基于單片機(jī)的音樂澆花系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、河南科技學(xué)院新科學(xué)院2015屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）基于單片機(jī)的音樂澆花系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)學(xué)生姓名： 所在院系所學(xué)專業(yè)： 導(dǎo)師姓名： 完成時(shí)間：2015年4月19日基于單片機(jī)的音樂澆花系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘 要本次設(shè)計(jì)的音樂澆花系統(tǒng)主要包括土壤溫濕度的檢測與控制和蓄水箱自動(dòng)上水及水位報(bào)警功能實(shí)時(shí)顯示濕度，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)切換，及播放背景音樂等幾部分。溫濕度傳感器選擇SHT-11，把傳感器的感應(yīng)到的信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換送入到AT89C51單片機(jī)內(nèi)，在LCD1602液晶顯示器上顯示其溫濕度值。再跟通過單片機(jī)內(nèi)的程序設(shè)計(jì)的溫濕度標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比判斷是否執(zhí)行澆水任務(wù)。如果濕度值小于設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值，單片機(jī)發(fā)出信號(hào)繼電

2、器控制電磁閥打開執(zhí)行澆水任務(wù)。電磁閥選用單刀雙擲開關(guān)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)的切換。澆水的同時(shí)單片機(jī)控制蜂鳴器播放背景音樂，在傳感器部分接一個(gè)音樂開關(guān)可實(shí)現(xiàn)閑暇時(shí)間也可以播放音樂的功能。關(guān)鍵詞： AT89C51單片機(jī)，SHT-11溫濕度傳感器，LCD1602，電磁閥，蜂鳴器Music watering the flowers system based on single chip design and implementationAbstractMusic watering the flowers of this design system mainly includes the measuremen

3、t and control of soil temperature and humidity and storage tank automatically sheung shui real-time display the humidity and water level alarm function, can realize the automatic and manual switch, can realize display digital clock and play background music and so on several parts. Temperature and h

4、umidity sensor selection SHT - 11, the sensor sensing signal after A/D conversion to AT89C51, the LCD1602 LCD display on the temperature and humidity values. With through again the temperature and humidity of the procedure in the MCU design standard to compare determine whether water task execution.

5、 If the humidity value less than the standard values of set, MCU signal relay control solenoid valve open water task execution.If the humidity value less than the standard values of set, MCU signal relay control solenoid valve open water task execution. Solenoid valve to choose single pole double th

6、row switch can realize automatic and manual switch. Water of single chip microcomputer control buzzer play background music at the same time, the music in the sensor part by one switch can realize free time can also play the function of music.Key words: AT89C51；SHT - 11 temperature and humidity sens

7、ors；LCD1602；solenoid valve；a buzzer目 錄緒論11 選題的目的研究方法和發(fā)展11.1 音樂澆花系統(tǒng)的研究方法和手段11.2 自動(dòng)澆花系統(tǒng)的誕生背景及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀12 主要部件介紹和性能22.1 單片機(jī)的基本概念22.1.1 AT89C51單片機(jī)22.1.2 AT89C51的主要性能22.1.3 AT89C51的管腳說明32.1.4 AT89C51的中斷系統(tǒng)42.2 數(shù)字溫濕度傳感器SHT-1152.2.1 SHT-11的特點(diǎn)52.2.2;SHT-11的引腳52.3 JZC-36F繼電器62.4 電磁閥（solenoid valve）62.5顯示器件的選擇62

8、.5.1 LCD160273 音樂澆花系統(tǒng)的設(shè)計(jì)83.1總體設(shè)計(jì)框圖83.2 振蕩電路93.3 復(fù)位電路93.4 播放背景音樂模塊103.5 溫濕度顯示模塊113.6 電源電路模塊123.7 澆水電路模塊124 結(jié)論13參考文獻(xiàn)15致謝17附錄19附錄 總體電路圖19附錄II 仿真初始化電路圖20附錄 主程序21緒論因?yàn)殡S著我國現(xiàn)代科技的不斷的發(fā)展和智能化；人們生活水平和生活節(jié)奏的提高和加快。自動(dòng)化智能化已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的目標(biāo)。有些人有養(yǎng)花的習(xí)慣，養(yǎng)花可以陶冶情操、豐富生活，讓人看了耳目一新，有一種朝氣蓬勃的生命力。并且，花草能通過光合作用吸收室內(nèi)的二氧化碳和有害氣體，凈化室內(nèi)空氣指標(biāo)提高

