基于AT89C52的土壤濕度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要摘要土壤的濕度對(duì)于農(nóng)作物的生長(zhǎng)來(lái)說(shuō)是很重要的，它影響著植物的生長(zhǎng)發(fā)育，合理有效地灌溉對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)是非常有利的。同時(shí)，也能夠更加有效地使用缺乏的水資源。因此，我們需要測(cè)量土壤的濕度，并對(duì)其采取措施進(jìn)行控制，使農(nóng)作物生長(zhǎng)在適宜的環(huán)境中。利用單片機(jī)來(lái)控制土壤的濕度方便、靈活，從根本上提高了濕度測(cè)控系統(tǒng)的性能。本論文以單片機(jī)AT89C52為核心，結(jié)合其他電子電路技術(shù)，設(shè)計(jì)出一種水平較高的土壤測(cè)量系統(tǒng)。設(shè)計(jì)中利用濕度傳感器SHT11進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后將數(shù)據(jù)送入單片機(jī)處理，實(shí)現(xiàn)濕度顯示、聲光報(bào)警、與上位機(jī)通訊等功能，SHT11功耗低、體積小、可靠性高。本土壤濕度測(cè)量系統(tǒng)操作便捷，精確度高且顯示直觀，用在農(nóng)業(yè)中可以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，給社會(huì)帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)效益，具有廣闊的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，土壤測(cè)量系統(tǒng)，濕度傳感器AbstractAbstractSoil moisture for the crops is very important, it affects plant growth and development, reasonable and effective irrigation on crop growth is very favorable. It can be more effectively to use water resources. Therefore, we need to measure soil moisture, and take measures to control the growth of crops in a suitable environment. Use microcontroller to control the soil moisture is convenient, flexible and fundamentally, and enhance the performance of the humidity measurement and control system.AT89C52, the paper as the core, in combination with other electronic circuits, design a high level of soil measurement system. Humidity Sensor SHT11 data collection design, low power consumption, system of small, high reliability, and then the data into the microcontroller processing to achieve the humidity display, audible alarm, and PC communication. The soil moisture measurement system is easy to operate, high precision and intuitive display, used in agriculture can increase crop yield and bring greater economic benefits to society, and has broad prospects for development.Keywords: microcontroller, soil measurement system, humidity sensor目錄目錄摘要IAbstractII目錄III第1章 緒論11.1 論文研究的來(lái)源11.2 論文研究的目的和意義11.3 近幾年國(guó)內(nèi)外研究狀況11.4 本設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容2第2章 土壤濕度測(cè)量系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)32.1 土壤濕度測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和指標(biāo)32.2 土壤濕度測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理32.3 傳感器的選型42.3.1 傳感器選用需考慮的因素42.3.2 單片智能化濕度傳感器52.4 濕度傳感器SHT1152.4.1 SHT11工作原理6第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)103.1 單片機(jī)介紹103.1.1 AT89C52簡(jiǎn)介103.1.2外部引腳說(shuō)明11單片機(jī)AT89C52的引腳圖如圖3-2所示。113.2單片機(jī)的時(shí)鐘和復(fù)位電路143.2.1時(shí)鐘電路143.2.2復(fù)位電路143.3 電源電路143.4 顯示電路153.4.1 1602液晶顯示153.4.2 1602LCD的控制器接口說(shuō)明173.4.3 1602LCD液晶顯示的指令183.5 鍵盤接口電路193.5.1 獨(dú)立式鍵盤203.5.2 行列式鍵盤203.6 報(bào)警電路203.7 無(wú)線通信電路213.7.1 PTR2000介紹213.7.2 通信接口電路22第4章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)254.1 主程序流程圖254.2 初始化子程序264.3 鍵盤子程序274.4 濕度程序流程圖284.5 顯示子程序294.6 通信流程圖30總結(jié)31參考文獻(xiàn)32致謝33附錄一34附錄二35附錄三36第1章 緒論第1章 緒論1.1 論文研究的來(lái)源土壤的濕度對(duì)農(nóng)作物的影響非常大，若土壤中的水過多，就會(huì)使土壤中的氧氣減少，農(nóng)作物的根部就很難正常呼吸；而如果土壤濕度過低，農(nóng)作物所需要的水分就得不到滿足。這兩種情況都會(huì)嚴(yán)重影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育，使農(nóng)作物產(chǎn)量降低。