壓：3.3V或5V接口定義：1腳信號(hào)，2腳地，3腳電源正輸出信號(hào)類型：模擬量使用壽命：大約1年（表面鍍金處理，加強(qiáng)了導(dǎo)電性和抗腐蝕性）模塊尺寸：20X60mm這是一個(gè)簡(jiǎn)易的水分傳感器可用于檢測(cè)土壤的水分，當(dāng)土壤缺水時(shí)，傳感器輸出值將減小，反之將增大。使用這個(gè)傳感器制作一款自動(dòng)澆花裝置，讓您的花園里的植物不用人去管理。傳感器表面做了鍍金處理，可以延長(zhǎng)它的使用壽命。將他插入土壤，然后使用AD轉(zhuǎn)換器讀取它。在他的幫助下，植物會(huì)提醒您：嘿，我渴了，請(qǐng)給我一點(diǎn)水。

技術(shù)規(guī)格供電電壓：3.3V-5V工作電流：最大45mA輸出電壓：0-2.3V【2.3V是完全浸泡在水中的電壓值】，5V供電，濕度越大輸出電壓越大。接口定義：1腳信號(hào)，2腳地，3腳電源正使用壽命：大約1年（表面鍍金處理，加強(qiáng)了導(dǎo)電性和抗腐蝕性）模塊尺寸：60X20X5mm

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SEN0114資料

概述這是一個(gè)簡(jiǎn)易的水分傳感器可用于檢測(cè)土壤的水分，當(dāng)土壤缺水時(shí)，傳感器輸出值將減小，反之將增大。使用這個(gè)傳感器制作一款自動(dòng)澆花裝置，讓您的花園里的植物不用人去管理。傳感器表面做了鍍金處理，可以延長(zhǎng)它的使用壽命。將它插入土壤，然后使用AD轉(zhuǎn)換器讀取它。在他的幫助下，植物會(huì)提醒您：嘿，我渴了，請(qǐng)給我一點(diǎn)水。技術(shù)指標(biāo)電源電壓:3.3vor5v輸出電壓:0~2.3v工作電流:最大45mA接口定義：1腳信號(hào)，2腳地，3腳電源正使用壽命：1年左右模塊尺寸:60x20x5mm典型電壓值:1.0~300

:干燥土壤2.300~700

:濕潤(rùn)土壤3.700~950

:放到水中土壤濕度傳感器工作原理土壤濕度傳感器是判斷土壤中水分含量的多少來(lái)判定土壤的濕度大小。如圖所示，當(dāng)土壤濕度傳感器探頭懸空時(shí)，三極管基極處于開(kāi)路狀態(tài)，三極管截止輸出為0；當(dāng)插入土壤中時(shí)由于土壤中水分含量不同，土壤的電阻值就不同，三極管的基極就提供了大小變化的導(dǎo)通電流，三極管集電極到發(fā)射極的導(dǎo)通電流受到基極控制，經(jīng)過(guò)發(fā)射極的下拉電阻后轉(zhuǎn)換成電壓。土壤濕度傳感器的測(cè)試這里我們使用Arduino控制器來(lái)做測(cè)試，Arduino內(nèi)部自帶10位AD采樣電路，程序簡(jiǎn)單，使用非常方便。Arduino實(shí)驗(yàn)代碼如下：/*#Examplecodeforthemoisturesensor#Editor

:Lauren#Date

:13.01.2012#Version

:1.0#ConnectthesensortotheA0(Analog0)pinontheArduinoboard#thesensorvaluedescription#0~300drysoil#300~700humidsoil#700~950inwater*/voidsetup(){Serial.begin(57600);}voidloop(){Serial.print("MoistureSensorValue:");Serial.println(analogRead(0));delay(100);}土壤濕度檢測(cè)及自動(dòng)澆水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1設(shè)計(jì)主要內(nèi)容及要求1.1設(shè)計(jì)目的：隨著人們生活水平的提高花卉逐漸受到人們的青睞，本設(shè)計(jì)要求利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一款家庭智能澆花器，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。（1）了解土壤濕度檢測(cè)的基本知識(shí)以及電工電子學(xué)、單片機(jī)、傳感器等相關(guān)技術(shù)。（2）初步掌握常用土壤濕度檢測(cè)傳感器的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合，并選擇恰當(dāng)方法應(yīng)用于本設(shè)計(jì)。1.2基本要求（1）通過(guò)c8051f020單片機(jī)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)土壤濕度的實(shí)時(shí)顯示，并具有超量程報(bào)警裝置。（2）要求設(shè)計(jì)相關(guān)傳感器系統(tǒng)和控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆水功能。（3）要求設(shè)計(jì)相關(guān)的硬件電路，包括傳感器的選型、控制系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)。1.3發(fā)揮部分自由發(fā)揮2設(shè)計(jì)過(guò)程及論文的基本要求：2.1設(shè)計(jì)過(guò)程的基本要求（1）基本部分必須完成，發(fā)揮部分可任選；（2）符合設(shè)計(jì)要求的報(bào)告一份，其中包括總體設(shè)計(jì)框圖、電路原理圖各一份；（3）報(bào)告的電子檔需全班統(tǒng)一存盤上交。2.2課程設(shè)計(jì)論文的基本要求（1）參照畢業(yè)設(shè)計(jì)論文規(guī)范打印，包括附錄中的圖紙。項(xiàng)目齊全、不許涂改，不少于4000字。圖紙為A4，所有插圖不允許復(fù)印。（2）裝訂順序：封面、任務(wù)書、成績(jī)?cè)u(píng)審意見(jiàn)表、中文摘要、關(guān)鍵詞、目錄、正文（設(shè)計(jì)題目、設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)框圖、各部分電路及相應(yīng)的詳細(xì)的功能分析和重要的參數(shù)計(jì)算、工作過(guò)程分析、元器件清單、主要器件介紹）、小結(jié)、參考文獻(xiàn)、附錄（總體設(shè)計(jì)框圖與電路原理圖）。3時(shí)間進(jìn)度安排順序12345678910階段日期計(jì)劃完成內(nèi)容講解主要設(shè)計(jì)內(nèi)容，安排學(xué)生查閱資料檢查任務(wù)框圖的設(shè)計(jì)情況檢查整個(gè)設(shè)計(jì)理論方面的準(zhǔn)備情況指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行傳感器的選擇進(jìn)程傳感器及測(cè)量電路的硬件電路設(shè)計(jì)講解原理圖的繪制要求檢查原理圖完成情況，講解及糾正錯(cuò)誤檢查流程圖的繪制及報(bào)告的書寫要求布置答辯答辯、寫報(bào)告?zhèn)渥⒋蚍执蚍执蚍执蚍执蚍执蚍执蚍执蚍执蚍执蚍?/p>

一設(shè)計(jì)任務(wù)描述

1.1設(shè)計(jì)題目：土壤濕度檢測(cè)及自動(dòng)澆水系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.2設(shè)計(jì)要求

1.2.1設(shè)計(jì)目的：

隨著人們生活水平的提高花卉逐漸受到人們的青睞，本設(shè)計(jì)要求利用單片機(jī)設(shè)計(jì)一款家庭智能澆花器，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。（1）了解土壤濕度檢測(cè)的基本知識(shí)以及電工電子學(xué)、單片機(jī)、傳感器等相關(guān)技術(shù)。（2）初步掌握常用土壤濕度檢測(cè)傳感器的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合，并選擇恰當(dāng)方法應(yīng)用于本設(shè)計(jì)。