9、人們的生活質(zhì)量。因此，養(yǎng)盆花如今被許多的人所喜愛。但又迫于時(shí)間緊迫，再加上經(jīng)常出差或較長時(shí)間外出而不能給它們及時(shí)的澆水、照顧，因而放棄了這一陶冶情操的好習(xí)慣。出于人們的上述需求自動(dòng)澆花系統(tǒng)的設(shè)計(jì)走進(jìn)了我們的視野。而且越來越受到養(yǎng)花愛好者的青睞。所以如何更加方便，合理的解決花卉及時(shí)澆水的問題有著深遠(yuǎn)的意義。1 選題的目的研究方法和發(fā)展1.1 音樂澆花系統(tǒng)的研究方法和手段本這畢業(yè)是設(shè)計(jì)一種用單片機(jī)作為主要控制部件的音樂澆花系統(tǒng),該系統(tǒng)可對(duì)土壤的溫濕度進(jìn)行檢測,并對(duì)花卉進(jìn)行適時(shí)、適量的澆水。其核心是單片機(jī)和溫濕度傳感器以及澆水驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成的檢測控制部分。主要研究土壤濕度與澆水量之間的關(guān)系、軟件編程各

10、個(gè)部分。單片機(jī)選用AT89C51單片機(jī)，溫濕度傳感器選用SHT11溫濕度傳感器。SHT-11傳感器技術(shù)將溫度傳感器，濕度傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字接口電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器?？偩€等電路部件全部集成在一個(gè)芯片內(nèi)部。單片機(jī)是主要控制部分，土壤溫濕度檢測是通過溫濕度傳感器SHT11的采集將信號(hào)送入單片機(jī)內(nèi)部，通過單片機(jī)內(nèi)程序控制精確的將溫度與濕度分別顯示在LCD顯示屏上，同時(shí)通過單片機(jī)內(nèi)的中斷服務(wù)程序判斷是否要澆水,若需澆水,則單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)出澆水信號(hào),并經(jīng)繼電器開啟電磁閥進(jìn)行澆水,若不需澆水,則進(jìn)行下一次循環(huán)檢測。背景音樂播放部分是通過單片機(jī)內(nèi)部程序控制蜂鳴器發(fā)出音樂旋律。仿真方法用Proteus仿真，畫

11、出總體電路圖以及keil編程生成hex文件加載到單片機(jī)內(nèi)經(jīng)過反復(fù)的調(diào)試來實(shí)現(xiàn)各部分的功能。1.2 自動(dòng)澆花系統(tǒng)的誕生背景及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀早在很多年前，國外就已經(jīng)開始普及應(yīng)用了自動(dòng)的澆花灌溉系統(tǒng)，國內(nèi)使用的電子類自動(dòng)澆花器多數(shù)從外國進(jìn)口的，價(jià)格昂貴但質(zhì)量比較可靠?？墒沁@并不適用于國內(nèi)現(xiàn)狀，因?yàn)閮r(jià)格昂貴，收貨與支出性價(jià)比比較低。目前國內(nèi)外比較普遍的是玻璃器件制作的自動(dòng)智能澆灌系統(tǒng)。這種類型的澆灌系統(tǒng)多數(shù)在我國山西和江蘇一帶加工生產(chǎn)的。價(jià)格相對(duì)低廉，實(shí)用性雖然沒有電子類自動(dòng)澆灌系統(tǒng)好。但對(duì)于我國自動(dòng)澆花灌溉系統(tǒng)來說也是跨時(shí)代的一大步。隨著國內(nèi)居民消費(fèi)水平和生活質(zhì)量的提高，居家園藝市場異常火爆，農(nóng)村勞