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)越來(lái)越重視農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，對(duì)農(nóng)作物的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)并控制是非常重要的，而濕度是其中最基本的參數(shù)之一，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)是對(duì)環(huán)境參數(shù)的測(cè)控。經(jīng)過分析所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，再根據(jù)農(nóng)作物生長(zhǎng)的規(guī)律，采取有效措施控制植物生長(zhǎng)的環(huán)境條件，才能培育出高產(chǎn)量、高質(zhì)量的農(nóng)作物。1.2 論文研究的目的和意義傳統(tǒng)的檢測(cè)方法中，人們使用濕度計(jì)來(lái)獲取土壤的濕度值。然而濕度計(jì)精度低，再加上人們讀數(shù)時(shí)的誤差，使得傳統(tǒng)的濕度檢測(cè)任務(wù)繁瑣、精度低、速度很慢，并且增加了檢測(cè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。隨著科技的進(jìn)步，出現(xiàn)了由傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器和報(bào)警器構(gòu)成的濕度測(cè)量裝置，在一定程度上提高了測(cè)量的精度和檢測(cè)的速度。但是，因?yàn)槭褂玫臐穸葌鞲衅鞑粔蜢`敏，并且有時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)、漏報(bào)的情況，使得測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用起來(lái)達(dá)不到人們的要求，導(dǎo)致生產(chǎn)損失?，F(xiàn)如今，伴隨計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用以及單片機(jī)的越來(lái)越強(qiáng)大的功能，使得監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有越來(lái)越高的穩(wěn)定性和精確性。因此以單片機(jī)為核心，配合其他電子電路的土壤測(cè)量裝置方便靈活、穩(wěn)定性高、測(cè)量精確度高，對(duì)提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量具有重大意義。1.3 近幾年國(guó)內(nèi)外研究狀況18世紀(jì)人們就已經(jīng)發(fā)明出了干濕球濕度計(jì)，它的精確度取決于濕球濕度計(jì)和干球濕度計(jì)自身的精度。干濕球濕度計(jì)的精確度僅僅為5%-7%RH，但是干濕球濕度計(jì)在使用過程中不會(huì)出現(xiàn)精度值降低和老化的現(xiàn)象。后來(lái)，測(cè)量相對(duì)濕度的滴水法出現(xiàn)。最近幾十年，電子濕度傳感器快速發(fā)展，它的測(cè)量準(zhǔn)確度能夠達(dá)到2%-3%RH?，F(xiàn)在，電子式濕度傳感器應(yīng)用廣泛，它具有誤差小、精確度高等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)如今，國(guó)內(nèi)外在研究濕度傳感器方面取得了巨大的進(jìn)步，制作電子芯片技術(shù)大幅度提高，芯片日益微型化、集成化。濕度傳感器從原來(lái)的濕敏元件逐漸朝多參數(shù)檢測(cè)智能化的方向發(fā)展，這必將使?jié)穸缺O(jiān)測(cè)技術(shù)邁向新的臺(tái)階。1.4 本設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容1. 對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和整體思路規(guī)劃。2. 以單片機(jī)為核心，進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)和改進(jìn)，完成整個(gè)土壤測(cè)量系統(tǒng)的功能。硬件電路有信號(hào)采集電路、報(bào)警電路、顯示電路、鍵盤電路、無(wú)線通信電路。3.土壤濕度檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。根據(jù)軟件功能的實(shí)現(xiàn)，基本分為主程序、初始化子程序、濕度報(bào)警子程序、無(wú)線通信子程序。程序編寫時(shí)，加上了文字注釋，方便以后維護(hù)和改進(jìn)。 -47-第2章 土壤濕度測(cè)量系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)第2章 土壤濕度測(cè)量系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)2.1 土壤濕度測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和指標(biāo)1. 利用濕度傳感器對(duì)土壤的濕度采集數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)濕度的實(shí)時(shí)測(cè)量和顯示，檢測(cè)范圍1%-99%RH。2. 能夠依據(jù)氣候等影響測(cè)量條件的變化改變報(bào)警限值的設(shè)置。3. ATMEL公司的AT89C52單片機(jī)，理解它的功能與特性，能夠?qū)穸葘?shí)現(xiàn)智能化控制。4. 設(shè)計(jì)報(bào)警系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、鍵盤系統(tǒng)和無(wú)線通信系統(tǒng)。在土壤濕度測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其基本能力的同時(shí)，還應(yīng)確保裝置的穩(wěn)定性、精確性、可靠性、低功耗以及經(jīng)濟(jì)性。2.2 土壤濕度測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理土壤濕度測(cè)量系統(tǒng)是能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量土壤的濕度參數(shù)，并具有報(bào)警功能的儀器。系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C52為核心，采用SHT11濕度傳感器采集土壤濕度參數(shù)信息，配合其它外圍電路共同實(shí)現(xiàn)土壤濕度測(cè)量及報(bào)警功能。該系統(tǒng)的基本組成部分包括濕度傳感器、信號(hào)采集電路、顯示電路、報(bào)警電路、按鍵電路、無(wú)線通信電路。