花园自动浇灌系统的设计

随着时代的进步,人们的生活形态更加自动化、智能化,如何将科技融入生活,如何节省人力提高效率成为现如今热门研究课题。植物是现代人类生活不可或缺的一部分,如何高效又节省人力的照料好这些植被,科技是最重要的一部分,科技参与到植物养殖的过程中,便有

  引言

  当今人们的生活水平伴随社会的发展逐渐上升。在家养花盆栽可以陶冶情操,使人们的生活更加精彩。以此同时,绿植在进行光合作用时会对室内空气有清新作用。让空气中带有植物和花朵的阴离子汇聚量更大,这样就让空气更加清新,有很多的净化空气并且吸收其中的灰尘和二氧化碳花朵数木和绿色植物可以起到很好的效果,对人类的呼吸道有很大的好处,所以现在家家户户都喜欢种植一些花朵和绿色植物来净化空气悲切收到人们的喜欢。
  花朵生长的好不好主要在于花朵和绿色植物浇水的时机和浇水的量起着至关重要的作用。然而,由于工作或出差等原因,人们时常没有时间和精力照料。超过
  80%的花卉生长问题是由灌溉不够及时问题引起的;长期的精心照料花卉植被不是一件轻而易举的事,由于浇水不及时不利于花朵的成长,所以大多数因为美观而养又不能精心照料花卉,十分浪费,花卉没过多久就会枯萎;但如果家里没有绿植,会让人感觉没有活力;绿植花卉不够丰富,又会让家里装点的效果差强人意。
  虽然市场上有自动浇水装置,并且需要花很多钱来购买成本过高,并且一大部分的自动灌溉浇水机也只能按照规定的时间给予植物一次浇水的功能,因此想要做到按时按点的给植物花朵进行灌溉非常的难。到了夜晚有更加便宜实惠的警报系统来报警,像灌溉闹钟一样及时提示浇水。不过这个报警系统有且只有这一个报警功能,需要给植物花卉浇水的话也只能需要人来手动进行工作。当家庭中没有人能为花朵和植物浇水的时候。
  如果报警了没有进行及时浇水,那么它本身应该有的作用也没有得到正常的发挥。所以,我有了一个设计自动进行浇水的想法一个可以自动进行植物灌溉系统的想法,来用于智能化的给予土壤和植物进行滋养,来进行当初设定的自动浇水和自动蓄水功能的实现。让土壤的温湿度处于一个适合植物生长的环境下。

  1绪论

  灌溉自动化对于城市建设、农业发展都是至关重要的,实现灌溉自动化是一个时代的进步,智能的灌溉系统的开发与研究也越来越热门。
  微型喷射系统是最近几年来自国内外使用的最先进的技术研发并组装完成的一款前所未有的花园自动浇水的配套设施。如果想要实现它的主要功能需要使管道的水流来通过,由一个特别定制的喷头当中来喷洒水流依靠一个规定的速度进行水源来传递的系统,在空气当中把水流分裂成小水滴并落到花朵和植物当中附近的地面和终止的粮食蔬菜,来达成一个能够在需要的时间给予浇水的目标。消耗水源的水量比较低对土壤地面的冲击地面也比较小是这个系统所具有的特点,对于种植的层次比较浓密、细腻、轻柔的植被会比较适用。现如今人们的生活水平逐渐提高与越来越快的生活节奏,自有了自动灌溉系统,孕育了一种全新的舒适的园林工艺。轻微喷灌与家庭盆栽相结合,大大改善了灌溉的便捷性。