12、動(dòng)力減少，需要自動(dòng)灌溉技術(shù)的支持。等各方面需要自動(dòng)化的到來。但是由于生活節(jié)奏加快，種花容易養(yǎng)花難的問題暴露出來。因此國內(nèi)商家已經(jīng)看到這種需求潛力。市場上已經(jīng)有電子類自動(dòng)澆花系統(tǒng)、玻璃陶瓷類自動(dòng)澆花系統(tǒng)、等等。已經(jīng)和我們的生活息息相關(guān)。智能概念也越來越受人們推崇，所以自動(dòng)澆花和灌溉系統(tǒng)有很好的發(fā)展前景。人們在一直不斷的尋找更準(zhǔn)，更快，更全面，更實(shí)用的更智能化的控制核心。單片機(jī)就是這種核心的控制器件而且廣泛的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。微噴，微灌是近些年應(yīng)用國內(nèi)外的自動(dòng)澆花系統(tǒng)。其用途；蔬菜、蘑菇、苗圃果園、花卉、大棚等。但微噴灌溉系統(tǒng)和微灌系統(tǒng)地投資成本通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地面普通的澆灌，出水口徑小，容易使噴嘴堵塞

13、，以及過濾系統(tǒng)要求嚴(yán)格。所以追求低投資成本并且高智能化的自動(dòng)澆灌系統(tǒng)成為國內(nèi)外研究的目標(biāo)。 2 主要部件介紹和性能2.1 單片機(jī)的基本概念單片機(jī)不是一個(gè)簡單的邏輯芯片，而是很多的邏輯功能集合到一個(gè)芯片上，實(shí)現(xiàn)很多邏輯功能由于集成度比較高，所以體積小，重量輕。并且價(jià)格便宜，方便實(shí)用。說到單片機(jī)我們都會(huì)把它和智能化聯(lián)系到一起。例如智能洗衣機(jī)，智能手機(jī)，等一系列產(chǎn)品。很明顯它們都用到了單片機(jī)的控制功能。由此可見單片機(jī)的使用領(lǐng)域十分廣泛。并且學(xué)習(xí)單片機(jī)有利于我們了解計(jì)算機(jī)原理結(jié)構(gòu)。2.1.1 AT89C51單片機(jī)常用的有51系列和52系列，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我們采用的是AT89S51芯片。在眾多的51和52

14、系列的單片機(jī)中，ATMEL公司的AT89C51芯片更實(shí)用。完美適用8051的所有指令以及管腳、較大的ROM、可用電瞬間擦除、改寫的FLASH工藝、可開發(fā)設(shè)備要求低、開發(fā)周期短等眾多有點(diǎn)讓其在眾多芯片中脫穎而出。而筆者使用的AT89S52芯片是在AT89C51的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化和更新的產(chǎn)品。直接在單片機(jī)內(nèi)部裝入EEPOM方便擦除程序。EEPROM既像靜態(tài)RAM那樣讀寫簡便，又在掉電時(shí)資料不會(huì)丟失的，大大簡化應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。2.1.2 AT89C51的主要性能(1)可與MCS-51 兼容，兼容性好；(2)4K字節(jié)的可編程FLASH存儲(chǔ)器；(3)壽命：1000寫/擦循環(huán)，壽命長(4)數(shù)據(jù)保存時(shí)間長；(5

15、)全靜態(tài)工作；(6)三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定；(7)1288位內(nèi)部RAM；(8)32可編程I/O線；(9)兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；(10)5個(gè)中斷源；(11)可編程串行通道；(12)低功耗的閑置和掉電模式；(11)片內(nèi)振蕩和時(shí)鐘電路；2.1.3 AT89C51的管腳說明AT89C51的引腳圖如圖2-1所示： 圖2-1 AT89C51的引腳圖VCC（40管腳）：接電源正端。 GND（20管腳）：接地端。 P0口（3239管腳）：p0.0P0.8為單片機(jī)的P0口，可以接片外程序存儲(chǔ)器，P0口為地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線，在不接外程序存儲(chǔ)器時(shí)作為雙向輸入和輸出接口，P0口是可以吸收8ttl門電流的輸入輸出接