系統(tǒng)要求穩(wěn)定性高、精度高、可靠性高、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，其結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。復(fù)位電路LCD顯示無(wú)線發(fā)送AT89C52單片機(jī)濕度傳感器上位機(jī)無(wú)線接收鍵盤輸入報(bào)警電路圖2-1 土壤測(cè)量系統(tǒng)原理框圖通過濕度傳感器實(shí)現(xiàn)濕度的數(shù)據(jù)采集，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的數(shù)字化。系統(tǒng)顯示參數(shù)的上限值與下限值經(jīng)鍵盤輸入，如果檢測(cè)量的信號(hào)值不在上下限區(qū)間內(nèi)，系統(tǒng)就會(huì)啟動(dòng)報(bào)警電路。為了方便檢測(cè)，使測(cè)量人員能夠直觀地知道土壤中的濕度值，可以把濕度值通過LCD顯示出來(lái)，并通過無(wú)線通信的方式，將所測(cè)得的濕度值傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。其中，復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)AT89C52單片機(jī)的復(fù)位。2.3 傳感器的選型濕度傳感器是土壤濕度測(cè)量系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)，負(fù)責(zé)采集濕度信號(hào)，根據(jù)這些有關(guān)的濕度信號(hào)就可以知道土壤中濕度的相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)報(bào)警功能。濕度傳感器作為獲取土壤濕度信息的手段，是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件之一，可靠、精確的濕度傳感器決定了獲取的濕度信息的準(zhǔn)確性。2.3.1 傳感器選用需考慮的因素制作工藝、結(jié)構(gòu)和使用材料不同，它的技術(shù)指標(biāo)和使用性能就會(huì)有差異，所以在選擇濕度傳感器時(shí)，需要考慮不同的因素。1. 測(cè)量精度測(cè)量精度是傳感器的一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)。對(duì)于傳感器來(lái)說(shuō)，每提升一個(gè)百分點(diǎn)就是提升一個(gè)高度，有時(shí)甚至是提升到一個(gè)更高的檔次。不同精度的傳感器，制作它們的成本差異非常大，價(jià)格也差別很大。制造商對(duì)于濕度傳感器的精確度通常是分段給出的。例如，在一定溫度下（例如25）的精度值，高溫階段（即80-100%RH）是4%RH，而中低溫度階段（即0-80%RH）是2%RH。假設(shè)在不一樣的溫度下，使用同一濕度傳感器，就需要考慮溫漂對(duì)濕度傳感器示值產(chǎn)生的影響。每變化0.1的溫度，將產(chǎn)生濕度誤差0.5%RH。溫度的變化使得濕度漂移不定，如果不能保證環(huán)境的溫度恒定，就要求測(cè)量精度過高是不對(duì)的。因此溫濕度集于一體的傳感器被廣泛應(yīng)用。2. 測(cè)量范圍現(xiàn)今的社會(huì)是信息的時(shí)代，傳感器技術(shù)同自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)緊緊相結(jié)合。測(cè)量的最終目的是控制，適用范圍是控制范圍和測(cè)量范圍的全稱，因此研究溫度和濕度測(cè)量控制時(shí)，全濕程測(cè)量是不必要的。3. 溫漂和時(shí)漂因?yàn)闈穸葌鞲衅饕欢〞?huì)接觸空氣里的水汽，不可以密封，所以傳感器幾乎全部都存在溫漂和時(shí)漂的問題，因此這就導(dǎo)致了濕度傳感器有限的壽命和穩(wěn)定性。使用環(huán)境的溫度變化的范圍是在選擇濕度傳感器時(shí)需要考慮的，要考慮在指定溫度下所選擇的濕度傳感器能不能正常運(yùn)作，濕度傳感器的溫漂是不是超過了設(shè)計(jì)目標(biāo)。4. 其他注意的事項(xiàng)因?yàn)闈穸葌鞲衅魇遣幻芊獾?，所以為確保測(cè)量時(shí)的穩(wěn)定性和精確度，應(yīng)盡可能的避免在含有有機(jī)溶劑、堿性和酸性的環(huán)境中使用。除此之外，也不能把濕度傳感器置于粉塵很大的場(chǎng)所中使用，還不能把濕度傳感器置于空氣不流通（如離墻壁太近）的地方使用，以確保所測(cè)環(huán)境的濕度能被正確顯示出來(lái)。在應(yīng)用濕度傳感器時(shí)，要提供符合其精度的適宜的電源，因?yàn)橛行﹤鞲衅饕蠛芨叩碾娫?，否則會(huì)對(duì)測(cè)量精度產(chǎn)生影響。2.3.2 單片智能化濕度傳感器SHT11、SHT15型單片智能化溫濕度傳感器是瑞士森斯瑞（sensirion）公司在2002年研制出的兩種小型、自校準(zhǔn)、高精度、多功能的智能傳感器，它的外形尺寸7.5mm5mm2.5mm。出廠之前，研究人員都在非常精密的濕度室里對(duì)每一個(gè)濕度傳感器做了精確的校準(zhǔn)，校準(zhǔn)的系數(shù)編寫成對(duì)應(yīng)的程序存進(jìn)校準(zhǔn)存儲(chǔ)器里，使得在進(jìn)行測(cè)量時(shí)可以自動(dòng)校準(zhǔn)相對(duì)濕度。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)智能化濕度傳感器SHT11，它功耗低、體系小、可靠性高。2.4 濕度傳感器SHT11SHT11是瑞士森斯瑞公司研制的一款多功能智能化濕度傳感器，廣泛應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測(cè)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。其主要性能特點(diǎn)如下：（1）采用CMOSENS專利技術(shù)研制成的高精度智能化傳感器系統(tǒng)，特點(diǎn)是把傳感器技術(shù)和半導(dǎo)體芯片CMOS融合。（2）將溫濕度感測(cè)、信號(hào)放大調(diào)理、模數(shù)轉(zhuǎn)換和I2C總線接口集成在一個(gè)芯片上。（3）SHT11屬于單片且多用途的智能化傳感器，芯片中既含有微型相對(duì)濕度傳感器；還含有兩線串行接口和14位A/D轉(zhuǎn)換器，能夠輸出校準(zhǔn)的相對(duì)濕度值，適于配合各式單片機(jī)組成相對(duì)濕度測(cè)量系統(tǒng)。（4）默認(rèn)的相對(duì)濕度分辨力為12位，可以通過改變寄存器狀態(tài)來(lái)降低其分辨力，以降低芯片功耗。（5）超小型器件（長(zhǎng)寬高為7.5mm5mm2.5mm），可以表面貼裝。（6）電流的消耗很低，測(cè)量階段的電流是550A，工作的平均電流是28A，上電復(fù)位時(shí)默認(rèn)做休眠，電流僅為0.3A。（7）產(chǎn)品保證100%的互換性，抗干擾能力強(qiáng)，響應(yīng)快，外圍電路比較簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)低電壓檢測(cè)的功能。