  1.1花园自动灌溉系统研究的意义及背景

  早在许多年前,外国就已经开始流行起来。大多数家用电子水滴装置都是从国外进口的。它们的高价格相应的也带来了较高的质量。然而,这不适合国内使用。目前,玻璃自动浇水装置在国内外越来越流行。大多数这些类型的脱水机,在
  中国山西和浙江省的制造。具有相对比较低的价格优势,花园自动浇水系统暂时还没有比较实用的电子设备。由于现代社会的经济发展人们的生活水平和消费能力也越来越高,在家中花园东自动浇水系统是一个非常炙手可热的产品由于现代社会的迅速发展和人们的生活节奏也变得越来越快,在工作中需要投入大量的时间照顾植物花朵这件事就变得没时间打理导致植物生长困难,给予植物浇水的问题就显现出来。由此,这种需求很快就被国内市场发掘。目前,像有些小家电生产的厂商大多数集中在东莞,深圳和广西等自动到现在目前为止在市面上可以购买的自动灌溉系统装置主要包括了电子系统子宫灌溉系统和玻璃陶瓷花园自动浇灌系统。
  (1)花园电子自动浇水装置
  通过时间的控制喷洒装置和花园电子自动浇水装置可以统称为自动浇水装置。花园自动浇水喷头(能够为4/7毫米微喷管),水源距离引水装置接头(3,4,5,6,水源分离器)和包含的协助管道(3/5毫米)水源雾化喷管(水源雾化喷管,转圈式喷管,喷管,雾化水源喷管等)。依靠电源的状况,花园电子自动的喷水灭火器可以分类成交流状态自动洒水装置和电池自动洒水装置两种装置,控制器可以日,日,隔日,自动售货机循环水,手动自动双用。
  (2)陶瓷自动化灌溉
  陶瓷自动灌溉浇水机自动浇注装置又称自动化深水机。它是通过本身的物质所表示的物理结构而组成的。依据自动灌溉系统的物理灌溉渗水原理来进行自动化的灌溉使土壤湿润。如果自动喷水的装置处于收集水的状态时,它就会使机器内的持续不断的加大压力,如果发生在处于比较干燥的状态的时候。水流就会自动的从上到下的进行流动到土壤当中,当土壤得到足够的水源进行湿润的时候,那么它就能生成进行堵塞的压力,这会使水减速或停止。不同的器皿有不同的加工过程,效果也不一样。当然,设备内部水流的速度是由土壤的疏松度决定的。电流当今社会电子行业发展迅猛单片机的制造技术和电流的传感器技术都得到了大大的提升,单片机和传感器的使用领域已经从工业和军事的使用拓展到了生活中的各个领域,这些东西就变得和我们的平常生活变得有了紧密的联系。除此之外,全自动化的智能家居的生活方式也越来越容易为人们接受并进行推崇。所以花园自动灌溉系统也是自动化的生活方式中的一部分我相信它会被大家接受并且具有很大的市场和良好的商业前景。

  1.2系统整体结构设计

  本文是在单片机原理基础之上设计一套室内盆栽等植物的自动灌溉体系。主要目的就是研究了土壤内所包含的水分多少和水量的关系,灌溉控制技术与设备系统的软硬件编程。该系统可以监测土壤水分,并及时适当地灌溉作物。自动灌溉系统选用C51语言进行系统编程,主要架构由以下三个部分组成:
  1.2.1核心模块
  核心模块主要依靠STC89C52单片机通过采集土壤的水分含量等数据来实现对主程序的控制。决定花朵和植物的浇水时间可以由单片机的中断程序来控制发起浇水,如果没有浇水的必要,则单片机会自动开始下一轮的勘测。在自动灌溉系统当中含有定时浇水的功能,利用按键来控制浇水的时间,在浇水时段内则单片机可运行浇水流程,如若在非浇水时间段内,则停止浇水。
  1.2.2显示模块
  显示系统选用1602LCD的液晶屏幕,将单片机采集到的土壤水分模拟量切换为数字量并利用单片机进行程序控制,使数据精确的显示在LED液晶显示屏上。
  1.2.3转换模块
  ADC0832被用来作为转换芯片,这款八位分辨率、双通道A/D的转换芯片是由美国的一家导体公司进行制造的。模拟而成的数据转化成具体的数字形式穿过特定的电子线路都是由A/D量转换器来完成,也就是可以应用到花园自动灌溉系统当中硬件检测得到的土壤温度和土壤湿度由系统中的显示电路来测量并转化成数字量。系统整体设计结构如图1.1所示:
花园自动浇灌系统的设计