16、口，寫入1時(shí)它會(huì)自動(dòng)默認(rèn)為高阻輸入。 P1口（18管腳）：P1.0P1.7為單片機(jī)的P1口，P1口是定時(shí)器計(jì)數(shù)器的的輸入端和控制端，可作為雙向的輸入輸出接口使用，52系列單片機(jī)P1口還有第二功能。因?yàn)閮?nèi)部有上拉電阻，所以寫入1時(shí)用作輸入，反之為輸出信號(hào)P2口（2128管腳）：P2.0P2.7為單片機(jī)的P2口像上訴單片機(jī)一樣也可用做輸入輸出接口，如果要外接存儲(chǔ)器，并且尋址范圍超過256字節(jié)，它可以當(dāng)做8位地址總線。同樣像P1口一樣內(nèi)部有上拉電阻，作用如上。 P3口（1017管腳）：P3.0P3.7為單片機(jī)的P3口可作為輸入輸出接口，而且每個(gè)引腳有第二功能。如表2.2所示： 表2.2 P3管腳第二

17、功能表P3口管腳備選功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2INT0（外部中斷0）P3.3INT1（外部中斷1）P3.4T0（計(jì)時(shí)器0外部輸入）P3.5T1（計(jì)時(shí)器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）低電平有效P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）低電平有效RST：復(fù)位電路的連接端。當(dāng)電源端出故障時(shí)該引腳接備用電源，為存儲(chǔ)器供電。防止數(shù)據(jù)丟失。為單片機(jī)的上電復(fù)位和掉電保護(hù)端。使單片機(jī)恢復(fù)到初始狀態(tài)。上電復(fù)位時(shí)，因?yàn)檎袷幤饔衅鹫駮r(shí)間，該引腳接10ms的高電平才能保證有效的復(fù)位。 ALE/PROG：編程脈沖的輸入端，地址鎖存有效脈沖的輸出端。但有時(shí)脈沖信號(hào)

18、會(huì)跳空一個(gè)，不能作為時(shí)鐘輸出。 PSEN：讀選通信號(hào)的輸出端口，低電平時(shí)有效，每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)輸出兩次該信號(hào)有效。通過P0管腳讀取指令信息。 EA/VPP：外部程序存儲(chǔ)器的選用端，低電平有效，如果選用片內(nèi)程序存儲(chǔ)器單片機(jī)上電或者復(fù)位。對(duì)于片內(nèi)含有可擦除可編程只讀寄存器的機(jī)型在編程時(shí)，此引腳為電源的輸入端口。XTAL1：接外部晶振的一端，在單片機(jī)內(nèi)它是反向振蕩放大器的輸入端及內(nèi)部時(shí)鐘電路的輸入端口。 XTAL2：接外部晶振的另一端，在單片機(jī)內(nèi)部它接反向振蕩器的輸出端。2.1.4 AT89C51的中斷系統(tǒng)在單片機(jī)CPU執(zhí)行一段程序時(shí)，此時(shí)單片機(jī)又接收了新的信號(hào)指令，當(dāng)新的信號(hào)指令優(yōu)先級(jí)高于正在執(zhí)行的

19、程序時(shí)，并且正在執(zhí)行的程序執(zhí)行到最后一個(gè)機(jī)器周期且已結(jié)束。單片機(jī)會(huì)優(yōu)先執(zhí)行優(yōu)先級(jí)較高的程序指令，完成后繼續(xù)執(zhí)行原來指令。大大提高了工作效率，響應(yīng)中斷后只保護(hù)斷點(diǎn)，不保護(hù)現(xiàn)場信息。2.2 數(shù)字溫濕度傳感器SHT-11SHT-11傳感器技術(shù)將溫度傳感器，濕度傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字接口電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器?？偩€等電路部件全部集成在一個(gè)芯片內(nèi)部。其電容用檢測電極系統(tǒng)與聚合物覆蓋層組成,這種方法能保護(hù)傳感器電容原有的特性，并且抗干擾能力強(qiáng)，使傳輸信息安全可靠。將溫度傳感器與濕度傳感器集成到一個(gè)芯片內(nèi)，兩個(gè)傳感器分別感應(yīng)相對(duì)應(yīng)的溫度信號(hào)和濕度信號(hào)經(jīng)過信號(hào)放大器放大，再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路通過數(shù)字接口送入微控制