2.4.1 SHT11工作原理SHT11濕度傳感器的引腳如圖2-2所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2-3所示，主要由溫濕度傳感器、放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、兩線串行口、RAM、E2PROM、低電壓檢測(cè)電路、狀態(tài)存儲(chǔ)器、控制器、循環(huán)冗余校驗(yàn)碼寄存器（CRC）構(gòu)成。GND1DATA2SCK3VDD4NC5NC6NC7NC8SHT11圖2-2 SHT11濕度傳感器引腳圖校準(zhǔn)存儲(chǔ)器EEPROM相對(duì)濕度傳感器溫度傳感器SCKDATADATAGNDVDDVDD放大器兩兩串行接口控制單元14位A/D轉(zhuǎn)換器CRC寄存器低電壓檢測(cè)電路狀態(tài)寄存器隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM圖2-3 SHT11濕度傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖引腳功能：VDD和GND：電源和接地引腳，供電的電壓范圍為2.4V2.5V。DATA：串行數(shù)據(jù)輸入/輸出。SCK：串行時(shí)鐘輸入，用在SHT11與微處理器的通信同步。SHT11測(cè)量濕度的原理為濕度傳感器采集濕度信號(hào)，經(jīng)放大器放大，再送進(jìn)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換、校準(zhǔn)和糾錯(cuò)，最后由兩線串行口把相對(duì)的濕度值傳送給微控制C（即主機(jī)），然后再通過C實(shí)現(xiàn)非線性補(bǔ)償與溫度補(bǔ)償。1. SHT11的補(bǔ)償(1) 非線性補(bǔ)償SHT11輸出的是相對(duì)濕度值（N），而我們想要的被測(cè)相對(duì)濕度（RH）需要經(jīng)過對(duì)讀數(shù)值的非線性補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償。N與RH呈現(xiàn)非線性的關(guān)系，可利用以下公式補(bǔ)償非線性：RH=(C1+C2N+C3N2)%，其中C1、C2和C3是線性補(bǔ)償?shù)南禂?shù)，所取值如表2-1。表2-1 濕度轉(zhuǎn)換系數(shù)NC1C2C312bit-40.0405-2.810-68bit-40.648-7.210-4 (2) 溫度補(bǔ)償因?yàn)闇囟葘?duì)濕度的測(cè)量有非常大的影響，所以當(dāng)測(cè)量環(huán)境的溫度不是25時(shí)，應(yīng)該對(duì)溫度傳感器采取溫度補(bǔ)償。公式為：RHT=(T-25)(t1+t2N)%+RH，其中，t1和t2是溫度補(bǔ)償系數(shù)，取值如表2-2；T為測(cè)量相對(duì)濕度時(shí)環(huán)境的溫度。表2-2 溫度補(bǔ)償系數(shù)Nt1t212bit0.010.000088bit0.010.001282. 兩線串行接口兩線串行接口包括串行數(shù)據(jù)線（即DATA）及串行時(shí)鐘線（SCK）。主機(jī)發(fā)出的串行時(shí)鐘信號(hào)由SCK接收，作用是保持SHT11和主機(jī)同步。DATA是三態(tài)輸出端，不使用的時(shí)候?yàn)楦咦钁B(tài)，它既能輸入測(cè)量數(shù)據(jù)，又能輸出數(shù)據(jù)。當(dāng)SCK處在上升沿并且DATA下降沿已經(jīng)過去的時(shí)候，數(shù)據(jù)才能得到更新。為保證數(shù)據(jù)信號(hào)的高電平，需要把一上拉電阻接在VDD和數(shù)據(jù)線之間。通常，單片機(jī)I/O接口電路中已經(jīng)有此上拉電阻。3. 測(cè)量過程上電之后過去10毫秒SHT11就會(huì)處于休眠模式，傳送命令不能在休眠模式之前。發(fā)出測(cè)量相對(duì)濕度的命令（即00000101）之后，芯片休眠結(jié)束，此時(shí)主機(jī)啟動(dòng)SCK直到測(cè)量完成。對(duì)于14位、12位、8位的測(cè)量的時(shí)間分別是210ms、55ms以及11ms，然后把數(shù)據(jù)線拉為低電平，此時(shí)主機(jī)再次重新開啟SCK，傳送一個(gè)循環(huán)冗余校驗(yàn)碼數(shù)據(jù)字節(jié)和兩個(gè)測(cè)量的數(shù)據(jù)的字節(jié)。主機(jī)一定要把數(shù)據(jù)線DATA拉為低電平，每一個(gè)字節(jié)才可以通過主機(jī)發(fā)出應(yīng)答的信號(hào)。數(shù)據(jù)的傳送順序從最高位（MSB）到最低位（LSB）。SHT11與單片機(jī)的連接如圖2-4所示。圖2-4 SHT11與單片機(jī)的連接如圖第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)第3章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)介紹單片機(jī)是濕度測(cè)量系統(tǒng)的核心，用來(lái)接收土壤濕度信號(hào)并進(jìn)行處理，然后啟動(dòng)報(bào)警，并將信號(hào)通過無(wú)線通信傳給上位機(jī)，這些功能的實(shí)現(xiàn)，要求單片機(jī)的運(yùn)算速度快，能使用戶和檢測(cè)人員及時(shí)知道土壤濕度，并作出相關(guān)處理。在滿足以上功能的同時(shí)，還要考慮單片機(jī)的價(jià)格以及體積，使得在確保土壤濕度測(cè)量系統(tǒng)的抗干擾性、可靠性和準(zhǔn)確性的同時(shí)，可以減小體積，不提高成本?，F(xiàn)今單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，在眾多的單片機(jī)中，MCS系列單片機(jī)擁有著強(qiáng)大處理功能的中央處理器，中央處理器集成了易操作的專用寄存器。MCS系列單片機(jī)以它的高性價(jià)比和優(yōu)越的性能，迅速占領(lǐng)了國(guó)內(nèi)單片機(jī)的各個(gè)應(yīng)用市場(chǎng)。其中，AT89C52單片機(jī)具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用、I/O口多、程序空間大等優(yōu)點(diǎn)。