基于51单片机智能大棚浇花花盆浇水灌溉补光散热设计
1、系统功能介绍
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系统构成:
- 本设计由STC89C52单片机电路+LCD1602液晶显示电路+光照检测电路+土壤湿度传感器电路+A/D采样PCF8591电路+风扇控制电路+继电器控制电路+高亮LED灯补光电路+高亮LED灯加热电路+按键控制电路+电源电路组成。
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系统功能:
- 1、通过光敏电阻检测光照强度,然后A/D模块PCF8591处理后,将光照强度值实时显示在液晶上,并且可以按键控制光照的强度值,当光照低于设定的阈值,1颗白色高亮LED灯亮进行补光,光照高于设定的阈值,就不用管。
- 2、通过DS18B20检测温度值,并且实时显示在1602液晶上,并且可以通过按键设定温度值,当温度低于设定值时,通过一颗黄色高亮LED灯模拟。当温度超过设定值时,风扇旋转。
- 3、通过土壤湿度传感器检测土壤的湿度,并且将湿度值实时显示在液晶上,并且可以设定土壤的使读者,当土壤湿度小于设定的阈值,水泵加水。大于阈值时,不动作。
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可根据本篇文章完成毕业设计的开题报告、任务书、设计等
2、资料下载
- 资料下载链接:https://download.youkuaiyun.com/download/qq_39020934/89913740
- 更多设计视频:https://space.bilibili.com/3537120073353692
3、系统电路介绍
3.1、STC89C52单片机核心系统电路设计
- STC89C52RC是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K字节系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核,但是做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上,拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能:8k字节Flash,512字节RAM, 32 位I/O 口线,看门狗定时器,内置4KB EEPROM,MAX810复位电路,3个16 位定时器/计数器,4个外部中断,一个7向量4级中断结构(兼容传统51的5向量2级中断结构),全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU 停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz,6T/12T可选。
STC89C52主要特性如下:
- (1)8K字节程序存储空间;
- (2)512字节数据存储空间;
- (3)内带4K字节EEPROM存储空间;
- (4)可直接使用串口下载
单片机最小系统电路图如下图所示
实物图:
3.2、土壤湿度传感器模块电路设计
- 在本设计中选择土壤湿度传感器来检测土壤的湿度,通过电位器调节土壤湿度控制阀值,可以自动对菜园、花园以及花盆土壤湿度进行检测控制,从而实现自动浇水。
- 本土壤湿度传感器表面采用镀镍处理,有加宽传感器感应面积、提高导电性能、防止接触土壤使传感器容易生锈、延长传感器使用寿命等作用。
引脚说明
- (1)VCC 外接3.3V-5V
- (2)GND 外接GND
- (3)DO 小板数字量输出接口(0和1)
- (4)AO 小板电压模拟量输出
电路图:
实物图
3.3、LCD1602液晶显示模块电路设计
- LCD显示器分为字段显示和字符显示两种。其中字段显示与LED显示相似,只要送对应的信号到相应的管脚就能显示。字符显示是根据需要显示基本字符。本设计采用的是字符型显示。系统中采用LCD1602作为显示器件输出信息。与传统的LED数码管显示器件相比,液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富等优点,而且不需要外加驱动电路,现在液晶显示模块已经是单片机应用设计中最常用的显示器件了。
- 系统中采用LCD1602作为显示器件输出信息。在本电路中电位器可以调节液晶显示的对比度即清晰度。
电路原理图:
实物图:
3.4、5V继电器控制电路设计
- 继电器是一种电控制器件,是当输入量(激励量)的变化达到规定要求时,在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中,它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。继电器是具有隔离功能的自动开关元件,广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中
- 在本系统中,通过三极管驱动继电器,当单片机的控制引脚为低电平时,三极管导通,此时继电器供电闭合
电路原理图
实物图
3.5、DS18B20温度传感器模块电路设计
- DS18B20是常用的数字温度传感器,其输出的是数字信号,具有体积小,硬件开销低,抗干扰能力强,精度高的特点。DS18B20数字温度传感器接线方便,封装成后可应用于多种场合,如管道式,螺纹式,磁铁吸附式,不锈钢封装式,型号多种多样,有LTM8877,LTM8874等等。
- DS18B20温度传感器可编程的分辨率为9~12位,温度转换为12位数字格式最大值为750毫秒,用户可定义的非易失性温度报警设置,应用范围包括恒温控制、工业系统、消费电子产品温度计、或任何热敏感系统。试验证明DS18B20温度传感器满足本设计要求。
电路原理图:
实物图:
4、程序设计
4.1、系统初始化
void SYSInit()
{
unsigned char midval;
Init_Timer0();
LCD_Init(); //初始化液晶
DelayMs(20); //延时有助于稳定
LCD_Clear(); //清屏
}
4.2、LCD1602显示数据程序
/***********************************************
函数名称:DispStr
功 能:让液晶从某个位置起连续显示一个字符串
参 数:x--位置的列坐标
y--位置的行坐标
ptr--指向字符串存放位置的指针
返回值 :无
***********************************************/
void DispStr(uchar x,uchar y,uchar *ptr)
{
uchar *temp;
uchar i,n = 0;
temp = ptr;
while(*ptr++ != '\0') n++; //计算字符串有效字符的个数
for (i=0;i<n;i++)
{
Disp1Char(x++,y,temp[i]);
if (x == 0x10)
{
break;
}
}
}
4.3、DS18B20读取温度程序
/*------------------------------------------------
读取温度
------------------------------------------------*/
unsigned int ReadTemperature(void)
{
unsigned char a=0;
unsigned int b=0;
unsigned int t=0;
Init_DS18B20();
WriteOneChar(0xCC); // 跳过读序号列号的操作
WriteOneChar(0x44); // 启动温度转换
DelayMs(10);
Init_DS18B20();
WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作
WriteOneChar(0xBE); //读取温度寄存器等(共可读9个寄存器) 前两个就是温度