  2系统硬件电路设计

  2.1单片机最小系统设计

  2.1.1 STC89C52的简介
  单片机STC89C52是一款使用电压较低的并且性能卓越的CMOS8位的微型处理系统,并且拥有4K的字节还可以进行编程修改清楚为只读形式的存储器,像这种控制器一般都叫做微型控制器。单独的芯片可以清楚为只读形式的存储器并且可以擦出多达100次之多。STC公司的工艺密度在同行业中处于领先地位从而达到了非易失去性质的存储器功能制造技术和工业中的标准MCS—51得到的指令集体输出到个个引脚一起处于这款元器件当中运行。因为一个拥有较多功能的八位CPU和拥有闪存功能同时在一个电子芯片上进行结合,STC公司的STC89C52就成为了一个低能耗并且效率十分客观的微型控制器单片机。STC89C52的优点不仅只有这些这款微型控制器为非常多的嵌入式控制系统提供了一种更加灵活而且更加经济实惠的解决方法。
  1.检测系统的主要架构
  检测系统的主要架构使用单片机STC89C52,此单片机为一款八位的微型的单片机处理器RAM,它的存储器数据的内存量为128KB。还包含了二十一个具有特别定制功能的SFR寄存器,内部存储器为3KB快速存储为RAM,内部存储的存储器为64KB也能够寻址内部的和外部的可寻址ROM,存储器为64KB可寻址的芯片外部为RAM,并拥有四个八位的同行的I/0口从属接口进行,所有都是双工不同步的串行形式的接口,并且拥有两个十六数位的定时机器为A的技术机器,并且具有数位的操作功能的布尔处理器还有五位的寻址功能的中间断电源,芯片的振荡器和一个时钟发生器的电路组成为一个双极的中间中断的控制系统,基本框图如图2.1所示:
  图2.1检测系统基本框图
  2.检测系统单片机主要特性
  STC89C52单片机的特点主要可以分为下面几点:与MCS-51可以进行匹配使用、
  闪烁存储器为可编程的字节为4K、1000写、擦循环为它的使用寿命、可以保留的数据时间为十、0Hz-24Hz为全静状态下的工作模式以及能够锁定三级的程序存储。具体为:
  (1)内部的RAM为128X8位
  (2)可编程I/O线为32
  (3)定时器和计数器分别有两个并且规格为16位
  (4)中断源为五个
  (5)串行的通道都为可编程的状态
  (6)闲置模式和掉电的模式功耗类型都为低功耗模式
  (7)时钟电路和单片机之内的振荡器
  3.核心系统单片机的管脚说明
  VCC:供电电压
  GND:接地
  P0口:八位的泄漏极双向I/O端口就是PO的端口,并且能够每秒钟接受
  8TTL栅极的电流。如果当第一次写入到PINP0的时候,那么它就被定义为比较高的阻抗进行输入。那么P0就可以来存储外部的结构和程序的数值。比较低的八位数据位置是他可以被定义的状态。处于编程状态的FASH当中,输入的端口可以应用
  PO的端口用来成为原始的代码来进行。当验证使用FASH来进行验证的时候,原始的数据代码将会有PO端口来进行输出。此时,上拉电阻就必须和外部的PO端口进行连接。
  P1:端口一个比较具有内的向上拉动的电阻的八位双方向的
  I/O端口就是P1的端口,P1的端口缓冲器并且可以接受和输出4TTL的栅极电流。每当P1的引脚写入为1的时候,那么它就被拉的比较高并且可以作为输
  入,P1的端口是比较低的功率和能耗的向下拉,那么这就输出的电流,这就是因为内部的上啦从而引起的现象。如果编程和检查的FLASH,端口P1就被接收为低八位的特定地址。
  P2端口:八位双方向的并且具有内部的向上拉的电阻就是P2的端口I/O端口,4TIL的栅极电流可以输出也可以被P2端口的缓冲器接受。每当P2的引脚写入为1的时候,那么它就被拉的比较高并且可以作为输入,P2的端口是比较低的功率和能耗的向下拉,那么这就输出的电流,这就是因为内部的上啦从而引起的现象。端口P2就输出他的比较特殊的功能的寄存器内容。寄存器的内容比较特殊的时候就交给P2的端口来进行输出当收到的地址信号和控制信号处于高八位并处于闪存和编程的验证期间的时候是处于P2的端口
  P3口:P3的端口引入脚是八个双向的I/O的端口,并且带有内拉的电阻,电流并且可以接收到四个TTL的门电流。如果当P3的端口写入为“1”的时候那么它们就在内部将被拉伸至比较高的点评并使用为输入。那么外部的端口就丢失电阻器,
  ALE/PROG:需要浏览外面的存储器的时候,地址锁存器可以传许电平来使用于锁存的地址的形态的字符。当在快速编辑程序的时间内,这个引脚适用于输入的编辑程序的脉冲。一般情况下可当需要输出正面的脉冲讯号的时候来使用永恒平稳频率的ALE端子来进行输出,六分之一的频率为这项频率的振荡器,它还可以用作外部的传输的脉冲或者使用于设定时间的目的。然而,需要特别注意的是,如果当每次需要使用的存储器作用于外部数据的时间点,需要ALR的输出功能禁止使用,就能够将0设置为SFR8EH的地址、在这个状态的时候仅仅需要ALE在MOVX还有MOVC的指令是ALE指令的时候进行工作。这个时候,那么这个的引脚就被拉的比较高一些。假设微型处理器处于外部的执行状态。