3.1.1 AT89C52簡(jiǎn)介AT89C52的性能參數(shù)如下：（1）與MCS-51完全兼容；（2）8KB可擦寫次數(shù)1000次的Flash存儲(chǔ)器；（3）內(nèi)含256字節(jié)的RAM；（4）三級(jí)程序鎖定位；（5）3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器； （6）1個(gè)全雙工可編程串行通信接口；（7）32根可編程I/O線； （8）8個(gè)中斷源，6個(gè)中斷矢量，2級(jí)優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)；（9）兩種低功耗工作方式 ，掉電方式和空閑方式；（10）靜態(tài)邏輯操作：0HZ24MHZ；外時(shí)鐘源外部事件計(jì)數(shù)振蕩器和時(shí)鐘電路程序存儲(chǔ)器（4KB）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（128字節(jié)）兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器CPU內(nèi)部總線總線擴(kuò)展 控制器并行可編程I/O口可編程串行口中斷控制內(nèi)部中斷外部中斷 擴(kuò)展控制 P0 P1 P2 P3 RXD TXD圖3-1 AT89C52單片機(jī)的基本組成3.1.2外部引腳說(shuō)明單片機(jī)AT89C52的引腳圖如圖3-2所示。VCC：電源電壓輸入引腳。GND：電源地。XTAL1:片內(nèi)振蕩器反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生線路的輸入端。XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。P0口：8位、漏極開路的雙向I/O口。編程時(shí)，可以用來(lái)接收指令代碼字節(jié)，當(dāng)程序校驗(yàn)時(shí)，可以輸出指令字節(jié)。在使用片外存儲(chǔ)器及外擴(kuò)I/O口時(shí)，P0口是低字節(jié)地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線。P0口也可以作為通用I/O口使用，這時(shí)需要加上拉電阻，變成準(zhǔn)雙向口。P0口可以啟動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載。 P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119GND20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE30EA31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC40AT89C52圖3-2 單片機(jī)AT89C52的引腳圖P1口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，含有內(nèi)部上拉電阻。用作輸入時(shí)，輸出鎖存器必須置1。編程和程序校驗(yàn)時(shí)，用作輸入低8位地址。P1口可以啟動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。P1.0和P1.1可提供第二功能，如表3-1所示。表3-1 P1.0和P1.1的第二功能引腳第二功能P1.0T2 定時(shí)器2外部時(shí)間輸入P1.1T2EX 定時(shí)器2技術(shù)方向的控制端；定時(shí)器2的重裝/捕捉觸發(fā)器的輸入端P2口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，含有內(nèi)部上拉電阻。P2口也可以作為通用I/O口使用.用作輸入的時(shí)候，輸出鎖存器必須置1。編程和程序校驗(yàn)時(shí)，可以接收高字節(jié)的地址和一些控制信號(hào)。使用外擴(kuò)I/O口或片外存儲(chǔ)器時(shí)，輸出高8位地址。P2口可以啟動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。P3口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，含有內(nèi)部上拉電阻。P3口可以作為通用I/O口使用.用作輸入的時(shí)候，輸出鎖存器必須置1。編程和程序校驗(yàn)時(shí)，接收某些控制信號(hào)。P3口可以啟動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。P3口也可提供第二功能，如表3-2所示。表3-2 P3口的第二功能引腳第二功能P3.0RXD 串行數(shù)據(jù)的接收P3.1TXD 串行數(shù)據(jù)的發(fā)送P3.2 外部中斷0請(qǐng)求輸入端P3.3 外部中斷1請(qǐng)求輸入端P3.4T0 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)脈沖輸入端P3.5T1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)脈沖輸入端P3.6 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及I/O口寫選通信號(hào)輸出端P3.7 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及I/O口讀選通信號(hào)輸出端RST：上電復(fù)位端。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時(shí)，RST腳要保持2個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)晶振周期）的高電平，將器件復(fù)位。：片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，低電平時(shí)有效。當(dāng)訪問外部RAM時(shí)，此引腳無(wú)效。片外程序存儲(chǔ)器取指期間，有效的時(shí)候，程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容被送入P0口。/VPP：外部程序存儲(chǔ)器允許訪問信號(hào)EA。接VCC時(shí)，從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開始，并可延續(xù)到外部程序存儲(chǔ)器對(duì)ROM進(jìn)行讀操作。接地時(shí)，限定在外部程序存儲(chǔ)器對(duì)ROM進(jìn)行讀操作，地址:0000HFFFFH。程序校驗(yàn)時(shí)，可以接VCC，編程時(shí)，可以編程電壓。ALE/：ALE為低字節(jié)地址鎖存信號(hào)。系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，P0口輸出的低8位地址被ALE的下降沿鎖存在外接的地址鎖存器里，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和低字節(jié)地址的分時(shí)傳送。另外，ALE端持續(xù)輸出正脈沖，頻率是晶振頻率的1/6，可以用作外部定時(shí)脈沖。編程期間，此引腳輸入編程脈沖（）。3.2單片機(jī)的時(shí)鐘和復(fù)位電路3.2.1時(shí)鐘電路AT89C52內(nèi)部有反向放大器組成振蕩器，振蕩電路的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2。單片機(jī)的時(shí)鐘有內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式兩種產(chǎn)生方法。