1.2.2基本要求：

（1）通過(guò)C8051F020單片機(jī)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)土壤濕度的實(shí)時(shí)顯示，并具有超量程報(bào)警裝置。（2）要求設(shè)計(jì)相關(guān)傳感器系統(tǒng)和控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆水功能。（3）要求設(shè)計(jì)相關(guān)的硬件電路，包括傳感器的選型、控制系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)。

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二設(shè)計(jì)思路

我所設(shè)計(jì)的土壤濕度檢測(cè)及自動(dòng)澆水系統(tǒng)主要由七部分組成。第一部分：精密對(duì)稱方波發(fā)生器。用于驅(qū)動(dòng)濕敏電阻，因?yàn)橹绷麟娏魍ㄟ^(guò)濕敏電阻時(shí)會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)遷移現(xiàn)象而損壞濕敏電阻，所以在這里我選擇了具有穩(wěn)幅作用的精密對(duì)稱方波發(fā)生器作為信號(hào)源。第二部分：濕敏電阻傳感器。由于濕敏電阻是最常見(jiàn)，價(jià)格也最低廉的一種濕度傳感器所以我選擇了濕敏電阻作為本設(shè)計(jì)的核心傳感器。我選擇的是PCRC-55這款濕敏傳感器。他是一種經(jīng)過(guò)化學(xué)方法處理的聚苯乙烯聚合物。其電阻值（R）與相對(duì)濕度（RH）的曲線近似指數(shù)曲線，即電阻值隨相對(duì)濕度的增大為減小。第三部分：對(duì)數(shù)放大器。為解決濕敏電阻自身的非線性問(wèn)題，我選擇了由晶體管和運(yùn)算放大器組成的對(duì)數(shù)放大電路來(lái)對(duì)濕敏電阻的指數(shù)型特性曲線進(jìn)行線性化。第四部分：相對(duì)濕度校準(zhǔn)電路。利用濕度校準(zhǔn)電路對(duì)40%RH、100%RH兩點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，再通過(guò)濾波器產(chǎn)生一個(gè)代表相對(duì)濕度的直流輸出電壓，輸出電壓范圍是0~+10V，所對(duì)應(yīng)的相對(duì)濕度變化范圍是（0~100%）RH。第五部分：斷點(diǎn)放大器。由于濕敏電阻在RH≤40%時(shí)的非線性失真最為顯著，我真對(duì)這一情況采用斷點(diǎn)放大器再做一次局部的線性化處理，即再進(jìn)行一次線性補(bǔ)償。第六部分：溫度補(bǔ)償電路。利用集成恒流源的正溫度系數(shù)去補(bǔ)償濕敏電阻的負(fù)溫度系數(shù)，大大降低了溫漂。當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，必然導(dǎo)致組成對(duì)數(shù)放大器的晶體管的直流工作點(diǎn)發(fā)生改變，而這也終究會(huì)影響到對(duì)數(shù)放大器的輸出特性。因此我對(duì)組成對(duì)數(shù)放大器的晶體管采取一定的溫度補(bǔ)償措施，即用一片廉價(jià)的集成音頻放大器對(duì)其補(bǔ)償，以避免這種情況的發(fā)生。第七部分：數(shù)據(jù)處理及自動(dòng)澆水系統(tǒng)。利用單片機(jī)對(duì)濕敏電阻這一傳感器所采集的代表土壤濕度的電壓信號(hào)進(jìn)行處理、分析，并對(duì)土壤濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、超范圍報(bào)警以及自動(dòng)澆水。對(duì)這以上就是我所設(shè)計(jì)的土壤濕度檢測(cè)及自動(dòng)澆水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。基于此設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)的土壤濕度檢測(cè)及自動(dòng)澆水系統(tǒng)的相對(duì)濕度測(cè)量范圍為0~100%,測(cè)量精度為±2%，分辨力可達(dá)0.01%。

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三設(shè)計(jì)方框圖

精密對(duì)稱方波發(fā)生器

濕敏電阻

穩(wěn)壓電源

對(duì)數(shù)放大器（兼半波整流）

穩(wěn)壓溫度補(bǔ)償電路（恒溫器）

濕度校準(zhǔn)電路及濾波器

斷點(diǎn)補(bǔ)償電路

輸出放大器

C8051F020單片機(jī)

濕度顯示、超量程報(bào)警自動(dòng)澆水

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四設(shè)計(jì)原理

4.1精密對(duì)稱方波發(fā)生器

濕敏電阻只能用交流的，直流會(huì)導(dǎo)致濕敏失效，因?yàn)橹绷鞯碾妶?chǎng)會(huì)導(dǎo)致高分子材料中的帶電粒子偏向兩極，一定時(shí)間以后濕敏電阻就會(huì)失效。所以必須用交流維持其平衡，這也是為什么測(cè)濕敏電阻阻值要用電橋而不能用普通萬(wàn)用表的原因。水分子是極性分子，在直流電廠中會(huì)分解為H2和O2,影響測(cè)量，并且在濕敏傳感器中存在導(dǎo)電離子，在高濕情況下，如采用直流電會(huì)漂移造成電導(dǎo)率漂移，影像傳感器的使用壽命。綜上所述：鑒于當(dāng)直流電流通過(guò)濕敏電阻會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)遷移現(xiàn)象而損壞濕敏電阻，因此必須采用交流信號(hào)或?qū)ΨQ方波信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)濕敏電阻。這里選用具有穩(wěn)幅作用的精密對(duì)稱方波發(fā)生器作為信號(hào)源，其輸出信號(hào)中不包含直流分量。

4.2濕敏電阻傳感器

濕敏電阻是利用濕敏材料吸收空氣中的水分而導(dǎo)致本身電阻值發(fā)生變化這一原理而制成的。工業(yè)上流行的濕敏電阻主要有：半導(dǎo)體陶瓷濕敏電阻、氯化鋰濕敏電阻、有機(jī)高分子膜濕敏電阻。濕敏電阻的特點(diǎn)是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時(shí)元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化。PCRC-55型濕敏電阻是用經(jīng)過(guò)化學(xué)方法處理的聚苯乙烯聚合物制成的。其電阻值（R）與相對(duì)濕度（RH）的影響曲線如圖4.2.1濕敏電阻特性曲線所示。該曲線近似為指數(shù)曲線。當(dāng)濕度從20%變化到100%時(shí)，電阻值就從100MΩ迅速減小到35KΩ，電阻變化量超過(guò)了4個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，構(gòu)成相對(duì)濕度測(cè)量?jī)x時(shí)必須進(jìn)行線性化，才能獲得線性輸出電壓。PCRC-55的溫度系數(shù)為—0.36%RH/℃，精度為±1%。

圖4.2.1濕敏電阻特性曲線

4.3對(duì)數(shù)放大器

為解決濕敏電阻的非線性問(wèn)題，由晶體管和運(yùn)算放大器構(gòu)成對(duì)數(shù)放大器，對(duì)濕敏電阻的指數(shù)型特性曲線進(jìn)行線性化。