  ALE的时候ALE当中就被禁止使用那么此次的设定就编程无效。
  /PSEN:处于外部的程序的存储器中的门控制信号。当外部的程序存储器被提取的时候,每个处于有效状态的机器的周期就处于两倍的PESN,当外部的数据存储器需要被访问的时间点,就不会出现信号PSEN有效果的就是这两个。
  /EA/VPP:注意存储器的外部程序(000 HH-FFFFH)在这个时间段之内不需要考虑他们内部的程序的存储器当EA保持的状态的时候。需要注意的是,需要用加密的模式一,/EA就会被内部进行锁定处于静止状态来进行重置;当/EA引脚需要保持比较高的状态时候,就需要运用他内部的程序的数据存储器。这款引脚还可以运用在快速的编写程序这款编写程序的电源VPP就应该使用12V的在编写程序的期间之内。
  XTAL1:内部的电路时钟工作和相反方向的震荡放大器输入
  XTAL2:输出相反方向的振荡器。
  4.核心检测系统存储器
  在SCM当中,存储器就会分为程序的存储器ROM还有存储数据的存储器RAM两个存储器可单独寻址。STC89C52MCU这款芯片包含8KB单片机STC89C52是一款使用电压较低的并且性能卓越的CMOS8位的微型处理系统,并且拥有4K的字节还可以进行编程修改清楚。
  为只读形式的存储器,像这种控制器一般都叫做微型控制器。单独的芯片可以清楚为只读形式的存储器并且可以擦出多达100次之多。STC公司的工艺密度在同行业中处于领先地位从而输出到个个引脚的指令来自于失去性质的存储器功能标准为MCS-51的制造即使和工业的标准一起处于这款元器件当中运行。因为一个拥有较多功能的八位CPU和拥有闪存功能同时在一个。
  电子芯片上进行结合,STC公司的STC89C52就成为了一个低能耗并且效率十分客观的微型控制器单片机。为4个部分:芯片上的程序储存、芯片之外的埃默里,数据所在的单片机。存储器为偏外存储器还有内存。要使用在系统当中的微型控制器,也可以说不进行拓展的是相对来说简单的STC89C52的存储器也就有8个闪存程序存储器和256个由微控制器本身提供的数据存储器RAM。STC89C52微控制器的存储空间结构如图2.3所示:
  图2.3为STC89C52微控制器的存储空间结构
  一般情况下单片机的内部程序系统地寄存器都为1K-64K字符,通常情况下都是只读形式的存储器,原因是单片机使用的程序系统,大部分都是专属使用的系统只要开发完成,它的内部软件系统也就确定了,从程序的固定化状态,到只读的存储器模式,如果使用只读模式的存储器,用来为程序存储,切断电源之后传输的数据不会遗失也就达到了提高系统的保护数据的目的,除此之外只读形式的存储器的集成程度非常高,并且价格比较便宜,依靠单片机的内部程序的存储器的形式大有不同,并且可以分为以下几种:
  (1)程序存储器
  STC89C52单片机生产完毕出库的时候单片机中已经具有,存储器的程序。
  FLASH为8KB当需要使用的时候,高电平为5V来匹配/EA引脚,在这个条件的同时恢复位置以后CPU会从单片机ROM内区000H工作单元进行运行指令代码,持续工作到1FFFH部分,假设外部的拓展需要应用程序的储存器ROM,那么CPU将会自行地洞到单片机之外的ROM空间2000H-FFFH运行命令代码。
  (2)数据存储器
  STC89C52单片机制作完成出库时候单片机中已经具有256字节的数据。
  ROM存储器,假设不足以使用,就需要在单片机之外进程空间拓展,极限能够发挥到64KB RAM。
  单片机本身携带的数据存储器RAM结构如图2-4所示,这些字节部分(00H-FFH)它的较低128字符(00H-7FH)部分作为操作人使用区域,高128字节(80H-FFH)部分作为特别功能寄存器SFR区域。
  5.中断系统
  中断系统控制的内部结构
  STC89C52含有的六个中断源分别是TF0、TF1和TF2,/It0(P3.2)、/IT1(P3.3)和T1或RI。这些中断源分中断的优先程度,可以镶嵌进行中断。每一种中断源都附有各自的中断地址,根据对应的入口地址进行停止。
  在当中的标志为其中的六个中断源、需要的条件和名称如下所示:
  It0:由P3.2端口线引入的外部中断0,由低或下降边缘引起;It1:由P3.3端口引起的外部中断1,由低或下降边缘引起;T0:T0全部为零时,计数器或定时器0发生终止;
  T1/RI:串行而发生的I/O中断,当字节完成发送或接收时串行引起的终止
