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毕业论文盆花自动浇水系统

花匠小妙招
2024-11-03 22:07

1、陝筋寒工罟院Shaanxi University of Technology毕业论文（设计）题目盆花自动浇水系统的设计与实现学生 * 学号 1013014014所在学院物理与电信工程学院专业班级电子如指导教师*完成地点理工学院2014年6月16日贞脚盆花自动浇水系统的设计与实现摘要水本次设计的盆花自动浇水系统用STC89C52RC单片机为主控芯片用DHT11溫湿度传感器进行土壤盪湿度的检测，用时钟芯片DS1302进行定时控制，并通过雨水检测器进行雨水检测，再将溫湿度釆集结果及当前时问在LCD1602显示屛上进行显示。如遇雨天自动停止浇水，否则若湿度低于设定的下限值时，单片机输出一个

2、控制信号，蓝灯亮，继电器工作，开始浇水；若渥度高于上限值时，单片机输出一个控制信号.蓝灯灭，继电器关闭，停止浇。关键词1STC89C52RC ；溫湿度传感器DHT11 :时钟芯片DS1302 :液晶显示器LCD :继电器目录引言11设计方案选择31.1温湿度检测模块31. 2显示模块42主要元器件介绍52. 1 STC89C52 单片机52.2DHT11温湿度传感器62. 3液晶显示器LCD82.4 DS1302时钟芯片103硬件电路设计133. 1晶振电路133.2复位电路133. 3 DHT11温湿度传感器模块133.4 LCD显示模块143. 5定时器模块143. 6按键模块153.

3、7雨水检测器模块153. 8继电器电路154软件设计174.1 土壤温湿度的检测与浇水控制系统174.2定时器的设置与浇水控制系统17贞脚5安装与调试195.1 土壤温湿度检测与浇水控制系统195.2定时器的设置与浇水控制系统20总结23致24参考文献25附录A外文翻译26附录B整理电路图33附录C实物图34附录D元器件清单35附录E程序36贞脚引言“有喜有忧，有笑有泪，有花有果，有香有色”这是老舍先生对养花的乐趣和对生活热爱的朴实表述。和老舍先生一样，许多城乡居民喜欢在家中种植一些花草，养盆花不仅可以冶情操.丰富生活。同时盆花可以通过光合作用吸收二氧化碳，净化室空气，在有花木的地方空气中

4、阴离子聚集较多，所以空气也特别清新，而且许多花木还可以吸收空气中的有害气体。生活中我.常见的盆花如下图3,b所示。图a马蹄莲图b君子兰盆花生长所需的水分，大部分是从土壤中吸收来。盆花能否良好的生长就在于土壤湿度的适合度。但是，在生活中人们总是会有无暇顾及的时候，比如工作太忙.出差、旅游等。花儿生长问题大部分都是由花儿浇灌问题引起的。虽然市场上有卖盆花自动浇水器，但价格十分昂贵，并且大多只能设定一个定时浇水的时间，很难做到给盆花自动适时适量浇水。因此，我想设计一种集盆花土壤温湿度检测和自动浇水于一体的盆花自动浇水系统。根据土壤湿度传感器设计的盆花自动浇水系统能根据不同的盆花对土壤

5、湿度适合度的不同需要，随时调整控制盆花土壤湿度，让盆花能够良好生长。澈喷灌是利用直接安装在毛管上，或与毛管连接的微喷头将压力以喷洒状湿润土壤。徴喷系统是近几年利用国外先进技术组装的新型灌溉设施，主要是利用水流通过管道系统以一定速度从待制的喷头喷出，在空气中分散成细小的水滴着落在花草植物。作物及周围的地面上，从而达到及时补充水分的目的。该系统具有用水量少、冲击力小的灌溉特性，适用于栽培密度大、植被柔软细嫩的植物。自动浇水器的诞生时随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快而诞生的一种懒人园艺用品。它把微喷的概念应有家庭盆花浇灌中，通过相应地改进，达到合理给盆花自动浇水的目的。早在很多年前，