20、器或單片機(jī)內(nèi)。能達(dá)到增強(qiáng)信號(hào)強(qiáng)度的穩(wěn)定性的目的這是傳感器的主要性能指標(biāo)。模數(shù)轉(zhuǎn)換在一個(gè)芯片里集成可以隔絕噪聲信號(hào)，強(qiáng)大的數(shù)字接口方便與單片機(jī)連接。2.2.1 SHT-11的特點(diǎn)1）相對(duì)濕度和溫度一體測量；2）精確露點(diǎn)測量；3）互換使用時(shí)無需重新標(biāo)定；4）超快響應(yīng)時(shí)間；5）兩線制數(shù)字接口（最簡單的系統(tǒng)集成，較低的價(jià)格）；6）超小尺寸（7.552.5mm）；7）高可靠性（工業(yè)CMOS工業(yè)）；8）優(yōu)化的長期穩(wěn)定性；9）可完全浸沒水中；10）基于請(qǐng)求式測量，因此低能耗；2.2.2 SHT-11的引腳SHT-11的引腳圖如下圖2-3所示圖2-3 SHT-11的引腳簡介引腳1GND接地端；引腳2DATA雙

21、向串行數(shù)據(jù)線；引腳3SCK串行時(shí)鐘輸入；用于微處理器與SHT-11之間的通訊同步。引腳4VDD電源端，0.45.5V電源引腳58NC空管腳2.3 JZC-36F繼電器繼電器接上電源磁鐵線圈流過電流，電場會(huì)產(chǎn)生磁場，鐵芯靠電磁力吸引觸點(diǎn)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)電路的閉合與斷開。通常是應(yīng)用于智能化的控制電路中，它實(shí)際上就是用小電流去控制大電流工作的一種“自動(dòng)開關(guān)”。因此在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。本次設(shè)計(jì)過程中需要一個(gè)繼電器來控制電磁閥的打開和閉合工作。由于需要的工作電壓在5V左右。所以選擇了型號(hào)為JZC-36F的繼電器，其工作電壓在4V45V之間。2.4 電磁閥（solenoid valv

22、e）通過電磁鐵操縱閥芯移動(dòng)的閥門被稱之為電磁閥，在工業(yè)控制系統(tǒng)中用來調(diào)整介子的方向、流向、速度等參數(shù)。電磁閥是通過電磁效應(yīng)來進(jìn)行控制的。其主要控制方式是通過繼電器來控制的。這樣，配合不同的電路電磁閥就可以來實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制?？刂频木群挽`活性通過巧妙的設(shè)計(jì)都能夠得到保證。哪一面的磁鐵線圈通電，閥體就會(huì)被吸到哪邊。通過控制閥體的移動(dòng)來擋住或漏出不同的介質(zhì)流通通道。電磁閥分為三大類第一是直動(dòng)式電磁閥，當(dāng)它斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉器件壓在閥座上，閥門就關(guān)閉。其的特點(diǎn)是在真空、負(fù)壓、零壓時(shí)的特殊狀態(tài)下都能正常工作。電磁閥的通徑一般也不超過25mm。第二是先導(dǎo)式電磁閥。它的特點(diǎn)是：流體壓力范圍上限較