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4.4相對(duì)濕度校準(zhǔn)電路

利用濕度校準(zhǔn)電路對(duì)40%RH、100%RH兩點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)，再通過(guò)濾波器產(chǎn)生一個(gè)代表相對(duì)濕度的直流輸出電壓，輸出電壓范圍是0~+10V，所對(duì)應(yīng)的相對(duì)濕度變化范圍是（0~100%）RH。

4.5斷點(diǎn)放大器

所謂“斷點(diǎn)”就是指40%RH這一點(diǎn)，由圖4.2.1濕敏電阻特性曲線可見(jiàn)，PCRC-55型濕敏電阻在RH≤40%時(shí)的非線性失真最為顯著，針對(duì)這種情況可通過(guò)斷點(diǎn)放大器再做一次局部線性化處理。

4.6溫度補(bǔ)償電路

4.6.1濕敏電阻的溫度補(bǔ)償

由于濕敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)，因此要對(duì)其負(fù)溫度系數(shù)進(jìn)行一定的溫度補(bǔ)償，這里我采用集成恒流源的正溫度系數(shù)去補(bǔ)償濕敏電阻的負(fù)溫度系數(shù)。

4.6.2對(duì)數(shù)放大電路中晶體管的溫度補(bǔ)償

當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，必然導(dǎo)致組成對(duì)數(shù)放大器的晶體管的直流工作點(diǎn)也發(fā)生變化，而這也終究會(huì)影響到對(duì)數(shù)放大器的輸出特性。因此要對(duì)組成對(duì)數(shù)放大器的晶體管采取一定的溫度補(bǔ)償措施，即用一片廉價(jià)的集成音頻放大器對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。

4.7數(shù)據(jù)處理及自動(dòng)澆水系統(tǒng)

利用單片機(jī)對(duì)濕敏電阻這一傳感器所采集的代表土壤濕度的電壓信號(hào)進(jìn)行處理、分析，并對(duì)土壤濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、超范圍報(bào)警及自動(dòng)澆水

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五電路設(shè)計(jì)

5.1精密對(duì)稱方波發(fā)生器

5.1.1電路圖

電路圖如圖5.1.1精密對(duì)稱方波發(fā)生器所示。

圖5.1.1精密對(duì)稱方波發(fā)生器

5.1.2原理

精密對(duì)稱方波發(fā)生器由集成運(yùn)放IC-1a（LF347）、三端可調(diào)電流源IC2（LM334）、和二極管橋路（VD1~VD4）組成。利用二極管橋路和電阻R2、R3構(gòu)成的正反饋電路使IC-1a產(chǎn)生振蕩。該方波發(fā)生器具有對(duì)稱輸出、限流和穩(wěn)幅的特性。R1為設(shè)定電阻（RSET），取R1=15Ω時(shí)可將LM334的輸出電流限定在5mA左右。利用二極管橋路的正、反向鉗位作用，能把輸出方波電壓U01的幅度限制在±8V。諧振頻率約為100HZ。隨著振蕩電容C1不斷的進(jìn)行充、放電，在U01端便形成了以零伏為對(duì)稱軸的方波信號(hào)，其直流分量為零。R2、R3組成分壓器，用于設(shè)定IC1的閾值電壓（即門限電壓），進(jìn)而控制IC-1a的翻轉(zhuǎn)狀態(tài)。對(duì)稱方波發(fā)生器輸出的U01信號(hào)通過(guò)緩沖器（IC-1b）驅(qū)動(dòng)濕敏電阻。

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5.2濕敏電阻傳感器

5.2.1電路圖

電路圖如圖5.2.1濕敏電阻傳感器所示。

圖5.2.1濕敏電阻傳感器

5.2.2原理

PCRC-55型濕敏電阻是用經(jīng)過(guò)化學(xué)方法處理的聚苯乙烯聚合物制成的。其電阻值（R）與相對(duì)濕度（RH）的影響曲線如圖5.2.2濕敏電阻特性曲線所示。當(dāng)相對(duì)濕度從20%變化到100%時(shí)，電阻值就從100MΩ迅速減小到35KΩ電阻變化量超過(guò)4個(gè)數(shù)量級(jí)。

圖5.2.2濕敏電阻特性曲線在方波信號(hào)的正半周期，VD5截止，在負(fù)半周期，VD5導(dǎo)通。

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5.3對(duì)數(shù)放大器

5.3.1電路圖

電路圖如圖5.3.1對(duì)數(shù)放大器所示。

圖5.3.1對(duì)數(shù)放大器

5.3.2原理

對(duì)數(shù)放大器由晶體管VT1和運(yùn)放IC-1c構(gòu)成。將VT1的基極接地、集電極接A點(diǎn)（虛地）時(shí)，相當(dāng)于把集電極與基極短接，VT1就等效于硅二極管。此對(duì)數(shù)放大器用來(lái)補(bǔ)償濕敏電阻的指數(shù)曲線，使之近似于線性關(guān)系。實(shí)現(xiàn)對(duì)濕敏電阻的線性化。在方波信號(hào)的正周期，IC-1c作為反相放大器使用，輸出的是負(fù)向方波信號(hào)，在負(fù)半周期，對(duì)數(shù)放大器不工作。因此對(duì)數(shù)放大器兼有半波整流作用。

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5.4相對(duì)濕度校準(zhǔn)電路

5.4.1電路圖

電路圖如圖5.4.1相對(duì)濕度校準(zhǔn)電路所示。

圖5.4.1相對(duì)濕度校準(zhǔn)電路

5.4.2原理

相對(duì)濕度校準(zhǔn)電路由IC-1d和電位器RP1、RP2組成。RP1用以校準(zhǔn)40%RH的刻度，RP2用來(lái)校準(zhǔn)100%RH的刻度。

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5.5斷點(diǎn)放大器

5.5.1電路圖

電路圖如圖5.5.1斷點(diǎn)放大器電路所示。

圖5.5.1斷點(diǎn)放大器電路

5.5.2原理

所謂“斷點(diǎn)”就是指40%RH這一點(diǎn)。PCRC-55型濕敏電阻在RH≤40%時(shí)的非線性失真最為顯著，針對(duì)這種情況斷點(diǎn)放大器再做一次局部的線性化處理。斷電放大器（IC-3b）就并聯(lián)在輸出放大器（IC-3a）的兩端。當(dāng)RH≤40%時(shí)，利用IC-3b可以改變IC-3a的增益，使相對(duì)濕度特性曲線在0~40%范圍內(nèi)更接近于線性。當(dāng)RH＞40%時(shí)，IC-3b輸出低電平，故VT4、VD6截止，斷電放大器不工作，對(duì)（40%~100%）相對(duì)濕度的線性化任務(wù)全部由對(duì)數(shù)放大器來(lái)完成。僅當(dāng)RH=40%時(shí)，IC-3b的輸出變成高電平，使VT4、VD6導(dǎo)通，斷電放大器才開(kāi)始工作，可使0~40%相對(duì)濕度范圍內(nèi)的輸出電壓與相對(duì)濕度仍保持線性關(guān)系。電路中R13和VD6的作用是防止在斷點(diǎn)附近產(chǎn)生抖動(dòng)現(xiàn)象。