6、国外就已经开始普及，国实用的电子类自动浇水器多数从国外进口的，价格昂贵，但质呈比较可靠。不过这不太适用于国，目前国外比较流行的是玻璃制作的自动浇水器。这种类型的浇水器多数在我国和一带生产的，价格比较低廉，实用性没有电子类自动浇水器好。随着国居民消费水平和生活质量的提高，种花容易养花难，浇水问题就暴露出来，因此国上加已经看到了这种需求潜力。目前这类小居家用品的厂家主要集中在-一带。现在市场上所出售的自动浇水器主要有电子类自动浇水器和玻璃、瓷类自动浇水器。1）电子类自动浇水器电子类自动浇水器又叫时控喷淋装置，系统构成为：主机（或者）、主管（可以是花园管也可以是七分之四毫米的微喷淋管人分

7、水接头（3通.4通、5通、6通.分水器）、副管（五分之三亳米）喷淋管（雾化喷头.族转喷头、折射雾化喷头等）。电子类自动浇水器根据电源的不同分为交流电自动浇水器和电池自动浇水器两种。控制器的一般性能有：电磁阀控制；智能时控电路、微电脑芯片控制；适用电源为AC220V/5011Z；最适水压0.3-0.6Mpa;待机功率（4VA,浇水时小于12VA）；可控制连续作业时间试1分钟至168个小时；可每天自动完成十次以上浇水，可每天、隔天、隔多天自动循环进行浇水，手动自动两用；贞脚每天计时误差小于正负3秒；电器适应环境温度为-1050摄氏度；相对湿度小于90%RHo0使用自动控制器带来的便利有：

8、自主设定每周、每日的灌溉次数和时间，即使你外出度假也无须担心无人照料；实现科学养护，避免普通漫灌溉导致的植物死亡；节约宝贵的水资源，使用本品成本课节约水80%左右；无须专门维护，课长期使用，安装.调试方便。2）玻璃、瓷类自动浇水器玻璃.瓷类自动浇花器又叫自动渗水装置。玻璃制彩色自动浇水器如图c所示：图c玻璃制彩色自动浇水器而玻璃、瓷类自动浇水器则由本身材质的物理结构构成，根据器具的物理渗水原理完成自动浇灌，当自动浇水器部存水自身形成一定压力，当遇到干燥的土壤，水就会至上而下的流出.当突然湿润以后，会形成一个堵塞压力，从而导致水流速度变慢或者停止；器具工艺不同，效果也不一样, 当然也因突

9、然疏松情况决定器具水流速度。玻璃类.瓷类自动渗水器简单介绍：工作原理：特殊的玻璃、瓷构造帮助实现自动渗水功能，既有效避免花儿因为浇水过度导致烂根，又可有效防止花儿缺水；从而大量节约了的浇花用水量。使用方法：把玻璃、瓷底部让水充分浸泡十几分钟，然后往浇花器灌满水，底部插入土壤中; 它跟据土壤湿度自动分泌水来满足花儿7天的用水量；若花盆比较大，只需多插几只浇花器就可以。当前传感器技术与单片机技术发展迅速，其应用逐步由工业.军事等领域向其它领域渗透，已经和我们的日常生活息息相关。而且智能家居概念也越来越受到人们的推崇，因此，徴电脑控制的电子类自动浇水系统有很好的发展前景。本次毕业设计是设计

10、一种基于AT89C52单片机的盆花自动浇水系统。其主要由单片机.土壤温湿度检测与显示部分、定时器设置与显示部分以及继电器控制浇水电路等部分构成。单片机选用 AT89C52单片机，软件选用C语言编程。土壤温湿度检测与显示部分釆用温湿度传感器DHT11釆集当前的土壤温湿度并通过LCD显示。同时把检测到的信息发给单片机，通过单片机所设计的程序判断是否需要绐盆花浇水，若需要浇水，则单片机系统发出浇水信号，开始浇水，若不需要浇水，则进行下一次循环检测。定时器设置与显示部分.通过按键开关设置不同的浇水时间段，在时间段以时，单片机驱动浇水系统，开始浇水，如不在时间段，则不浇水。贞脚1设计方案选择1