23、高，可根據(jù)需要任意安裝，但必須滿足流體壓差的條件。第三是分布直動(dòng)式電磁閥簡單的說先導(dǎo)式和直動(dòng)式結(jié)合的產(chǎn)物就是分布直動(dòng)式電磁閥，它的特點(diǎn)是在零壓差、真空或高壓時(shí)也能迅速動(dòng)作，但是功率較大，要求其必須水平安裝?？紤]到本論文設(shè)計(jì)的是有關(guān)花卉的音樂澆水系統(tǒng)，由于花卉每次的需水量不大，口徑不需要太大。通徑選取20mm左右的管道就能滿足花卉的要求，而且澆水頻率低。所以本設(shè)計(jì)選取的為常閉型，即通電打開，斷電關(guān)閉。綜上所述，在本次設(shè)計(jì)中采用常閉型的直動(dòng)式電磁閥，不僅能達(dá)到控制電路的目的，而且簡單經(jīng)濟(jì)實(shí)用。2.5顯示器件的選擇 與單片機(jī)連接的顯示器件，一般是數(shù)碼管和液晶顯示器件。作為本次設(shè)計(jì)的音樂澆花系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)溫

24、濕度的顯示，筆者對(duì)這兩種顯示模塊進(jìn)行了比較。很顯然數(shù)碼管顯示器件比液晶顯示器件便宜很多，但在現(xiàn)在的現(xiàn)代化社會(huì)數(shù)碼管能顯示的能力已經(jīng)不能滿足多功能顯示的要求。液晶顯示器工作的額定電壓低、額定電流較小，是任何顯示器無法比擬的。LCD顯示器件的優(yōu)點(diǎn)為：1、顯示質(zhì)量高。由于LCD接到信號(hào)之后會(huì)液晶屏幕會(huì)持續(xù)發(fā)光，并不會(huì)閃爍。2、接口為數(shù)字接口。單片機(jī)也是使用數(shù)字編碼，連接方便不用數(shù)模來回轉(zhuǎn)換。3、功耗小，效率高。LCD主要功耗在內(nèi)部電極和驅(qū)動(dòng)電路上，耗電量更低。雖然液晶顯示器的價(jià)格比數(shù)碼管要貴很多，但它的顯示內(nèi)容豐富效果好，相比之下性價(jià)比更高，如果用數(shù)碼管來顯示，需要太多的數(shù)碼管，比較繁瑣，因此在這次

25、音樂澆花設(shè)計(jì)的溫濕度顯示采用LCD作為顯示器件。2.5.1 LCD1602液晶顯示器按顯示圖案的不同可分筆段型LCD、字符型LCD和點(diǎn)陣圖型LCD三種。之前提到過的LCD顯示器，筆者最終決定使用LCD1602液晶顯示器點(diǎn)陣型液晶顯示器它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。LCD相較之LED以及其他顯示模塊的優(yōu)點(diǎn)在上文中已經(jīng)有所闡述，在這里，筆者簡單介紹一下LCD1602的工作原理以及應(yīng)用。 LCD1602顯示模塊組件主要是由四部分組成。第一部分是LCD顯示屏，它是由行列交叉形成的點(diǎn)陣，如果要選擇適宜的行數(shù)，就必須要設(shè)置顯示的字符數(shù)目和以58點(diǎn)陣的字符結(jié)構(gòu)模式，其要顯示的字符需

26、要進(jìn)行規(guī)定，可以分為單屏、雙屏或多屏顯示來實(shí)現(xiàn)不同情況的需要；第二部分是列驅(qū)動(dòng)器，它是與控制器配套使用的，它接收列交流掃描驅(qū)動(dòng)信號(hào)；第三部分就是偏壓產(chǎn)生的電路。 液晶顯示器是一種低功耗液晶顯示器件。工作電流小，適合于儀表和低功耗系統(tǒng)。常用的有筆畫型液晶顯示器、點(diǎn)陣字符型液晶顯示器和圖形點(diǎn)陣式液晶顯示器。LCD液晶顯示器的基本原理是利用液晶特性，液晶是介于固體與液體之間的一種物質(zhì)，通過電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制。有電就顯示黑色，這樣就顯示出圖形。液晶顯示器適應(yīng)于大規(guī)模電路直接驅(qū)動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示的特點(diǎn)。目前被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等眾多領(lǐng)域。實(shí)物如圖2-4所示：圖2-4 LCD1602L