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5.6溫度補(bǔ)償電路

5.6.1電路圖

電路圖如圖5.6.1溫度補(bǔ)償電路所示。

圖5.6.1溫度補(bǔ)償電路

5.6.2原理濕敏電阻的溫度補(bǔ)償

利用LM334的正溫度系數(shù)（+0.33%/℃）去補(bǔ)償濕敏電阻的負(fù)溫度系數(shù)（-0.36%/℃），實(shí)際溫度系數(shù)僅為-0.03%/℃，它與傳感器的±1%精度指標(biāo)相比完全可以忽略。LM334的安裝位置應(yīng)盡量靠近濕敏電阻。LM334即可構(gòu)成恒流源，還可作為電壓靈敏度為227μV/K的溫度傳感器使用，這里僅利用其恒流特性，從而大大提高了方波幅度的穩(wěn)定性。

對(duì)數(shù)放大電路中晶體管的溫度補(bǔ)償

當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，必然導(dǎo)致組成對(duì)數(shù)放大器的晶體管VT1的直流工作點(diǎn)也發(fā)生變化，而這也終究會(huì)影響到對(duì)數(shù)放大器的輸出特性。因此要對(duì)VT1采取一定的溫度補(bǔ)償措施。溫度補(bǔ)償電路實(shí)際上是由IC4~IC6和VT2、VT3等組成的小型恒溫槽是控制器，并且需將VT2、VT3與VT1緊貼在一起。將VT2的集電極短接，利用其發(fā)射結(jié)作為溫度傳感器使用。IC5是溫控電路。VT3作為加熱器，給VT1提供一個(gè)+50℃（典型值）的工作溫度，使之不受外界環(huán)境溫度變化的影響。IC6（7812）給IC5提供+12V穩(wěn)定電壓。IC5的參考電壓U3=+0.63V，該電壓所對(duì)應(yīng)的VT1管殼溫度恰好為+50℃。一旦VT1始終工作在+50℃恒溫狀態(tài)，從而消除了環(huán)境溫度變化對(duì)VT1工作點(diǎn)的影響。VDZ為3V穩(wěn)壓管。

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5.7數(shù)據(jù)處理及自動(dòng)澆水系統(tǒng)

5.7.1單片機(jī)外圍電路電源電路

在電源電路中，IC8SPX1117-3.3是穩(wěn)壓芯片將輸入電壓5V轉(zhuǎn)換成3.3V作為C8051F020單片機(jī)的主要供電電源。S1為輸入電源開(kāi)關(guān)按鈕，在下載完數(shù)據(jù)后可用此按鍵來(lái)更新下載數(shù)據(jù)。其電路圖如圖5.7.1電源電路所示。

圖5.7.1電源電路

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復(fù)位電路

當(dāng)開(kāi)發(fā)板上電時(shí)，C4經(jīng)充電后復(fù)位端電壓相當(dāng)于低電平實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位：當(dāng)斷電后通過(guò)1N4148形成放電回路。其電路圖如圖5.7.2復(fù)位電路所示。

圖5.7.2復(fù)位電路

液晶顯示（LCD）接口電路

單片機(jī)留有一個(gè)LCD液晶接口，相對(duì)應(yīng)的液晶為MzL05-12864，它是一款僅寫入的串行SPI接口方式的液晶，給液晶僅需5個(gè)控制口即可完成對(duì)其控制。單片機(jī)使用模擬SPI的方式對(duì)液晶進(jìn)行操作。其電路圖如圖5.7.3液晶接口電路所示。

圖5.7.3液晶接口電路

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晶振電路

Y1為晶體振蕩器，其振蕩頻率為22.11842MHZ，為單片機(jī)提供其工作所需要的時(shí)鐘，C7、C8起到幫助晶振的作用。電路圖如圖5.7.4晶振電路所示。

圖5.7.4晶振電路

報(bào)警(LED)電路

LED以灌電流的方式點(diǎn)亮，阻流電阻選擇了10K。電路圖如圖5.7.5報(bào)警電路所示。

圖5.7.5報(bào)警電路

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5.7.2模塊

單片機(jī)程序設(shè)計(jì)主要有五部分組成。第一部分：采集表示濕度的電壓信號(hào)。第二部分：十六進(jìn)制至BCD的轉(zhuǎn)換。第三部分：液晶顯示（濕度）第四部分：報(bào)警（濕度過(guò)高，超量程）第五部分：自動(dòng)澆水（濕度過(guò)低，需要澆水）

5.7.3程序采集表示濕度的電壓信號(hào)程序

MOV30H,ADC0HMOV31H,ADC0L

十六進(jìn)制數(shù)至BCD的轉(zhuǎn)換程序

BCD:CLRAMOV41H,AMOV40H,AMOV39H,AMOV38H,AMOV37H,AMOVR5,#16H2B:CLRCMOVA,31HRLCAMOV31H,AMOVA,30HRLCAMOV30H,AMOVA,41HADDCA,41HDAAMOV41H,AMOVA,40HADDCA,40HDAAMOV40H,AMOVA,39HADDCA,39HMOV39H,ADJNZR5,H2BMOVA,41HMOVB,#16

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DIVABMOV38H,AMOV37H,BMOVA,39HMOV41H,AMOVA,40HMOVB,#16DIVABMOV40H,AMOV39H,BRET

液晶顯示（濕度）程序

SYSCLK_Init:MOVOSCICN,#05HRETPORT_Init:CLRAMOVXBR0,AMOVP74OUT,#0F0HRETLCD_Init:LCALLDelayMOVP7,#038HMOVP6,#01HMOVP6,#0HLCALLDelayMOVP7,#0EHMOVP6,#01HMOVP6,#0HLCALLDelayMOVP7,#06HMOVP6,01HMOVP6,#0HLCALLDelayMOVP7,#01HMOVP6,#01HMOVP6,#0HLCALLDelayRETLine:CLRAMOVA,40HMOVCA,@A+DPTRMOVP7,AMOVP6,#05HMOVP6,#04HLCALLDelay//系統(tǒng)時(shí)鐘初始化為片內(nèi)的4MHz時(shí)鐘//清零累加器//沒(méi)有選擇數(shù)字外設(shè)//P4~P7口設(shè)為推拉方式//調(diào)用延時(shí)程序//功能設(shè)置：兩行顯示，5×7點(diǎn)陣//寫命令//結(jié)束寫命令//調(diào)用延時(shí)程序//開(kāi)顯示，開(kāi)光標(biāo)，字符不閃爍//寫命令//結(jié)束寫命令//調(diào)用延時(shí)程序//I/D=1，AC自動(dòng)增1；S=0，整體顯示不移動(dòng)//寫命令//結(jié)束寫命令//調(diào)用延時(shí)程序//清除DDRAM，置AC=0//寫命令//結(jié)束寫命令//調(diào)用延時(shí)程序//累加器清零//十位的數(shù)送累加器//查表，取ASCII碼字符//字符送數(shù)據(jù)口P7//寫數(shù)據(jù)操作//結(jié)束寫操作//調(diào)用延時(shí)程序

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CLRCMOVA,40HLCALLDELAYLCALLDELAYLCALLDELAYLCALLDELAYNN:MOVA,39HMOVCA,@A+DPTRMOVP7,AMOVP6,#05HMOVP6,#04HLCALLDelayMOVA,#0AHMOVCA,@A+DPTRMOVP7,AMOVP6,#05HMOVP6,#04HLCALLDelayMOVA,38HMOVCA,@A+DPTRMOVP7,AMOVP6,#05HMOVP6,#04HLCALLDelayLCALLDelayMOVA,37HMOVCA,@A+DPTRMOVP7,AMOVP6,#05HMOVP6,#04HLCALLDelayLCALLDelayMOVA,#0BHMOVCA,@A+DPTRMOVP7,AMOVP6,#05HMOVP6,#04HLCALLDelayLCALLDelayMOVA,#0DHMOVCA,@A+DPTRMOVP7,AMOVP6,#05HMOVP6,#04H