系統(tǒng)采用的時(shí)鐘方式是采用外接晶體和電容組成并聯(lián)諧振回路。MCS-51單片機(jī)允許的晶振頻率范圍是1.2-24MHz，一般為11.0592MHz。電容C1、C2的取值對(duì)振蕩頻率的輸出的大小、穩(wěn)定性和振蕩電路起振速度都有一定的影響，可在20-100pF之間選擇，典型值為30pF。本設(shè)計(jì)的振蕩頻率選擇12MHz，C2取30pF。圖3-3 單片機(jī)時(shí)鐘電路3.2.2復(fù)位電路本裝置采用上電自動(dòng)復(fù)位與按鈕復(fù)位方式，如圖3-4所示。單片機(jī)在上電瞬間，C3充電，電源通過C3加在RST引腳上，使單片機(jī)有效復(fù)位；在正常的情況下，復(fù)位鍵被按下時(shí)單片機(jī)就能復(fù)位。圖3-4 單片機(jī)復(fù)位電路3.3 電源電路直流穩(wěn)壓電源就是將交流電壓轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定直流電壓的裝置。穩(wěn)壓電源由四部分電路構(gòu)成：電源變壓器、濾波電路、整流電路及穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電源的組成框圖如圖3-5。電源電路圖如圖3-6所示。交流變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路交流電源負(fù)載圖3-5 直流穩(wěn)壓電源組成框圖圖3-6 電源電路圖電路中，電源變壓器可以改變交流電源電壓的大小，把市電壓（220V，50Hz）的降壓，輸出符合要求的交流電。又由于二極管具有單向?qū)щ姷奶匦裕梢园呀涣麟妷赫鳛閱畏较虻闹绷髅}沖電壓。電容組成的濾波電路的作用是濾掉由整流電路中輸出的直流脈沖中電壓的交流成分，留下直流電壓。集成穩(wěn)壓器W8705能使系統(tǒng)電源電路輸出5V的穩(wěn)定電壓。3.4 顯示電路液晶顯示廣泛使用于儀器、電器設(shè)備中，它具有非常小的體積、較低的功耗、簡(jiǎn)便的連接電路、豐富的內(nèi)容顯示等優(yōu)點(diǎn)。液晶顯示有兩種：點(diǎn)陣型和字符型。3.4.1 1602液晶顯示1602LCD液晶是字符型液晶顯示模塊，用于顯示數(shù)字、字母以及符號(hào)等。1602LCD顯示的內(nèi)容是162，也就是可以每一行顯示16個(gè)字符、共顯示兩行的液晶模塊，其技術(shù)指標(biāo)如表3-3：表3-3 1602LCD技術(shù)指標(biāo)工作電流2.0mA芯片的工作電壓4.5V-5.5V模塊最佳的工作電壓5V顯示容量162(字符)字符的尺寸2.95mm4.35mm（WH）1602LCD液晶顯示的特性：+5V，可以調(diào)節(jié)對(duì)比度；含有80B的顯示數(shù)據(jù)RAM（即DDRAM）；8個(gè)可以由使用人員自己定義的字符發(fā)生器（57）（即CGROM）；內(nèi)部建設(shè)有160個(gè)點(diǎn)陣字型的字符發(fā)生器（57）；含有復(fù)位電路；提供控制指令：清屏、顯示、移位等。1602LCD液晶顯示的引腳圖如圖3-7所示，引腳功能如表3-4。圖3-7 1602LCD液晶顯示的引腳圖表3-4 602LCD液晶顯示的引腳功能引腳號(hào)引腳名電平輸入/輸出作用1VSS電源接地端2VCC電源接+5V3VEE對(duì)比調(diào)整電壓4RS0/1輸入命令/數(shù)據(jù)選擇。指令寄存器在低電平時(shí)被選用，數(shù)據(jù)寄存器在高電平時(shí)被選用。5R/W0/1輸入讀寫選擇信號(hào)線。寫操作在處于低電平時(shí)進(jìn)行，讀操作在處于高電平時(shí)進(jìn)行。6E1,10輸入使能信號(hào)端。液晶顯示模塊執(zhí)行命令時(shí)，E從高電平變?yōu)榈碗娖健?DB00/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線0位(最低位)8DB10/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線1位9DB20/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線2位10DB30/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線3位11DB40/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線4位12DB50/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線5位13DB60/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線6位14DB70/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線7位15A+VCC背光源正極16K接地背光源負(fù)極3.4.2 1602LCD的控制器接口說(shuō)明1602LCD的DDRAM的作用是寄放待顯的字符的代碼,共80字節(jié),每一行有40個(gè)地址,但是在1602LCD中,每一行我們用前面16個(gè)地址就可以了。DDRAM地址和顯示的位置的關(guān)系如下：第一行00H01H02H03H04H05H06H07H第二行40H41H42H43H44H45H46H47H第一行08H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH第二行48H49H4AH4BH4CH4DH4EH4FH如果要把數(shù)據(jù)顯示在DDRAM的00H處，那么就需要把00H和80H加起來(lái)，即0X00+0X80，才能在00H的地址處顯示想要顯示的數(shù)據(jù)。1602LCD液晶顯示中的CGRAM存有160個(gè)各不相同的字符圖形,見附錄二。每一個(gè)字符對(duì)應(yīng)一個(gè)固定的代碼,其中包括:阿拉伯?dāng)?shù)字、常用符號(hào)、大寫及小寫的英文字母等。例如，如果要想顯示數(shù)字“1”，只需把以“1”的代碼（00110001）為地址的字符顯示出來(lái)即可。3.4.3 1602LCD液晶顯示的指令1602LCD液晶顯示的指令如表3-5。表3-5 1602LCD液晶顯示指令表指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001X3置輸入模式00000001I/DS4顯示開關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/LXX6置功能00001DLNFXX7置CGRAM地址0001字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址（ACC）8置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址001顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址(ADD)9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址(AC)10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM10要寫的數(shù)11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)指令功能如下：指令1：清楚顯示，光標(biāo)歸位到顯示屏左上方，地址計(jì)數(shù)器（即AC）的值為零。