  T2:T2全部充满时,计数器或定时器0发生终止;在本次设计中采用了定时器/计数器0中断,它的中断控制寄存器包括定时器/计数器0、1控制寄存器TCON和中断允许控制寄存器IE。
  51单片机TCON–定时器控制寄存器
  TCON的作用是控制定时器的启、停,标志定时器溢出和中断情况。其中,TF1,
  TR1,TF0和TR0位用于定时器/计数器;IE1,IT1,IE0和IT0位用于中断系统。
  EA:全局中断允许位。EA=0,关闭全部中断;EA=1,打开全局中断控制,在此条件下,由各个中断控制位确定相应中断的打开或关闭。
  ×:无效位。
  ES:串行I/O中断允许位。ES=1,打开串行I/O中断;ES=0,关闭串行
  I/O中断。
  ETl:定时器/计数器1中断允许位。ETl=1,打开T1中断;ETl=O,关闭
  T1中断。
  EXl:外部中断l中断允许位。EXl=1,打开INT1;EXl=0,关闭INT1。
  6.CPU中断处理过程
  响应中断标志着CPU进行中断处理的开始,需要中断服务的行程交给程序来进入到和它当对应的断开向量位置,(RIT1)指令将会得到返回。下面的几种步骤就可以分为中断响应的步骤:
  断点得到保护,下一个将要得到运行指令的地址将要被保存,堆栈上就会被放上这个地址。
  条目中断的时候进行查找,产生的中断都是根据六个中断源而来并且个个都不相同。单片机都会自行进行运作来完成上述的这些工作,不需要程序员并且全部自动完成。具有中断处理功能的程序都会在这六个如后的职位当中进行保存。
  处理的程序执行就会被终止。
  中断被停止以后,在被停止过一段时间之后,程序就会被在此回到起初的位置
  来接着继续运行。
  7.单片机内定时器与计数器
  计数寄存器当中都包含一个零和一的计数器,它事实上就是一个经过累积在加上一计数的寄存器。寄存器将会被计时器和计数器进行共同使用,在同一个工作模式下计数器和计时器才能够共同的进行工作。如果他们不处于同一个工作模式当中那么不管是计数器模式或者计时器模式都不能够进行工作。
  来源不相同的计数脉冲是这两种操作的模式当中最最本质上的区别,当在定时器模式下工作时,定时器是对内部的时钟进行计数,计数到一定数值时,就是可以乘以频率,得到时间。
  计数器是对外部某一事件进行计数,既外部引脚每发生一次变化,讲数器就计数一次。
  2.1.2时钟电路
  分频的双触发器是内部芯片发生器时钟的,它的输入就是振荡器的输出抓鬼太,时钟信号就是被它所生产而来,频率为双倍的FOSC是由振荡器来进行释放的。
  效率被得到提升的目的,利用中断的喜用来设置微型控制器STC89C52,和外设传输数据来使用中断的模式来进行。中断系统的意思是,出现了一些不寻常的或者很少发生的情况,正在进行中的程序就让单片机来进行停止运作,当经过了设定的一段时间之后又来用停止了中断,重新继续原先的程序。
  2.1.3复位电路
  需要电路回到开始的状态就需要复位电路来完成,复位电路的操作原理和计算器有着共同的方式,只是启动原理和手段有所不同。想要把电路回复到开始运行的状态就需要利用复位电路来进行。就像我们使用计算器经过计算以后再次计算需要清零就像计算器的清零功能一样,让它回到空白的状态,以便在此进行运算。
  和计算器清零功能的特点是,但是应用起来有些区别。一种方式是刚刚通电以后马上来劲会恢复状态的运行;第二种方式是在有需求的时候可以用手动复位功能来进行操作;第三种方式是依照运行的电路和运行的程序来自动的运行。通常使用的复位电路结构都很简单只需要电容和电阻进行组合就可以完成目的如果需要在复杂一些的复位电路在增加三极管等元器件和程序来运行。
  2.1.4直流稳压电源的设计
  各项电子技术的成熟和发展,集成技术也慢慢走向成熟,集成化的电路也越来越多其中稳压电路就实现了。其中三端集成稳压器,三个端子在芯片当中引出,公共端输出端和输入端都被接上之后,外接的元器件基本都不需要,限流保护系统也在内部当中、过压保护电路过热保护电路的特点就是方便,并且安全系数很高。
  稳压电路滤波电路,整流电路电源变压器这些部分组成了直流稳压源,整流电路所使用的电压U2是由电源变压器将电网220V的交流电压U1转化而成的。脉动的直流电压U3是由整流电路工作把交流电路的U2进行转化而成。纹波较小的直流电压U4是由脉动直流电压滤除纹波而形成的这些都是滤波电路的工作来完成。稳定的直流电压U5是由于稳压集成快接收到不稳定的直流电压进行转化而成的。
  这次设计当中所选择的电路方案为最基本的三端集成稳压器电路,如图3-3所示。整流滤波后得到的直流输入电压U4接在LM7805输入端和公共端之间,在LM7805的输出端即可得到稳定的+5V输出电压U5。
花园自动浇灌系统的设计