//進(jìn)位位清零//十位數(shù)送累加器//調(diào)用延時(shí)程序//調(diào)用延時(shí)程序//調(diào)用延時(shí)程序//調(diào)用延時(shí)程序//個(gè)位的數(shù)送累加器//查表，取ASCII碼字符//字符送數(shù)據(jù)口P7//寫數(shù)據(jù)操作//結(jié)束寫操作//調(diào)用延時(shí)程序//顯示小數(shù)點(diǎn)//查表，取ASCII碼字符//字符送數(shù)據(jù)口P7//寫數(shù)據(jù)操作//結(jié)束寫操作//調(diào)用延時(shí)程序//十分位的數(shù)送累加器//查表，取ASCII碼字符//字符送數(shù)據(jù)口P7//寫數(shù)據(jù)操作//結(jié)束寫操作//調(diào)用延時(shí)程序//調(diào)用延時(shí)程序//百分位的數(shù)送累加器//查表，取ASCII碼字符//字符送數(shù)據(jù)口P7//寫數(shù)據(jù)操作//結(jié)束寫操作//調(diào)用延時(shí)程序//調(diào)用延時(shí)程序//顯示空格//查表，取ASCII碼字符//字符送數(shù)據(jù)口P7//寫數(shù)據(jù)操作//結(jié)束寫操作//調(diào)用延時(shí)程序//調(diào)用延時(shí)程序//顯示“S”//查表，取ASCII碼字符//字符送數(shù)據(jù)口P7//寫數(shù)據(jù)操作//結(jié)束寫操作

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LCALLDelay//調(diào)用延時(shí)程序LCALLDelay//調(diào)用延時(shí)程序RETNCDdata:DB30H,31H,32H,33H,34H,35H,36H,37H,38H,39H,2EH,20H,63H,53H

//ASCII碼表

報(bào)警（濕度過(guò)高，超量程）程序

MM:MOVA,40HCLRCSUBBA,#03HJCNNMOVA,#0FDHMOVP0,A//十位的數(shù)送累加器//進(jìn)位位清零//十位的數(shù)與3比較（判斷是否大于30）//進(jìn)位位為1時(shí)跳（小于30時(shí)跳到NN,大于30時(shí)順序執(zhí)行）//第二盞燈亮//第二盞燈已亮（濕度已超量程、報(bào)警）

自動(dòng)澆水（濕度過(guò)低，需要澆水）程序

SUBBA,#02HJNCMMMOVA,#0FEHMOVP0,A//十位的數(shù)與2比較（判斷是否小于20）//進(jìn)位位為0時(shí)跳（大于20時(shí)跳到MM,小于20時(shí)順序執(zhí)行）//第一盞燈亮//第一盞燈已亮（澆水）

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六工作過(guò)程分析

6.1精密對(duì)稱方波發(fā)生器工作過(guò)程分析

利用二極管橋路和電阻R2、R3構(gòu)成的正反饋電路使IC-1a產(chǎn)生振蕩。該方波發(fā)生器具有對(duì)稱輸出、限流和穩(wěn)幅的特性。R1為設(shè)定電阻（RSET），取R1=15Ω時(shí)可將LM334的輸出電流限定在5mA左右。利用二極管橋路的正、反向鉗位作用，能把輸出方波電壓U01的幅度限制在±8V。諧振頻率約為100HZ。隨著振蕩電容C1不斷的進(jìn)行充、放電，在U01端便形成了以零伏為對(duì)稱軸的方波信號(hào)，其直流分量為零。R2、R3組成分壓器，用于設(shè)定IC1的閾值電壓（即門限電壓），進(jìn)而控制IC-1a的翻轉(zhuǎn)狀態(tài)。對(duì)稱方波發(fā)生器輸出的U01信號(hào)通過(guò)緩沖器（IC-1b）驅(qū)動(dòng)濕敏電阻。

6.2濕敏電阻傳感器工作過(guò)程分析

PCRC-55型濕敏電阻是用經(jīng)過(guò)化學(xué)方法處理的聚苯乙烯聚合物制成的。當(dāng)相對(duì)濕度從20%變化到100%時(shí)，電阻值就從100MΩ迅速減小到35KΩ電阻變化量超過(guò)4個(gè)數(shù)量級(jí)。對(duì)稱方波發(fā)生器輸出的U01信號(hào)通過(guò)緩沖器（IC-1b）驅(qū)動(dòng)濕敏電阻，再接至對(duì)數(shù)放大器IC-1c的反相輸入端A。A點(diǎn)亦稱求和點(diǎn)或虛地點(diǎn)，該點(diǎn)的電位可是為0V。設(shè)濕敏電阻R上的電流為IRH，很容易求出U01IRH?????（6.2.1）R在方波信號(hào)的正半周期，VD5截止，在負(fù)半周期，VD5導(dǎo)通。

6.3對(duì)數(shù)放大器工作過(guò)程分析

將VT1的基極接地、集電極接A點(diǎn)（虛地）時(shí)，相當(dāng)于把集電極與基極短接，VT1就等效于硅二極管。VT1的發(fā)射極電壓（UBE）與集電極電流（IC）呈對(duì)數(shù)關(guān)系，其表達(dá)式為

UBE?kTIC?ln????（6.3.1）qIS

式中k為玻爾茲曼常數(shù)k?8.63?10?5qV/K，q為電子電量（q?1.60219?10?19C），T為熱力學(xué)溫度（K），IS為晶體管反向飽和電流。根據(jù)這一特性可設(shè)計(jì)成對(duì)數(shù)放大器用來(lái)補(bǔ)償濕敏電阻的指數(shù)曲線，使之近似于線性關(guān)系。利用電路實(shí)現(xiàn)線性化的原理如下濕敏電阻的電阻值相對(duì)濕度的關(guān)系式可近似表示為

R?Ae?RH????（6.3.2）

式中A為一變量，RH代表相對(duì)濕度（單位是%）。令VT1發(fā)射極輸出電壓為U02，顯然，U02=UBE?？紤]到IC=IRH與式（6.2.1）和式（6.3.2）一并代入式（6.3.1）中化簡(jiǎn)后得到

?kTU01?U02?UBE???q?lnR???RH????（6.3.3）??