11、-1温湿度检测模块方案一、采用DS18B20温度传感器和HS1100湿度传感器。DS18B20温度传感器是DALLAS半导体公司生产的DS18B20型单线式智能温度传感器。可广泛用于工业、民用.军事等领域的温湿度测量及控制仪器中。它具有小体积，硬件开销低、抗干扰能力强、精度高.接口方便、远距离传输等特点。1) DS18B20主要性能有：1独待的单线接口只需一个端口进行通信；2多个DS18B20可并联在惟一的三线上，可以实现多点组网的功能；3.无须外部元件；4.可通过数据线供电，电压围为3.0V 5. 5V； 5 零待机功耗；6 温度以3位数字显示；7 用户可自定义报警设置；8 电压待性，

12、电源极性接反时，温度计不会因为发热而烧毁，但不能进行正常工作。2) DS18B20的部结构DS18B20采用3脚PR-35封装，如图L 1示。1 -二图 1. 1 DS18B20 封装HS1100湿度传感器是基于独立工艺设计的电容元件，具有完全呼唤性，高可靠性和长期稳定性, 相应时间迅速的特点。应用于办公自动化，车厢空气质量控制系统等。HS1100湿度传感器的主要特性有：全互换性；在标准环境下不需校正；长时间饱和下快速脱湿; 可以自动化焊接，包括波峰焊或水浸；高可靠性与长时间稳定性；专利的固态聚合物结构；可用于线性电压或频率输出回炉；快速反应时间。HS1100是电容式湿度传感器，由于电容不

13、可直接测量，故选用555多谐振电路检测到频率，然后又单片机计算的电容值，再根据电容值算出相应的湿度值。方案一温湿度检测模块的框图如图12所示。nr、八亠吟DS18B20温度传感器方案二、采用DH输出的温湿度复合传感器。传感器部包括一个电I字模块采集技术和温埠唐传感捱术以确保品：DHT11的主要特乜HS1100湿度传感器二)外部件；超长的信号象输距离；超低能耗；环特点：品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性勺冗茴。STC89C52 单片机图感器竽湿度传感韩于一体的数字信号匕彳显示模块t件,应用专用的数葦性站早腿旳馆荣性。字输出；卓越的长期稳定性；无需额2换等。方案二温湿度检测模块框图如

14、图13所示。贞脚图1.3方案二温湿度检测模块框图考虑到该系统要同时测量温度、湿度，而DHT11温湿度传感器具有综合作用，集温度湿度于一体。而且成本低且使用方便。故采用方案二。1.2显示模块方案一、采用LED数码管显示。数码管具有低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、防晒、防潮、防火.防高低温，对外界环境要求低，易于维护，同时精度比较高.操作简单，编程容易，资源占用较少的优点。但数码管存在不足之处，显示容局限，需要外围驱动电路。方案二、采用LCD液晶显示屏显示。LCD具有轻薄短小.耗电量低，平面直角显示以及彫响稳定不闪烁，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等优势。特点：成本相

15、对LED较高，显示容也较丰富，且可以与单片机接口直接接线使用。考虑到本系统需要显示时间、温湿度等，显示容比较多。要同时达到同样的显示效果，采用数码管显示可能比使用LCD液晶显示屏的成本要高且电路复杂。目前市场上LCD1602已经十分普遍， LCD 1602是两行16字符型液晶显示屏，显示亮度高，且可显示容丰富，故采用LCD 1602液晶显示当前的时间、温湿度是最佳方案。本次毕业设计选用STC89C52RC单片机为主要控制芯片，DHT11温湿度传感器进行土壤温湿度检测，时钟芯片DS1302进行定时控制，通过雨水检测器进行雨水检测再将当前时间及温湿度釆集数据在LCD 1602上进行显示。本

16、次设计的盆花自动浇水系统主要由晶振电路.复位电路、DHT11温湿度传感器、LCD 显示、定时器.按键模块、雨水检测器和继电器电路这八模块组成。盆花自动浇水系统的具体模块设计框图14所示。贞脚2主要元器件介绍2.1 STC89C52 单片机2.1.1 STC89C52单片机简介STC89C52单片机是由STC公司生产的一种高性能的、低功耗的CM0S8位微控制器，具有8K的系统可编程Flash存储器。STC89C52单片机使用的是经典的C51核，但是做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机所不具备的许多功能。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