指令2：光標(biāo)復(fù)位。指令3：光標(biāo)與字符移位設(shè)置。指令4：控制顯示與光標(biāo)顯示控制。指令5：光標(biāo)移位或顯示屏移位。指令6：功能設(shè)定指令。指令7：CGRAM地址的設(shè)置。指令8：DDRAM地址的設(shè)置。指令9：讀忙碌信號(hào)及讀地址計(jì)數(shù)器里的內(nèi)容。指令10：寫字符代碼到DDRAM。指令11：讀CGRAMDDRAM含的內(nèi)容。1602LCD液晶與單片機(jī)連接圖如圖3-8。圖3-8 1602LCD液晶與單片機(jī)連接圖3.5 鍵盤接口電路在單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中往往需人-機(jī)對(duì)話,包含把數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)和人對(duì)系統(tǒng)的干涉,因此系統(tǒng)常常設(shè)置鍵盤.本設(shè)計(jì)中,采用43的鍵盤。單片機(jī)系統(tǒng)中除了復(fù)位按鍵的其他鍵盤或按鍵輸送數(shù)據(jù)和設(shè)定控制功能全是以開關(guān)的狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，按鍵僅是簡(jiǎn)單的電平的輸入。3.5.1 獨(dú)立式鍵盤獨(dú)立式鍵盤一般是在當(dāng)按鍵較少（一般小于等于8）的情況下使用。它是直接采用一根I/O線組成的單個(gè)按鍵電路，每一個(gè)按鍵之間的工作狀況互不影響。獨(dú)立式鍵盤配置靈活，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷，但它要求每一個(gè)按鍵獨(dú)占一根I/O線，在按鍵量大的情況下，會(huì)造成I/O口線的浪費(fèi)。3.5.2 行列式鍵盤當(dāng)按鍵量大時(shí)，應(yīng)使用行列式鍵盤。行列式鍵盤有簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)，它的組成為：行輸出口和列輸入口，行和列的交點(diǎn)就是所設(shè)置按鍵。其硬件結(jié)構(gòu)如圖3-9。圖3-9 行列式鍵盤硬件結(jié)構(gòu)圖行線P1.0、P1.1、P1.2、P1.3是輸出，列P1.4、P1.5、P1.6是輸入。先使P1.0輸出0，剩余的行全為1，讀P1.4、P1.5、P1.6的狀態(tài)，如果讀得的列值為全1，說(shuō)明被按鍵不在P1.0行上，再讓下一行為0,否則,說(shuō)明被按鍵在該行上,此時(shí)停止對(duì)行線的掃描，轉(zhuǎn)到對(duì)列線的掃描，P1.3、P1.4、P1.5、P1.6有為0的列說(shuō)明被按鍵在該列上，行、列線交叉的鍵即為所找的按鍵。如此，在P1.0、P1.1、P1.2、P1.3之間循環(huán)進(jìn)行。3.6 報(bào)警電路在測(cè)控系統(tǒng)中，為了保證生產(chǎn)的安全，都帶有報(bào)警系統(tǒng)，已達(dá)到提醒操作人員采取措施的目的。工作方式是比較采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)與設(shè)定值的參數(shù)上下限，如果超出了上下限值就產(chǎn)生報(bào)警，反之就作為采樣值，然后正常工作。本設(shè)計(jì)使用蜂鳴音報(bào)警。電路設(shè)計(jì)中只需要使用市場(chǎng)上出售的壓電式蜂鳴器，然后經(jīng)AT89C52的一根I/O口線通過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出聲音。壓電式蜂鳴器可用晶體三極管驅(qū)動(dòng)，只需加10mA的驅(qū)動(dòng)電流，如圖3-10所示。P2.5輸出的是高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器鳴叫并伴隨著狀態(tài)指示燈的閃爍。在P2.5輸出的是低電平時(shí)，三極管截止，沒有電流通過蜂鳴器，蜂鳴器不發(fā)出聲音，且狀態(tài)指示燈不亮。圖3-10 報(bào)警電路3.7 無(wú)線通信電路短距離的無(wú)線通信廣泛應(yīng)用在各種領(lǐng)域,它可靠性好,抗干擾性好,可靈活安裝。3.7.1 PTR2000介紹PTR2000的特性如下：收發(fā)一體；FSK調(diào)制/解調(diào)，抗干擾性好；工作頻率是433MHZ（國(guó)際通用數(shù)據(jù)傳輸頻段）；應(yīng)用DDS+PLL頻率合成的技術(shù)，具有非常好的穩(wěn)定性；低功耗，具有較低的工作電壓2.7V；且接收時(shí)待機(jī)狀態(tài)的電流是8A；具有非常高的靈敏度，可高至-105dbm。體積小，尺寸為40275mm；能夠直接與CPU串口相連（例如8031）,也能與PC機(jī)的RS232接口相連，且編程簡(jiǎn)便。PTR2000的引腳如圖3-11。圖3-11 PTR2000引腳圖引腳說(shuō)明：VCC、GND：電源和電源地CS：頻道的選擇端DO：數(shù)據(jù)的輸出DI：數(shù)據(jù)的輸入TXEN：發(fā)射和接收的控制端。TXEN=1，發(fā)射；TXEN=0，接收。PWR：節(jié)電控制端3.7.2 通信接口電路PTR2000可以和單片機(jī)的I/O口或者串口相連，也能夠和計(jì)算機(jī)串口實(shí)現(xiàn)通信。這時(shí)，應(yīng)該在它們之間連接RS232電平轉(zhuǎn)換的芯片。本設(shè)計(jì)中采用MAX232。單片機(jī)和PTR2000的接口如圖3-12。圖3-12單片機(jī)和PTR2000的接口電路PTR2000的DO腳和AT89C51的RXD引腳相連，實(shí)現(xiàn)把PTR2000接收并解調(diào)后的數(shù)據(jù)輸送到AT89C52中的功能；DI腳和AT89C52的TXD腳相連，實(shí)現(xiàn)AT89C52把數(shù)據(jù)傳送給PTR2000且經(jīng)調(diào)制后發(fā)射到計(jì)算機(jī)的功能。TXEN腳和AT89C52的P2.0腳相連，通過P2.0引腳的電平來(lái)控制PTR2000的接收和發(fā)射，接收時(shí)TXEN=1，發(fā)射時(shí)TXEN=0。另外，PTR2000的CS腳需和GND腳相連，使頻道1為固定的通信頻道。計(jì)算機(jī)與PTR2000的接口電路如圖3-13。圖3-13 計(jì)算機(jī)與PTR2000的接口電路PTR2000的DO腳和MAX232的T2IN相連，工作過程為PTR2000把接到的數(shù)進(jìn)行解調(diào)之后，輸送給MAX232，實(shí)現(xiàn)電平的轉(zhuǎn)換。PTR2000的DI和MX232的R2OUT相連，工作過程為MAX232把準(zhǔn)備發(fā)送的數(shù)通過RS232轉(zhuǎn)變，然后傳送給PTR2000，再經(jīng)過解調(diào)之后發(fā)送到計(jì)算機(jī)端。