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不難看出，U02與相對(duì)濕度成正比，這就實(shí)現(xiàn)了對(duì)濕敏電阻的線性化。在方波信號(hào)的正周期，U01=+8V，使VD5截止，U01途徑濕敏電阻、求和點(diǎn)A，接VT1的集電極，在利用電路中的VT1對(duì)IRH求對(duì)數(shù)。因IC-1c作為反相放大器使用，故U02輸出的是負(fù)向方波信號(hào)，在負(fù)半周期時(shí)，U01=-8V，使VD5導(dǎo)通對(duì)數(shù)放大器不工作。因此對(duì)數(shù)放大器兼有半波整流作用。

6.4濕度校準(zhǔn)工作過(guò)程分析

U02送至IC-1d的反相輸入端。RP1用以校準(zhǔn)40%RH的刻度，RP2用來(lái)校準(zhǔn)100%RH的刻度。校準(zhǔn)后的信號(hào)通過(guò)濾波電容（C3）得到直流信號(hào)，再經(jīng)過(guò)輸出放大器IC-3a放大，獲得0~+10V的輸出電壓

6.5斷點(diǎn)校準(zhǔn)工作過(guò)程分析

所謂“斷點(diǎn)”就是指40%RH這一點(diǎn)。PCRC-55型濕敏電阻在RH≤40%時(shí)的非線性失真最為顯著，針對(duì)這種情況斷點(diǎn)放大器再做一次局部的線性化處理。當(dāng)RH≤40%時(shí)，利用IC-3b可以改變IC-3a的增益，使相對(duì)濕度特性曲線在0~40%范圍內(nèi)更接近于線性。設(shè)IC-3a的同相輸入端電壓為U1（這也是IC-3b的反相輸入端電壓），IC-3b的同相輸入端電壓為U2。不難計(jì)算出U2=+0.37V，該電壓即為IC-3b的參考電壓。當(dāng)RH＞40%時(shí)，因U1＞U2，IC-3b輸出低電平，故VT4、VD6截止，斷電放大器不工作，對(duì)（40%~100%）相對(duì)濕度的線性化任務(wù)全部由對(duì)數(shù)放大器來(lái)完成。僅當(dāng)RH=40%時(shí)，U1≈0.36V＜U2，IC-3b的輸出變成高電平，使VT4、VD6導(dǎo)通，斷電放大器才開(kāi)始工作，可使0~40%相對(duì)濕度范圍內(nèi)的輸出電壓與相對(duì)濕度仍保持線性關(guān)系。電路中R13和VD6的作用是防止在斷點(diǎn)附近產(chǎn)生抖動(dòng)現(xiàn)象。

6.6溫度校準(zhǔn)工作過(guò)程分析

6.6.1濕敏電阻的溫度補(bǔ)償

利用LM334的正溫度系數(shù)（+0.33%/℃）去補(bǔ)償濕敏電阻的負(fù)溫度系數(shù)（-0.36%/℃），實(shí)際溫度系數(shù)僅為-0.03%/℃，它與傳感器的±1%精度指標(biāo)相比完全可以忽略。LM334的安裝位置應(yīng)盡量靠近濕敏電阻。LM334即可構(gòu)成恒流源，還可作為電壓靈敏度為227μV/K的溫度傳感器使用，這里僅利用其恒流特性，從而大大提高了方波幅度的穩(wěn)定性。

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6.6.2對(duì)數(shù)放大電路中晶體管的溫度補(bǔ)償

當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，必然導(dǎo)致組成對(duì)數(shù)放大器的晶體管VT1的直流工作點(diǎn)也發(fā)生變化，而這也終究會(huì)影響到對(duì)數(shù)放大器的輸出特性。因此要對(duì)VT1采取一定的溫度補(bǔ)償措施。溫度補(bǔ)償電路實(shí)際上是由IC4~IC6和VT2、VT3等組成的小型恒溫槽是控制器，并且需將VT2、VT3與VT1緊貼在一起。將VT2的集電極短接，利用其發(fā)射結(jié)作為溫度傳感器使用。IC5是溫控電路。VT3作為加熱器，給VT1提供一個(gè)+50℃（典型值）的工作溫度，使之不受外界環(huán)境溫度變化的影響。IC6（7812）給IC5提供+12V穩(wěn)定電壓。IC5的參考電壓U3=+0.63V，該電壓所對(duì)應(yīng)的VT1管殼溫度恰好為+50℃。一旦VT1始終工作在+50℃恒溫狀態(tài)，從而消除了環(huán)境溫度變化對(duì)VT1工作點(diǎn)的影響。VDZ為3V穩(wěn)壓管。

6.7數(shù)據(jù)處理及自動(dòng)澆水系統(tǒng)工作過(guò)程分析

6.7.1單片機(jī)運(yùn)行自動(dòng)澆水：濕度過(guò)低，需要澆水。

當(dāng)濕度顯示的數(shù)小于“20S”時(shí)，表示濕度過(guò)低，此時(shí)需要澆水（左邊第一盞燈亮）。液晶顯示器顯示濕度。如圖6.7.1濕度過(guò)低，需要澆水所示。

圖6.7.1濕度過(guò)低，需要澆水

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報(bào)警：濕度過(guò)高，超量程報(bào)警。

當(dāng)濕度顯示的數(shù)大于“30S”時(shí)，表示濕度過(guò)高，已超量程，（左邊第二盞燈亮）。液晶顯示器顯示濕度如圖6.7.2濕度過(guò)高，超量程報(bào)警所示。

圖6.7.2濕度過(guò)高，超量程報(bào)警

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顯示：濕度顯示。

當(dāng)濕度顯示的數(shù)界于“20S~30S”時(shí)，表示濕度適宜，液晶顯示器顯示濕度。如圖6.7.3濕度顯示所示。

圖6.7.3濕度顯示

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6.7.2源程序

$INCLUDE(C8051F020.INC)ORG0000HLJMPMAINORG007BHLJMPADISRORG0100HMAIN:MOVAMX0CF,#00MOVAMX0SL,#00MOVREF0CN,#03HMOVADC0CF,#58HMOVXBR2,#40HMOVP1MDOUT,#00HMOVADC0CN,#80HMOVEIE2,#02HSETBEAORLADC0CN,#10HLCALLSTOPLCALLSYSCLK_InitLCALLPORT_InitMOV35H,#0FFHAJMP$ADISR:MOV30H,ADC0HMOV31H,ADC0LLCALLBCDLCALLSTOPLCALLSYSCLK_InitLCALLPORT_InitLCALLDelayANLADC0CN,#0DEHORLADC0CN,#10HLOP1:RETIBCD:CLRAMOV41H,AMOV40H,AMOV39H,AMOV38H,AMOV37H,AMOVR5,#16

//調(diào)用系統(tǒng)時(shí)鐘初始化//調(diào)用通用I/O口及交叉開(kāi)關(guān)初始化

//調(diào)用系統(tǒng)時(shí)鐘初始化//調(diào)用通用I/O口及交叉開(kāi)關(guān)初始化//調(diào)用延時(shí)程序

24

H2B:CLRCMOVA,31HRLCAMOV31H,AMOVA,30HRLCAMOV30H,AMOVA,41HADDCA,41HDAAMOV41H,AMOVA,40HADDCA,40HDAAMOV40H,AMOVA,39HADDCA,39HMOV39H,ADJNZR5,H2BMOVA,41HMOVB,#16DIVABMOV38H,AMOV37H,BMOVA,39HMOV41H,AMOVA,40HMOVB,#16DIVABMOV40H,AMOV39H,BRETSTOP:LCALLSYSCLK_InitLCALLPORT_InitLCALLDelayLCALLDelayLCALLDelayLCALLLCD_InitLCALLDelayMOVDPTR,#NCDdataLine:CLRAMOVA,40HMOVCA,@A+DPTR//十六進(jìn)制至BCD的轉(zhuǎn)換//調(diào)用系統(tǒng)時(shí)鐘初始化//調(diào)用通用I/O口及交叉開(kāi)關(guān)初始化//調(diào)用延時(shí)程序//調(diào)用延時(shí)程序//調(diào)用延時(shí)程序//調(diào)用LCD初始化//調(diào)用延時(shí)程序//DPTR指針指向ASCII碼表的首位//累加器清零//十位的數(shù)送累加器//查表，取ASCII碼字符