17、的嵌入式控制应用系统提供了高灵活的解决方案，成为目前广泛使用的单片机微控制器之一。使用STC89C52单片机可以完成所有基本的对于微控制器控制系统的编程和处理方法。STC89C52单片机拥有如下基本功能：8k字节的可编程Flash； 32位的I/O输入输入端口；512bit 的RAH核；4个外部中断；置4KBEEPROM；看门狗定时器；3个16位定时器/计数器等等。2.1.2 STC89C52单片机的结构和引脚功能STC89C52单片机拥有一共40个外部端口，根据功能特性可以划分为主电源模块、多复用功能的10端口.外部连接晶振荡.控制和复位等。它能够完成复杂的控制问题，且成本较低，应用

18、围广。其结构引脚如图2.1所示。T2/P1.0 T2EK/P1. 1P1. 2P1. 3P1. 4P1. 5P1. 6P1. 7RSTRXD/P3 0TXD/F3. 1 INT0/P3. 2 INT1/P3. 3T0/P3 4 塁/P35W/P3 6RD/P3 7XTAL2XTAL112 3 4 5 60 12 3 478 911111PDIT400 9 8 754 3 3 3 3 36 5 4 3 12 2 2 2 2 21 VCCPO. O/ADOP0 1/AD1F0 2/AD2P0 3/AD3F0 4/AD4P0 5/AD5PO.6/AD6P0 7/AD7EA ALE/PROGPSEN

19、P2 7/Al 5P2 6/Al4P2 5/A13P2 4/A12P2 3/A11P2 2/A1OP2 1/2P2 O/A$图2. 1 STC89C52引脚图STC89C52存在4个8位的并行I/O输入输入端口：分别为PO. Pl、P2. P3端口，相对应的外部接口分别是P00P07, PLOPl. 7, P2.0P2.7, P3. 0P3. 7,总计32条I/O线，每一条线能够独立作为输入或输出端口。P0端口，这个端口功能实现了一个8位的双向I/O 口。而在端口对外部的程序或者输入的数据存储器实现读写时，P0端口可以作为多路复用的低字节地址/数据总线，只有在这个条件时，P0端口存在部

20、上拉电阻。P1端口，这个端口是部存在上拉电阻的8路双向I/O输入输出端口，当给该端口写入“L的时候，部的上拉电阻把该端口电压置高，在这个时候该端口作为输入口使用。并且，P1.0和P1.1 端口能够设置成定时/计数器，如表2.1所示。贞脚a2.i pi 口引脚复用功能表端口引脚复用功能P1.0T2 （定时器/计算器2的外部输入端）Pl. 1T2EX （定时器/计算器2的外部触发端和双向控制）P1.5MOSI （用于在线编程）P1.6MISO （用于在线编程）P1.7SCK （用于在线编程）P2端口，这个端口是部存在上拉电阻的8路双向I/O输入输出端口，当给该端口写入“L的时候，部的上拉电阻把

21、该端口电压置高，在这个时候该端口作为输入口使用。P3端口,这个端口是部存在上拉电阻的8路双向I/O输入输出端口，当绐该端口写入“L的时候，部的上拉电阻把该端口电压置高，在这个时候该端口作为输入口使用。在STC89C52中，P3端口也存在着大量的复用功能，如表2.2所列。表2.2 P3 口引脚复用功能表端口引脚复用功能P3.0RXD （串行输入口）P3. 1TXD （串行输出口）P3.2INTO （外部中断0）P3.3INT1 （外部中断1）P3.4T0 （定时器0的外部输入）P3.5T1 （定时器1的外部输入）P3.6WR （外部数据存储器写选通）P3. 7RD （外部数掲存储器读选通）1）

22、PSEN的程序存储允许信号。它是用来读取外部程序存储器。2）RST复位功能连接端口。在晶振工作的时候,在这个引脚上连续出现两个机器周期的高脉冲时，部电路将单片机做复位处理。3）ALE/PROG地址锁存的控制端口。每当从存储器读取数据的时候，该端口发送信号作为锁存低字节地址。在对Flash存储器编程时，这个端口可以输入编程脉冲PROG。4）EA/Vpp外部读写数据控制端口。为了使单片机可以正确的从地址为0000HFFFFH的外部ROM 中接受到代码，所以要把EA置低，所以接到地端。然而，如果程序锁位1, EA在复位锁存。5）XTAL1振荡器的反相放大器输入，部时钟工作电路的输入。6）XTAL