  2.2湿度采集模块

  2.2.1概述
  这次选用的温湿度复合传感器DHT11它拥有校准数字信号传输的功能是由广州的奥松电子有限公司生产的,它的优点有价格便宜并且性能优秀,体积小利于使用接口类型比较简单响应的速度也比较快等等。集众多优点于一身的DHT11,在家用电器和自动控制领域当中有着很高的使用价值。
  2.2.2产品特性
  (1)一体化结构的温湿度传感器对于测量湿度温度能够同时进行。
  (2)传输出的数字信号,需要预先处理的负担也得到了大大的减少。
  (3)I/O口的资源也得到了大大的减少因为是单总线的接受传输模式。不需要额外电器元件元器件的额外部分也得到了节省。
  (4)更加便捷的进行传感器的数据后窜属因为采用了特别的但总数据传输线的模式。
  (5)八位的二进制数是编码方式全部都得到了校准。
  (6)输出的二进制数据为40bit。1Byte是它的湿度证书部分占比,1Byte为小数部分;
  1Byte为温湿度的部分。十六位为湿度的最高。最终的校验和为1Byte。
  (7)稳定性十分优秀,并且功耗非常的低。
  (8)安装引脚数为4,尺寸非常的小,对引脚的闲置很小各种规格的引脚都可以进行交换。
  920%RH到90%RH为温湿度测量的范围;从0℃到50℃为测量的温度范围。
  消费家电类产品,温湿度计等领域温湿度测量计,交用电器类产品和恒湿度操控等都是它的使用范围。
   A/D转换芯片的选用
  转换芯片采用的是ADC0832型芯片,这款八位分辨率的芯片的制造商是出自于一家美国的半导体公司来进行研发和制造的,这款转换芯片石头A/D的双通道。因为它的自身此存比较小,它的匹配性,市场价格比较低所以深深的受到了单片机发烧友的追捧并且还有企业的亲赖,现在在全世界已经有了非常高的普及性可以说是单片机行业的佼佼者。了解并学会操作ADC0832可以让我们更加深入的理解A/D转换器的工作状态和原理,对于我们的学习单片机技术的水平有着非常大的提高和帮助。
  1.ADC芯片
  (1)静态特性
  与时间特性没有关系的特性就是ADC的静态特性,可以分为下面四类:决议、量化误差、全输入范围和动态范围、偏差误差和增益误差。
  (2)ADC芯片动态特性
  高速ADC的动态特性是指交流谐波信号输入的性能指标,这与ADC工作的速度有关。主要技术指标如下:转换时间、采集时间;频率响应;动态积分非线性误差和动态微分非线性误差;信噪比、信噪失真比和有效位数;小信号带宽和全功率带宽
  (3)性能测试
  测试ADC的方法有两种,分别为数字方法和模拟方法。前者采用的测试方法是比较传统的方法,A/D的测试由D/A的信号转换来完成采集到的数字信号进行测试。好处是它很容易理解。
  缺点是许多A/D的采集卡可以包含D/A或者拥有D/A的功能,当A/D测量比较特殊的数据的时候,D/A的功能也会收到干扰。
  2.常用ADC芯片的概述
  特殊定制的电子线路都是通过A/D量转换器来进行的,数字形式的表达都是由数据模拟而成的,电讯好也可以被模拟成数字的值,甚至电流和电压也可以被模拟,并且也可以成为一个非电信号的形态,如压力,温度,湿度,位移,声音等。但在A/D转换之前,A/D需要转换的转换器传输出讯号就一定要需要各式各样的传感器进行转化成为电压的信号。
  3.ADC0832模数转换原理及主要技术指标
  CMOS八条通道单片机ADC0832是被知名的半导体公司研发和生产的公司名称为
  M.National、A/D的转换器也就被八位的依次靠近。如果需要使用八通道或者多条通道的时候单片机的内部拥有开关,只需要八个模拟传输讯号其中的一个来使用A/D的转变。八位的通用A/D的芯片是当今市场和需求最为扁扁的芯片。它的重要特点为下面几种:
  (1)它的传输通道为八个,转换器A/D为八位,IE,分辨率的值也为八位。
  (2)如果需要控制终止和启动的转化他都有这些功能。
  (3)100μs是它的转换时间,500千赫为它的时钟。
  (4)电源为单向正5伏
  (5)零伏到正5伏是它的模拟传输的电压区间,并且可以全部量程进行矫正和不存在零点。
  (6)负四十摄氏度到八十五摄氏度是他的工作状态的温度范围。
  (7)大约十五MW为它的低功耗状态。
  4.内部结构
  当A/D被单片CMOS一次一次逼近为ADC0832。模拟的开关为八个、A/D的转换器和循环逼近是由八位的开关树比较器译码器和地址锁存器所组成的。
  5.工作过程
  在一般的情况下ADC0832和单片机的接头应该使用四条的数据线,依次是CS、CLK、DO、D1。但是因为DO接口和D1接口处于通讯状态下并且没有在同一时间之内有效果并和单片机的接口处于双方向的状态因此在设计电路的时候可以把DO和D1一起共同共联的方法作用在一根数据线上来应用。如果ADC0832停止使用芯片,但是CLK和DO/D1的电平就可以随意使用。如果需要运行A/D转换的时候,就必须优先把CS的应用接口处置于低电平还要持续全部转换完毕需要一直保持一个电平处于比较低的状态才行,当处于这个状态之下转换就可以进行了,并且从处理器往芯片时钟发送CLK发送脉冲的时钟,DO/D1的接口就用D1接口来发送通道功能的挑选的数据信号,需要从第一个时钟脉冲的下降以前D1接口一定要使用高电平来作为开始的信号。
  需要转换的数据发送A/D的转换以后就会得到数据可以第一时间传输到微型的控制器进行处理。发送数据的主要问题就是怎样决定A/D形式转换的完成,只能在确定结束以后才可以正常发送数据,也就能够完成应用下面的方法。