25

MOVP7,AMOVP6,#05HMOVP6,#04HLCALLDelayCLRCMOVA,40HSUBBA,#02HJNCMMMOVA,#0FEHMOVP0,ALCALLDELAYLCALLDELAYMM:MOVA,40HCLRCSUBBA,#03HJCNNMOVA,#0FDHMOVP0,ALCALLDELAYLCALLDELAYNN:MOVA,39HMOVCA,@A+DPTRMOVP7,AMOVP6,#05HMOVP6,#04HLCALLDelayMOVA,#0AHMOVCA,@A+DPTRMOVP7,AMOVP6,#05HMOVP6,#04HLCALLDelayMOVA,38HMOVCA,@A+DPTRMOVP7,AMOVP6,#05HMOVP6,#04HLCALLDelayLCALLDelayMOVA,37HMOVCA,@A+DPTRMOVP7,AMOVP6,#05HMOVP6,#04H

//字符送數(shù)據(jù)口P7//寫數(shù)據(jù)操作//結(jié)束寫操作//調(diào)用延時(shí)程序//進(jìn)位位清零//十位數(shù)送累加器//十位的數(shù)與2比較（判斷是否小于20）//進(jìn)位位為0時(shí)跳（大于20時(shí)跳到MM,小于20時(shí)順序執(zhí)行）//第一盞燈亮//第一盞燈已亮（澆水）//調(diào)用延時(shí)程序//調(diào)用延時(shí)程序//十位的數(shù)送累加器//進(jìn)位位清零//十位的數(shù)與3比較（判斷是否大于30）//進(jìn)位位為1時(shí)跳（小于30時(shí)跳到NN,大于30時(shí)順序執(zhí)行）//第二盞燈亮//第二盞燈已亮（濕度已超量程、報(bào)警）//調(diào)用延時(shí)程序//調(diào)用延時(shí)程序//個(gè)位的數(shù)送累加器//查表，取ASCII碼字符//字符送數(shù)據(jù)口P7//寫數(shù)據(jù)操作//結(jié)束寫操作//調(diào)用延時(shí)程序//顯示小數(shù)點(diǎn)//查表，取ASCII碼字符//字符送數(shù)據(jù)口P7//寫數(shù)據(jù)操作//結(jié)束寫操作//調(diào)用延時(shí)程序//十分位的數(shù)送累加器//查表，取ASCII碼字符//字符送數(shù)據(jù)口P7//寫數(shù)據(jù)操作//結(jié)束寫操作//調(diào)用延時(shí)程序//調(diào)用延時(shí)程序//百分位的數(shù)送累加器//查表，取ASCII碼字符//字符送數(shù)據(jù)口P7//寫數(shù)據(jù)操作//結(jié)束寫操作

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LCALLDelayLCALLDelayMOVA,#0BHMOVCA,@A+DPTRMOVP7,AMOVP6,#05HMOVP6,#04HLCALLDelayLCALLDelayMOVA,#0DHMOVCA,@A+DPTRMOVP7,AMOVP6,#05HMOVP6,#04HLCALLDelayLCALLDelayRETSYSCLK_Init:MOVOSCICN,#05HRETPORT_Init:CLRAMOVXBR0,AMOVP74OUT,#0F0HRETLCD_Init:LCALLDelayMOVP7,#038HMOVP6,#01HMOVP6,#0HLCALLDelayMOVP7,#0EHMOVP6,#01HMOVP6,#0HLCALLDelayMOVP7,#06HMOVP6,01HMOVP6,#0HLCALLDelayMOVP7,#01HMOVP6,#01HMOVP6,#0HLCALLDelayRETDelay:MOVR7,#06HDelay1:MOVR6,#08HDelay0:MOVR5,#00H

//調(diào)用延時(shí)程序//調(diào)用延時(shí)程序//顯示空格//查表，取ASCII碼字符//字符送數(shù)據(jù)口P7//寫數(shù)據(jù)操作//結(jié)束寫操作//調(diào)用延時(shí)程序//調(diào)用延時(shí)程序//顯示“S”//查表，取ASCII碼字符//字符送數(shù)據(jù)口P7//寫數(shù)據(jù)操作//結(jié)束寫操作//調(diào)用延時(shí)程序//調(diào)用延時(shí)程序//系統(tǒng)時(shí)鐘初始化為片內(nèi)的4MHz時(shí)鐘//清零累加器//沒(méi)有選擇數(shù)字外設(shè)//P4~P7口設(shè)為推拉方式//調(diào)用延時(shí)程序//功能設(shè)置：兩行顯示，5×7點(diǎn)陣//寫命令//結(jié)束寫命令//調(diào)用延時(shí)程序//開(kāi)顯示，開(kāi)光標(biāo)，字符不閃爍//寫命令//結(jié)束寫命令//調(diào)用延時(shí)程序//I/D=1，AC自動(dòng)增1；S=0，整體顯示不移動(dòng)//寫命令//結(jié)束寫命令//調(diào)用延時(shí)程序//清除DDRAM，置AC=0//寫命令//結(jié)束寫命令//調(diào)用延時(shí)程序