23、2振荡器的反相放大器输出。2. 2DHT11温湿度传感器2. 2.1 DHT11产品概述DHT11数字温湿度传感器是一款集温度传感器和湿度传感器于一体的数字信号输出的温湿度复贞脚合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，以确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此DHT11具有品质卓越、超快响应.抗干扰能力强.性价比极高等优点。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上。DHT11的技术参数：1）供电电压:3.355V DC2）输出：单总

24、线数字信号3）测量围：湿度2090%RH，温度05（TC4）测量精度:湿度土5%RH,温度2C5）分辨率：湿度1%RH,温度26）互换性：可完全互换7）长期稳定性：1%RH/年DHT11的应用领域：暖通空调.测试及检测设备.汽车、数据记录器、消费品、自动控制、气象站、家电、湿度调节器.医疗、除湿器等。2. 2.2 DHT11封装信息DHT11为4针单排引脚封装.DHT11的封装图如图2. 3所示。02.3 DUT11的封装图| 5.5mm |侧面2. 2.3 DHT11引脚说明DHT11为单排4引脚,其引脚说明如表2. 3。表2.3 DIITU引脚说明Pin名称注释1VDD供电 3-5. 5

25、VDC2DATA串行数据，单总线3NC空脚，请悬空4GND接地，电源负极2. 2.4 DHT11 接口说明DHT11的典型应用图如图2.3所示。一般在连接线长度短于20米时用5K上拉电阻，大于20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻。贞脚MCU图2. 3 DIITll的典型应用图2. 2.5 DHT11电源引脚DHT11的供电电压为3V5.5V。传感器上电后，要等待Is以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚（YDD, GND）之间可增加一个lOOnF的电容，用以去耦滤波。2.2.6 DHT11串行接口（单线双向）DATA用于单片机与DHT11之间的通讯和同步采用单总线数摇格式一

26、次通讯时间4n）s左右，数据分小数部分和整数部分当前小数部分用于以后扩展现读出为零。操作流程如下：一次完整的数据传输为40bit,高位先出。数据格式：8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数捋+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据 +8bit温度小数数据”所得结果的末8位。单片机发送一次开始信号后,DHT11从低功耗模式转换到高速模式，等待单片机的开始信号结束后.DHT11发送响应信号，送出40bit的数据并触发一次信号采集，可选择读取部分数据。在高速模式下，DHT11接收到开始

27、信号触发一次温湿度采集，如果没有接收到主机发送开始信号，DHT11不会主动进行温湿度采集。采集数据后DHT11又转换到低速模式。2. 3液晶显示器LCD2. 3.1液晶显示器的简介液晶显示器是一种低功能耗液晶显示器件。工作电流小，适合于仪表和低功耗系统。常用的有笔画型液晶显示器、点阵字符型液晶显示器和图形点阵式液晶显示器。LCD液晶显示器的原理是利用液晶的物理特性.通过电压对其显示区域进行控制。液晶显示器适应于大规模电路直接驱动，易于实现全彩色显示的特点。目前被广泛应用于计算机，数字摄像机等众多领域。一般1602字符型液晶显示器实物如图2. 4所示。贞脚图2.4 1602宇符型液晶显示

28、器实物图2. 3.2 1602LCD基本参数1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780,带背光的比不带背光的厚, 是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如下图2. 5所示。 2.5 1602LCD的尺寸图1602LCD主要技术参数容量：16X2个字符(2) 工作电压：4.55. 5V(3) 电流：2.0mA (5. 0V)(4) 最佳工作电压：5. 0V(5) 尺寸：2. 95X4. 35(WXH)mm2. 3.3 1602LCD引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚(无背光)或16脚(带背光)接口，各引脚接口说明如表2. 4所示。表2.41602LCD引脚接

29、口说明表符号引瞬说明编号幣号引说明VSS电源地9D2数据VDD电源正极10D3数据VL液晶显示偏压11D1数据RS数据/命令选择12D5数据R/W读/写选择13D6数据E使能信号14D7数据D0数据15BLA背光遞正极D1数据16BLK背光源负极第1脚：TSS为地电源。第2脚：YDD接5Y正电源。第3脚：TL为液晶显示器对比度调整端。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光