PTR2000的TXEN和MAX232的R1OUT相連，工作過程為利用PC機(jī)串口RTS來(lái)控制PTR2000的接收和發(fā)射狀態(tài)。TXEN=1，PTR2000發(fā)射；TXEN=0，PTR2000接收。MAX232的T2OUT和PC機(jī)的RXD相連，實(shí)現(xiàn)經(jīng)MAX232調(diào)制之后的數(shù)傳送給PC機(jī)串口的接收端的功能。MAX232的R2IN和PC機(jī)的TXD相連，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)把準(zhǔn)備發(fā)送的信號(hào)傳給MAX232且通過調(diào)制再輸送給PTR2000發(fā)送端。MAX232的R1IN和PC機(jī)串口的RTS相連，控制計(jì)算機(jī)對(duì)于無(wú)線收發(fā)的發(fā)射和接收的轉(zhuǎn)變。第4章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)第4章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)4.1 主程序流程圖單片機(jī)初始化讀取濕度值顯示報(bào)警傳入PC機(jī)有無(wú)越限？NY初始化SHT11開T0中斷鍵盤鍵盤掃描，輸入初始值，完成輸入？等待輸入完成YN開始返回4.2 初始化子程序開始變量初始化SHT11初始化LCD初始化PTR2000初始化返回4.3 鍵盤子程序P1口置位開始讀取P1口值低位清0有鍵按下？延時(shí)5ms讀取P1口低位清0有鍵按下？計(jì)算鍵值閉合鍵釋放？返回返回鍵值NYNYNY4.4 濕度程序流程圖報(bào)警顯示濕度是否超出范圍？N初始化SHT11發(fā)送濕度測(cè)量命令讀取濕度值DATA是否為低？Y開始YN結(jié)束4.5 顯示子程序開始LCD發(fā)指令LCD寫數(shù)據(jù)返回4.6 通信流程圖接受命令接收數(shù)據(jù)發(fā)送應(yīng)答信號(hào)接收數(shù)據(jù)長(zhǎng)度發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)發(fā)送地址和功能碼發(fā)或收？發(fā)收開始結(jié)束結(jié)束總結(jié)總結(jié)土壤濕度測(cè)量系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)的測(cè)量土壤中的濕度參數(shù)，使人們直觀的了解農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育的狀況，提醒人們采取措施進(jìn)行控制，使農(nóng)作物生長(zhǎng)在適宜的環(huán)境中。它用在農(nóng)業(yè)中可以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，給社會(huì)帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)效益。設(shè)計(jì)中，在深入研究了土壤濕度測(cè)量技術(shù)和傳感器技術(shù)的前提下，制定了最佳的設(shè)計(jì)方案；并且完整地設(shè)計(jì)和分析了系統(tǒng)的整體思路和各個(gè)單元電路。本設(shè)計(jì)中的土壤濕度測(cè)量系統(tǒng)有兩大主要電路：信號(hào)采集電路、單片機(jī)AT89C52控制電路。設(shè)計(jì)中利用濕度傳感器SHT11進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后將數(shù)據(jù)送入單片機(jī)處理，實(shí)現(xiàn)濕度顯示、聲音報(bào)警、與上位機(jī)通訊等功能。濕度傳感器SHT11功耗低、體積小、可靠性高，廣泛應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測(cè)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。設(shè)計(jì)中AT89C52單片機(jī)作為土壤濕度測(cè)量系統(tǒng)的核心，用來(lái)接收土壤濕度信號(hào)并進(jìn)行處理，如果所測(cè)得的土壤濕度值不在設(shè)定的初始范圍內(nèi)，單片機(jī)就會(huì)啟動(dòng)報(bào)警，提醒檢測(cè)人員采取相應(yīng)的措施，確保農(nóng)作物生長(zhǎng)在適宜的環(huán)境中。AT89C52運(yùn)算速度快、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)，是一種性價(jià)比較高的產(chǎn)品。系統(tǒng)通過濕度傳感器實(shí)現(xiàn)濕度的數(shù)據(jù)采集，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的數(shù)字化。系統(tǒng)顯示參數(shù)的上限值與下限值經(jīng)鍵盤輸入，如果檢測(cè)量的信號(hào)值不在上下限區(qū)間內(nèi)，系統(tǒng)就會(huì)啟動(dòng)報(bào)警電路。為了方便檢測(cè)，使測(cè)量人員能夠直觀地知道土壤中的濕度值，可以把濕度值通過LCD顯示出來(lái)，并通過無(wú)線通訊的方式，將所測(cè)得的濕度值傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。編寫程序時(shí)使用C語(yǔ)言，它是一種結(jié)構(gòu)和功能都很強(qiáng)的語(yǔ)言。C語(yǔ)言比起匯編語(yǔ)言，可維護(hù)性與可讀性以及可移植性更強(qiáng)，它能夠使人盡可能少的去操作硬件。雖然本設(shè)計(jì)已完成，但該土壤濕度測(cè)量系統(tǒng)還存在許多不足的地方。因?yàn)镾HT11輸出的是相對(duì)濕度值，而我們想要的被測(cè)相對(duì)濕度需要經(jīng)過對(duì)讀數(shù)值的非線性補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償才能獲得。因?yàn)橄鄬?duì)濕度的輸出特性表現(xiàn)出一定的非線性關(guān)系，因此經(jīng)過SHT11采集的濕度值送入LCD顯示的結(jié)果有很大的誤差。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1單成群等，傳感器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)指南，國(guó)防工業(yè)出版社，20072徐科軍，傳感器與檢測(cè)技術(shù)，電子工業(yè)出版社，20083周真等，傳感器原理與應(yīng)用，清華大學(xué)出版社，20114姜志海等，單片機(jī)原理及應(yīng)用，電子工業(yè)出版社，20105 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