  软件调试

  软件的调试主要按照以下三步进行:
  第一步:创建源程序。依靠开发计算机系统的编辑软件,按照格式所要求的、语法所规定的、将开发系统当中输入源程序,并在磁盘当中进行保存。
  第二步:计算机中,编译源程序,此源程序为KILE软件对第一步进行输入的源程序,目标代码变换成可执行的状态,若发现带有语法错误的源程序,那么就把错误显示出来,进行修改之前先返回到第一步,再次运行,持续到纠正全部的语法错误为止。
  第三步:调试在线状态。程序无联系的系统和硬件,调试可以借助在线的方法,若出现错误的逻辑问题,修改之前先返回到第一步,保持到全部的逻辑都被纠
  正结束。程序和系统硬件有紧密相关的来说,也就要同时进行调试软件和硬件。cpu被烧入程序,系统插入cpu。第一时间排出故障的硬件,修改发现错误逻辑的程序,逻辑问题也就得到解决。

  硬件调试

  第一步:在系统未上电的时候,对线路进行检查并查看线路的连接正确与否,将元器件的型号进行核对、是否符合规定的安装要求和规格要求,电源系统的排查应该重点注意,避免短路和级性错误发生在电源上,仔细排查短路或者和其他信号的短路是否存在于系统总监之中。
  第二步:经过调试的第一步,对系统调试只是进行的初调,一些明显的故障和问题可以被排除出去,然而故障的硬件依靠联合调试软件和硬件进行排除。软件和硬件的调试排查时一定要共同进行的,调试软件的时候可以发现并且还能够纠正硬件的错误。

  显示调试

  人机界面最主要的部分就是液晶显示器,在我们读取数据的时候可以更加清晰明了,当调试显示模块的时候出现不能正常显示的情况时,就会出现显示不同的字符和汉字,有两行LCD1602,最多显示15个字符在每行当中,因为地址分配有误,在编程软件的时候,就会无法显示汉字的部分。检查过后问题被发现,将会重新把地址进行分配,正确的部分就会被显示出来。

  警报调试

  声音报警电路被运用在了本次设计的电路当中。当超过限制的湿度的数值,声音都会由蜂鸣器进行输出,软件程序当中都已经被写入了。控制信号在被加上以后,超过限制的湿度数值,蜂鸣器将不会输出声音。就不会有控制信号从蜂鸣器的控制端口输出。经过排查后发现程序当中的蜂鸣器的控制端口出现了错误的设置,经过修改以后就可以让蜂鸣器可以进行工作正常的状态。