30、源正极。第16脚：背光源负极。贞脚2. 3.4 1602LCD指令说明及时序1602液晶模块部的控制器共有11条控制指令，如表2. 5所示。表2.51602LCD控制命令表序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1DO1清显示00000000012光标返回0000000013置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001I)C5光标或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF7置字符发生存忙器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存肚器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM)10要写的数据容11从C

31、GRAM或DDRAM读数11读出的数据容1602液晶模块的读写操作、屏慕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。2. 3.5 1602LCD硬件原理图LCD液晶显示器的RS、RW、E管脚连接单片机的P2.0. P21、P2. 2。LCD液晶显示器的D0-D7引脚和单片机的P0.0-P0. 7引脚相连接。其连接电路图如图2. 6所示。图2.6 LCD硬件原理图2.4 DS1302时钟芯片2. 4 1 DS1302 简介DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片，含一个实时时钟/日历和31字节靜态RAM,可以通过串行接口与单片机进行通信。实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日.星期.月、年

32、的信息,贞脚每个月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过AM/PM标志位决定采用24或12小时时间格式。DS1302与单片机之间采用同步串行的方式进行通信，仅需三根I/O线：RST复位、I/O数据线.SCLK串行时钟。DS1302 X作时功耗很低，保持数据和时钟信息时，功耗小于1训。DS1302进行初始化时，将复位脚（RST）置为高电平且将8位地址和命令信息送入移位寄存器。数据在时钟（SCLK）的上升沿时串行输入，前8位指定访问地址，命令字送入移位寄存器，在之后的时钟周期，读操作时输出数据，写操作时输出数据。时钟脉冲的个数在单字节方式下为8+8（8位地址+8位数据），在多字节

33、方式下为8加最多可达248的数据。2.4.2 DS1302引脚功能图2.7现示出DS1302的引脚排列，其中Vccl为后备电源，Vcc2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vccl或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vccl + 0. 2V时，Tcc2绐DS1302供电。当Vcc2小于Vccl时，DS1302由Vccl供电。XI和X2是振荡源，外接32. 768kHz晶振。VCC1SCLKI/O w图 2.7 DS 1302 装图RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先,RST接通控制逻辑

34、允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc2. 0V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O 为串行数据输入输出端（双向）。SCLK始终是输入端。DS1302的引脚功能如表2. 6。表2.6 DS1302引脚功能引牌注释XI, X232. 768kHz晶振引脚GND地RST复位I/O数据输入/输出SCLK串行时钟VCC1电池引脚VCC2

35、主电源引脚2.4.3 DS1302 部结构DS1302的部结构如图2.8所示，主要组成部分为：控制逻辑、移位寄存器、实时时钟、振荡器以及RAM。贞脚命令与控制r谭 4ftr图2.8 DS1302的部结构图2. 4.4 DS1302控制字节DS1302的控制字表2.7所示。控制字节的最高有效位（位7）必须是逻辑1,如果它为0,则不能把数据写入DS1302中，（位6）如果为0,则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据；（位 5）至（位1）指示操作单元的地址；最低有效位（位0）如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作, 控制字节总是从最低位开始输出。在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟

36、的上升沿时，数据被写入DS1302,数据输入从低位（位 0）开始。同样，在8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低（位0）位到高（位7）。2. 4.6 DS1302 寄存器DS1302有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式，其日历.时间寄存器如表2.8所示。表2.8日历.时钟寄存器与控制字对照表寄存器名称1RAM/CKA4A3A2A1AORD/W秒寄存器1000000分寄存器1000001小时寄存器1000010日寄存器1000011月寄存器1000100星期寄存器1000101年寄存器1000110写保护寄

37、存器1000111慢充电寄存器1001000时钟突发寄存器1011111最后一位RD/W,为“0”时表示进行写操作，为时表示读操作。贞脚3硬件电路设计该系统主要由晶振电路、复位电路、DHT11温湿度传感器模块、LCD显示模块、定时器模块、按键模块、雨水检测器和继电器电路这八模块组成。3.1晶振电路单片机最小系统里都有晶振，全称叫晶体振荡器，晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定、精确的单频振荡。它结合单片机部电路产生单片机所需的时钟频率，晶振提供的频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片机的一切指令的执行都是建立在晶振提供的时钟频率。晶振电路的作用是为系