a=ReadOneChar(); //低位
b=ReadOneChar(); //高位
b<<=8;
t=a+b;
return(t);
}
4.4、毫秒延时程序
/*------------------------------------------------
uS延时函数,含有输入参数 unsigned char t,无返回值
unsigned char 是定义无符号字符变量,其值的范围是
0~255 这里使用晶振12M,精确延时请使用汇编,大致延时
长度如下 T=tx2+5 uS
------------------------------------------------*/
void DelayUs2x(unsigned char t)
{
while(--t);
}
/*------------------------------------------------
mS延时函数,含有输入参数 unsigned char t,无返回值
unsigned char 是定义无符号字符变量,其值的范围是
0~255 这里使用晶振12M,精确延时请使用汇编
------------------------------------------------*/
void DelayMs(unsigned char t)
{
while(t--)
{
//大致延时1mS
DelayUs2x(245);
DelayUs2x(245);
}
}
4.4、I2C程序
#define _Nop() _nop_() //定义空指令
bit ack; //应答标志位
sbit SDA=P2^0;
sbit SCL=P2^1;
#define AddWr 0x90 //写数据地址
#define AddRd 0x91 //读数据地址
/*------------------------------------------------
启动总线
------------------------------------------------*/
void Start_I2c()
{
SDA=1; //发送起始条件的数据信号
_Nop();
SCL=1;
_Nop(); //起始条件建立时间大于4.7us,延时
_Nop();
_Nop();
_Nop();
_Nop();
SDA=0; //发送起始信号
_Nop(); //起始条件锁定时间大于4μ
_Nop();
_Nop();
_Nop();
_Nop();
SCL=0; //钳住I2C总线,准备发送或接收数据
_Nop();
_Nop();
}
/*------------------------------------------------
结束总线
------------------------------------------------*/
void Stop_I2c()
{
SDA=0; //发送结束条件的数据信号
_Nop(); //发送结束条件的时钟信号
SCL=1; //结束条件建立时间大于4μ
_Nop();
_Nop();
_Nop();
_Nop();
_Nop();
SDA=1; //发送I2C总线结束信号
_Nop();
_Nop();
_Nop();
_Nop();
}
/*----------------------------------------------------------------
字节数据传送函数
函数原型: void SendByte(unsigned char c);
功能: 将数据c发送出去,可以是地址,也可以是数据,发完后等待应答,并对
此状态位进行操作.(不应答或非应答都使ack=0 假)
发送数据正常,ack=1; ack=0表示被控器无应答或损坏。
------------------------------------------------------------------*/
void SendByte(unsigned char c)
{
unsigned char BitCnt;
for(BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++) //要传送的数据长度为8位
{
if((c<<BitCnt)&0x80)SDA=1; //判断发送位
else SDA=0;
_Nop();
SCL=1; //置时钟线为高,通知被控器开始接收数据位
_Nop();
_Nop(); //保证时钟高电平周期大于4μ
_Nop();
_Nop();
_Nop();
SCL=0;
}
_Nop();
_Nop();
SDA=1; //8位发送完后释放数据线,准备接收应答位
_Nop();
_Nop();
SCL=1;
_Nop();
_Nop();
_Nop();
if(SDA==1)ack=0;
else ack=1; //判断是否接收到应答信号
SCL=0;
_Nop();
_Nop();
}
/*----------------------------------------------------------------
字节数据传送函数
函数原型: unsigned char RcvByte();
功能: 用来接收从器件传来的数据,并判断总线错误(不发应答信号),
发完后请用应答函数。
------------------------------------------------------------------*/
unsigned char RcvByte()
{
unsigned char retc;
unsigned char BitCnt;
retc=0;
SDA=1; //置数据线为输入方式
for(BitCnt=0;BitCnt<8;BitCnt++)
{
_Nop();
SCL=0; //置时钟线为低,准备接收数据位
_Nop();
_Nop(); //时钟低电平周期大于4.7us
_Nop();
_Nop();
_Nop();
SCL=1; //置时钟线为高使数据线上数据有效
_Nop();
_Nop();
retc=retc<<1;
if(SDA==1)retc=retc+1; //读数据位,接收的数据位放入retc中
_Nop();
_Nop();
}
SCL=0;
_Nop();
_Nop();
return(retc);
}
/*----------------------------------------------------------------
非应答子函数
原型: void NoAck_I2c(void);
------------
----------------------------------------------------*/
void NoAck_I2c(void)
{
SDA=1;
_Nop();
_Nop();
_Nop();
SCL=1;
_Nop();
_Nop(); //时钟低电平周期大于4μ
_Nop();
_Nop();
_Nop();
SCL=0; //清时钟线,钳住I2C总线以便继续接收
_Nop();
_Nop();
}
/*------------------------------------------------
读AD转值程序
输入参数 Chl 表示需要转换的通道,范围从0-3
返回值范围0-255
------------------------------------------------*/
unsigned char ReadADC(unsigned char Chl)
{
unsigned char Val;
Start_I2c(); //启动总线
SendByte(AddWr); //发送器件地址
if(ack==0)return(0);
SendByte(0x40|Chl); //发送器件子地址
if(ack==0)return(0);
Start_I2c();
SendByte(AddWr+1);
if(ack==0)return(0);
Val=RcvByte();
NoAck_I2c(); //发送非应位
Stop_I2c(); //结束总线
return(Val);
}