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DJNZR5,$DJNZR6,Delay0DJNZR7,Delay1RET//延時(shí)程序NCDdata:DB30H,31H,32H,33H,34H,35H,36H,37H,38H,39H,2EH,20H,63H,53HEND//ASCII碼表基于單片機(jī)的智能澆花系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（1．長(zhǎng)春職業(yè)技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)春130033；2．中科院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，長(zhǎng)春130033）摘1土壤濕度傳感器要：設(shè)計(jì)了一種智能濕度感應(yīng)澆花系統(tǒng)。系統(tǒng)以單片機(jī)AT89S52為控制芯片，利用SLHT5-來(lái)檢測(cè)土壤的相對(duì)濕度，再通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行信息處理，采用模糊控制方法，輸出控制信號(hào)，控制繼電器的動(dòng)作，從而控制水泵電源的通斷，完成按需按量自動(dòng)澆花的工作，啟動(dòng)澆花之前先有蜂鳴器報(bào)警。關(guān)鍵詞：智能澆花；土壤濕度傳感器；單片機(jī)；水泵中圖分類號(hào)：TP368．2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1009－3907（2012）06－0650－020引言隨著生活水平的提高，許多城鄉(xiāng)居民為了美化環(huán)境，凈化空氣，喜歡在家中陽(yáng)臺(tái)上種植一些花草。植物需經(jīng)常澆灌。而人們出差或有事不在家時(shí)，植物的供水就會(huì)中斷，植物面臨干枯。有些植物是離不開(kāi)水的，對(duì)濕度的要求很高，人為的過(guò)度澆水，植物的根莖容易腐爛，從而影響到植物的正常生長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)外均有自動(dòng)澆花系統(tǒng)的應(yīng)用，大多數(shù)自動(dòng)澆花系統(tǒng)是利用虹吸原理，即利用滲透的方式澆花，這種方式澆花過(guò)程是連續(xù)的、不間斷的，采用這種方式只能保證花不會(huì)干旱而死，不是花需要澆水時(shí)才進(jìn)行澆灌。還有一些自動(dòng)澆水系統(tǒng)，可以設(shè)定何時(shí)進(jìn)行澆灌及澆灌時(shí)間，與上一種方式相同，也不是花需要澆水時(shí)才進(jìn)行澆灌。另外還有一些自動(dòng)澆水系統(tǒng)，是采用單片機(jī)控制，利用濕度傳感器采集濕度信息，需要澆水時(shí)自動(dòng)澆灌，但是需要用在外部有水龍頭的情況下，而家庭花草種植一般都放在陽(yáng)臺(tái)上，陽(yáng)臺(tái)上一般均沒(méi)有水龍頭，使用起來(lái)非常不方便?；趩纹瑱C(jī)的智能澆花系統(tǒng)可以在陽(yáng)臺(tái)上使用，能夠按需自動(dòng)澆花。1基于單片機(jī)的智能澆花系統(tǒng)組成LCD液晶顯示電路、該系統(tǒng)主要由土壤濕度檢測(cè)電路、鍵盤、報(bào)警電［1］路、水泵控制電路等組成。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。通過(guò)土壤濕度傳感器測(cè)量出土壤濕度信號(hào)，單片機(jī)采集土壤濕度信號(hào)并進(jìn)行分析和處理，輸出控制信號(hào)，控制水泵工作與否，從而達(dá)到按需澆花的目的。2系統(tǒng)工作原理由于不同的花卉有不同的需水特性，澆花時(shí)應(yīng)適時(shí)適量，按需澆花。為此，系統(tǒng)采用模糊控制的方式達(dá)到精確澆花的目的。一方面，單片機(jī)采集土壤濕度信號(hào)，并通過(guò)計(jì)算判斷［2］是否應(yīng)該澆花；另一方面，單片機(jī)采用查表的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)澆水量的模糊控制。在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)不同花卉的需水量，將其土壤濕度值允許區(qū)間存入表格中，即模糊控制響應(yīng)表，這些數(shù)據(jù)均是人們長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)值，并將表格事先置入ROM存儲(chǔ)區(qū)的某一位置中供查表使用。例如：對(duì)君子蘭進(jìn)行自動(dòng)澆水，單片機(jī)將采集到的濕度信號(hào)與表格中的君子蘭最小濕度值進(jìn)行比較，當(dāng)采集到的濕度值小于表格中的最小濕度值時(shí)，開(kāi)始澆花；當(dāng)采集到的濕度值大于表格中君子蘭的最大濕度值時(shí)，停止?jié)不?，從而控制澆水的時(shí)機(jī)及澆水量的多少。圖1智能澆花系統(tǒng)組成框圖33．1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)土壤濕度檢測(cè)電路本設(shè)計(jì)采用土壤溫濕度傳感器［3］SLHT5-1。該傳感器采用全量程標(biāo)定，兩線數(shù)字輸出，可直接與單片機(jī)03-27收稿日期：2012-），作者簡(jiǎn)介：趙麗（1979-女，吉林松原人，講師，碩士，主要從事單片機(jī)及其自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用、傳感器技術(shù)應(yīng)用、機(jī)器人技術(shù)等方面的教學(xué)及科研工作。連接使用，具有非常高的一致性，濕度測(cè)量范圍可達(dá)0～100%RH?？蓪⑻筋^直接埋入土壤中，適合在工地、農(nóng)業(yè)溫室大棚、花卉、苗圃、草坪等需要檢測(cè)土壤溫濕度的環(huán)境使用。檢測(cè)電路如圖2所示。圖2SLHT5-1土壤濕度傳感器檢測(cè)電路3．2鍵盤及液晶顯示電路［4－5］，本設(shè)計(jì)采用LCD12232F液晶顯示模塊它有自己的字節(jié)庫(kù)，不用存儲(chǔ)，并行連接方式，使用方便。用來(lái)顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)及澆花的種類。鍵盤采用獨(dú)立式按鍵，包括復(fù)位鍵、選擇花卉種類按鍵、啟動(dòng)按鍵。：“歡迎使用自動(dòng)澆花系統(tǒng)”，“請(qǐng)選擇花卉種類”。通過(guò)對(duì)選擇花卉種類按鍵的設(shè)置，開(kāi)機(jī)顯示之后顯示結(jié)合確定花卉種類。本系統(tǒng)共設(shè)計(jì)了君子蘭、銀杏、蘆薈、仙人球、芍藥、牡丹、香雪蘭，共七個(gè)種液晶顯示內(nèi)容，類，對(duì)應(yīng)七個(gè)濕度區(qū)間。確定完花卉種類之后，顯示花卉的名稱。3．3水泵控制電路水泵控制電路如圖3所示，三極管Q1的基極B接到單片機(jī)的P3．6，三極管的發(fā)射極E接到繼電器線圈的一端，線圈的另一端接到+5V電源VCC上；繼電器線圈兩端并接一個(gè)二極管IN4148，用于吸收釋放繼電器線圈斷電時(shí)產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)，防止反向電勢(shì)擊穿三極管及干擾其他電路；R2和紅色發(fā)光二極管組成一LED點(diǎn)亮，個(gè)繼電器狀態(tài)指示電路，當(dāng)繼電器吸合的時(shí)候，這樣就可以直觀的看到繼電器狀態(tài)。圖3水泵控制仿真電路圖當(dāng)AT89S52單片機(jī)的P3．6引腳輸出高電平時(shí)，三極管飽和導(dǎo)+5V電源加到繼電器線圈兩端，通，繼電器吸合，同時(shí)狀態(tài)指示的發(fā)光二極管也點(diǎn)亮，繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，相當(dāng)于水泵開(kāi)關(guān)閉合，水泵開(kāi)始工作。反之，P3．6引腳輸出低電平時(shí)，三極管截止，繼電器線圈兩端沒(méi)有電位差，繼電器銜鐵釋放，同時(shí)狀態(tài)指示的發(fā)光二極管也熄滅，繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)釋放，相當(dāng)于水泵開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，水泵停止工作。系統(tǒng)水泵采用220V供電潛水泵，最大流量1750L/H，澆花噴頭采用花灑噴頭，實(shí)現(xiàn)均勻噴水，防止局部土壤濕度過(guò)高，測(cè)量不準(zhǔn)確。3．4報(bào)警電路圖4報(bào)警電路（下轉(zhuǎn)第664頁(yè)）由于本系統(tǒng)通常應(yīng)用在客廳中，為避免HYPERLINK"/cpro/ui/uijs.php?adclass=0&app_id=0&c=news&cf=1001&ch=0&di=128&fv=18&is_app=0&jk=252e7cb684599eae&k=%CB%AE%B1%C3&k0=%CB%AE%B1%C3&kdi0=0&luki=7&mcpm=0&n=10&p=baidu&q=78085025_cpr&rb=0&rs=1&seller_id=1&sid=ae9e5984b67c2e25&ssp2=1&stid=9&t=tpclicked3_hc&td=1804836&tu=u1804836&u=http%3A%2F%2Fwww%2Ewendangxiazai%2Ecom%2Fb%2D8eb8fbc004a1b0717fd5dd96%2D2%2Ehtml