38、统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振, 便于各部分保持同步。本设计中的STC89C52单片机使用12MHZ的晶体振荡器为振荡源，由于单片机部带有晶振电路，所以外部只要连接一个晶振和两个电容即可，电容容量为22pFo电路图如图3.1所示。3.2复位电路单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚RST上外接电阻和电容，实现上电复位。当复位电平持续两个机械周期以上时复位有效。复位电平的持续时间必须大于单片机的两个机械周期。STC89系列单片机即为高电平复位，通常在复位引脚RST上接一个电容到VCC,再连接一个电阻到GND.由此形成一个RC充放电回路保证单片机在上电时RST脚上有足够时间高

39、电平进行复位，随后回归到低电平进入正常工作状态。本设计中复位电路的电阻和电容值分别为10K和22uK,电路图如图3.2所示。图3.2复位电路3.3 DHTU温湿度传感器模块DHTU温湿度传感器模块釆用DHTU温湿度传感器，获取当前的土壤温湿度。P2.3连接DHT11温湿度传感器的DATA管脚,DHT11温湿度传感器模块的连接电路和DHT11实物图图如3.3 (a)和图3.3 (b)所示。贞脚图3.3 (a) DHT11连接电路图3.4 LCD显示模块LCD显示模块用于显示当前时间和土壤温湿度。LCD液晶显示器的RS、RW. E引脚连接单片机的P2. 0、P2. 1、P2. 2引脚。LCD液

40、晶显示器的D0-D7引脚和单片机的P0. 0-P0. 7引脚相连接。LCD电路图如图3. 4所示。图3.4 LCD连接电路图35定时器模块定时模块采用肘钟芯片DS1302,可实现三次自由设置浇水起始、终止时间。其DS1302的RST、图3.5 DS1302连接电路图贞脚3.6按键模块按键模块由五个按键开关组成，实现界面的切换，及湿度下限值的调节和定时时间的设置等。其中单片机的Pl. 3、Pl.4、Pl. 5、Pl. 6、P1.7引脚通过上拉电阻分别与Adjust开关、ADD开关、 DEC开关.MODE开关、0K开关连接。其上拉电阻值为1KO按键模块的连接电路图如图3. 6所示。图3.6按键模

41、块连接电路图37雨水检测器模块雨水检测器连接到单片机检测天气是否下雨，若检测板检测到下雨，指示灯亮，产生一个低电平给单片机，控制继电器电路不工作，即不需要浇水；若检测到没有下雨，指示灯不亮，产生一个高电平给单片机，对继电器电路的工作不产生彩响。P3. 3管脚接于是检测器，雨水检测器的硬件模块图如下图3. 7所示。图3.7雨水检測器模块38继电器电路继电器电路如图3. 8所示。Q1为一个PNP三极管，D1为蓝色二极管，RL2为946H-1C-5D继电器。P2.2/A10P2.3/A11P2 4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A1523不24 2527TR3P3.0/RXD

42、P3.KFXDP3.2/INT0P3.3丽7P3.4rro10121314V图3.8继电弄电路10kMMBTASd 410L urRL231F LEOBLUE :TEKtl贞脚在继电器通电的状态下，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与靜触点吸合。在继电器断电的状态下，线圈断电，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中导通和切断的目的。当继电器的开关闭合时，处于一个通路的状态下，电源灯亮，继电器开始工作，系统设备开始浇水

43、。相反，当继电器的开关断开时，处于一个断路的状态下，则继电器不工作，从而系统设备也不工作。4软件设计该系统包括土壤温湿度检测与浇水控制系统、定时器的设置与浇水控制系统两大系统。4.1 土壤温湿度的检测与浇水控制系统土壤温湿度的检测与浇水控制系统用DHTU温湿度传感器，将采集到的土壤温湿度值送入 STC89C52RC单片机，再由其传输到LCD已将显示屏进行显示。通过单片机程序设置的浇水上下限值与传感器采集的温湿度进行比较若湿度低于设定的下限值时，单片机发出一个控制信号，LED蓝灯亮，继电器工作开始浇水；若湿度达到上限值时，单片机发出控制信号，LED蓝灯灭，继电眾停止工作，浇水停止。土壤温