  结论

  基于电子浇灌装置的工作原理,设计了盆花自动浇灌系统。采用温湿度采集电路和单片机控制技术,构建了温湿度数据采集与控制系统。然后利用数字电路控制自动供水系统,提供及时的浇水系统。整个花园自动浇灌系统盘那个其中包当中也包含了需要测量的土壤的自身温度还需要测量土壤中的土壤干湿度并需要采集其中的信息显示出来最终的结果,电路用来手机土壤的温度数值并且达到显示的目的,单片机在检验土壤自身的温度和湿度的数值以后在进入单片机STC89C52当中,接下来在利用单片机I/O端口将数据传输到LED屏幕进行数值的显示。在此同时,显示出来的干湿度数值在对于植物花卉来说也具有一些可以参考的价值。
  花园自动灌溉系统设计为了打扰无需人工亲自动手进行土壤的干湿度测量从而达到科学的自动进行浇水,主要使用单片机的程序设定来决定浇水数量的大小,并且在温度计测量土壤温度以后得出的数值传输到MCU当中时再将土壤的数值进行比较,如果传感器经过测量和检查得到的干湿度比较低时。在当初设定干湿度数值的饱和量以下的时候,那么就由单片机传输出运行的信号并且启动自动上水的功能。
  在当初设定干湿度数值的饱和量以上的时候,那么就由单片机传输出停止的信号就终止浇水的功能;需要人亲自操作的部分就交给单片机来完成进行数字的控制并且读取。每天都通过实时的时间来运行和计时,需要安排特定的时间进行浇水的时候就让软件的程序来设定完成达到定时浇水的目的。使用按键形式的开关来设定实时的时间和需要浇水的时间。公使用阴极的公共数码管来进行数值的显示,当设定的时间处于自动浇水时间当中的时候,那么单片机就会传输出来需要进行下一步控制的讯号并且开始为机器提供水源。当设定的时间不处于自动浇水时间当中的时候,那么单片机就会传输出来需要进行下一步控制的讯号并停止为机器停止浇水。
  我选择的这个课题让我进一步熟悉了一些组件的功能和特性让我对所学知识有了更深刻的理解,了解了需要什么样的功能选择什么样的组建从而达到最理想的状态。并且通过这次设计也让我真真正正的亲自动手动脑投入到了控制系统的设计当中。即使它只是人们平时生活里的一个很小很小的自动控制系统,但是他是第一个我自己亲力亲为的去设计构思让我明白了如果要设计控制系统应该重点的注意哪些问题。比如实用不使用,使用起来是否方便,还有就是环境适应性是否适用于各种环境,造价是不是高是否经济实惠让很多人都可以普及使用,是否便于安装等。

  致谢

  我的毕业设计是通过李琳老师的帮助和一次一次教导中完成的。她对于科学的态度是十分严肃的,她对于学术的精神是十分严谨认真的,但在私下里没有老师的架子我们就像朋友一样即是老师也是朋友,李琳老师的这种工作态度和生活精神深深的感染着我。从最开始确定毕业设计题目,到后来确认题目一步一步去做遇到困难解决困难到后期渐渐完成,李琳老师和其他老师都在源源不断的给予我帮助和细心不厌其烦的指导在我没有自信可以完成的时候给予我支持。我选择了这个课题以后在整个从开始到完成的过程中,我碰到了很多很多的艰难险阻。我受到了他们的很多照顾并且帮助我解决遇到的难题,在我想要放弃的时候让我再次建立了自信继续向前学习。在这段时间里面,我的设计当中很有有重要意义修改的地方都是老师给我提出的意见,而使我的设计规范性和严谨性得到了大大的提高。在这里我想要对李琳老师表示我最衷心的感谢和敬意没有李琳老师的教导就没有我这项设计能够顺利的进行。
  在快要完成我毕业设计的时候,我的内心久久不能平静下来,从毕业设计的开始一直到毕业设计的逐渐崭露头角,有那么多尊敬的老师同学和朋友都给予了我莫大的帮助,在这里大家都不要推辞请一定要接受我最真诚最真挚的感谢之意!在这转瞬即逝几年大学生活以来我的同学们和室友们对我都非常的关心和照顾,他们带给我许许多多美好的回忆和快乐的时光。我会永远把这些和他们共同度过的日子深深的记在心中。还要感谢在背后默默付出和对我学习支持的家人。他们教导我指点我帮助我协助我认真细心的为我的毕业设计上画了功不可没浓重的一笔。我想在这里再次对我求学期间陪伴我的左右老师们表示感谢和敬意!
  乘风破浪潮头立,扬帆起航正当时。大学生涯的结束也将是人生下一段旅程的新开始,我将不负师恩,继续前行,昨天我以母校为荣,明天让母校以我为荣。

  参考文献

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