44、湿度检测与浇水控制系统的流程图如图4. 1所示。贞脚图4.1 土壤溫湿度的检测与浇水控制系统流程图4.2定时器的设置与浇水控制系统定时器的设置与浇水控制系统采用时钟芯片DS1302,通过LCD显示当前的日期和时间。进行雨水检测，若是下雨天，则不需要浇水；若没有下雨，将LCD显示的时间与设定的时间进行比较，到达设定时间，单片机发出一个控制信号，LED蓝灯亮，继电器工作开始浇水。定时器的设置与浇水控制系统的流程图如图4. 2所示下。图4.2定时器的设置与浇水控制系统流程图贞脚5安装与调试5.1 土壤温湿度检測与浇水控制系统土壤温湿度检测与浇水控制系统以单片机STC89C52RC为控制核心，通过

45、软件设置达到具体动作实现。土壤的温湿度是由DHT11温湿度传感器检测土壤湿度信息送入单片机，通过单片机的I/O 口把检测到的土壤温湿度值用LCD显示出来。同时，将该值与设定的湿度上下限值相比较若低于下限值，则单片机发出一个控制信号，继电器工作开始浇水。若高于上限值时，单片机再发出一个控制信号控制，继电器停止工作停止浇水。土壤温湿度检测与控制系统由STC89C52RC单片机、DHT11、电位器、LCD显示屏、电阻等组成。DHT11温湿度传感器的DATA与单片机的P2. 3管脚连接，其实物图如图5.1所示。图5. 1 DHT11实物图对于LCD显示屏将D0-D7通过排阻RESPACK8连

46、接到单片机的PO. 0-P0. 7上，RS. R/W、E 与P2.0、P2.1、P2.2连接.其电路图如图5.2所示。贞脚l_ MOieL.十Er4rAi_irzxLS5T24尽匡spa匸 wF2.OZA6P2.2ZA1OPO.O/ADOPO.2/ZMX2PO.3/ZMX3PO.6/M6PO.6ZAD6 PO 77AO75.2 LCD连接电路图LCO11OI-R KX DO Dl UQ LX1 tM 06 A K2 ET口:：00-00-00EHDn 00-00-00图5. 10设置浇水时问25）再按T MODE键会显示Adjust time three的界面，如图5. 10所示。贞脚r 3

47、2T口：00-00-001 EHD- 000000图5.10设置浇水时问36）在LCD显示Adjust time one时，按一下MODE键光标会向右移动一位，光标停留在时上，按下ADD键设置时，按两下光标留在分上，按下ADD键设置分。例如设置浇水的时间段，如图5. 11所示。图5.11浇水时问的设置以此类推，可设置三次浇水时间。7）到达设置时间LED蓝灯亮，继电器工作，开始浇水，设置时间结束后，LED蓝灯灭，继电器停止工作，停止浇水。贞脚总结本次设计的盆花自动浇水系统以电子类的自动浇花器的工作原理为参考，整个盆花自动浇水系统包括土壤温湿度检测与浇水控制系统.定时器设置与浇水控制系统两大

48、系统。土壤温湿度检测与浇水控制系统由温湿度传感器DHT11、LCD显示、浇水驱动电路构成。将DHT11检测到的土壤温湿度值送入STC89C52RC单片机，再由单片机的I/O 口输出到LCD液晶显示屏进行显。同时检测到的湿度值通过与单片机程序设定浇水的上下限值相比较，当传感器检测到的湿度值低于设定的下限值时，单片机输出一个信号，开始浇水，高于设定的上限值时再由单片机输出一个信号，停止浇水。定时器设置与浇水控制系统由时钟芯片DS1302.雨水检测器.LCD显示.浇水控制电路构成。通过LCD显示当前时间，与程序设定定时浇水时间相比较，当时间处在所设置的浇水时间时，雨水检测器若检测到1信号，表示没有下雨，单片机发出控制信号，开始浇水。否则，不需要浇水浇水。这