27、CD1602常與單片機(jī)連接組成簡單的顯示模塊。LCD是液晶顯示，通過信號(hào)與電壓來改變液晶分子的移動(dòng)。16是液晶顯示器能顯示的字符數(shù)，02表示能顯示兩行。模塊內(nèi)的字符庫ROM，能顯示出192個(gè)字符（5*7點(diǎn)陣）。由字符庫可以看出顯示數(shù)字和字母部分的代碼，恰好是ASCII碼表中的編碼。用單片機(jī)控制LCD1602模塊顯示字符時(shí)，只需要將待顯示字符的ASCII碼編寫進(jìn)入內(nèi)部顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，LCD1602的內(nèi)部控制電路就能夠?qū)⒛阈枰@示的字符在顯示器上顯示出來。典型的工作電壓:5V。LCD1602的引腳如表2.5所示：表2.5 LCD液晶顯示器各引腳功能及結(jié)構(gòu)編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1 VSS電

28、源地9D2雙向數(shù)據(jù)口2 VDD電源正極10D3雙向數(shù)據(jù)口3VL對(duì)比度調(diào)節(jié)11D4雙向數(shù)據(jù)口4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5雙向數(shù)據(jù)口5R/W讀/寫選擇13D6雙向數(shù)據(jù)口6E模塊使能端14D7雙向數(shù)據(jù)口7D0雙向數(shù)據(jù)口15BLK背光源地8D1雙向數(shù)據(jù)口16BLA背光源正極 VDD：電源正極，4.55.5V，通常使用+5V電壓；VL：LCD對(duì)比度調(diào)節(jié)端，電壓調(diào)節(jié)范圍為05V。RS：MCU寫入數(shù)據(jù)或者指令選擇端。MCU要寫入指令時(shí)，使RS為低電平；MCU要寫入數(shù)據(jù)時(shí)，使RS為高電平；R/W：讀寫控制端。R/W為高電平時(shí)，讀取數(shù)據(jù)；R/W為低電平時(shí)，寫入數(shù)據(jù)；E：LCD模塊使能信號(hào)控制端。寫數(shù)據(jù)時(shí)，需要下

29、降沿觸發(fā)模塊。D0D7：8位數(shù)據(jù)總線，三態(tài)雙向。BLA：LED背光正極。BLK：LED背光地端。3 音樂澆花系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1總體設(shè)計(jì)框圖該設(shè)計(jì)包括土壤溫濕度的檢測與控制和蓄水箱自動(dòng)上水和水位報(bào)警功能，實(shí)時(shí)顯示濕度，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)切換，可以實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)字鐘及播放背景音樂等幾部分?；究驁D如下圖3-1所示：單 片 機(jī) AT89C51SHT-11音樂開關(guān)電源LCD顯示器蜂鳴器繼電器電磁閥圖3-1 音樂澆花系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖3.2 振蕩電路本設(shè)計(jì)的音樂澆花系統(tǒng)振蕩電路的設(shè)計(jì)是，XTAL1和XTAL2分別為振蕩電路的輸入端和輸出端，在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩電路就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元

30、件是用晶振和電容組成的并聯(lián)諧振回路。系統(tǒng)選擇了12MHz的晶振片，兩個(gè)30pF的電容C1和C2。如圖3-2所示：圖3-2 振蕩電路圖3.3 復(fù)位電路本設(shè)計(jì)的復(fù)位電路采用按鈕復(fù)位。輸出端口接單片機(jī)的RST管腳，當(dāng)需要電路復(fù)位時(shí)，當(dāng)S1鍵按下時(shí)，因?yàn)閂CC是高電平經(jīng)過R5和R2的分壓限流。C3是濾波作用，防止干擾。所以在RST端口是高電平。保持高電平兩個(gè)機(jī)器周期，就可達(dá)到復(fù)位操作復(fù)位電路如圖3-3所示：圖3-3 復(fù)位電路3.4 播放背景音樂模塊本設(shè)計(jì)要在澆水的時(shí)候單片機(jī)控制蜂鳴器發(fā)出背景音樂。并做到不澆水的時(shí)候也能播放音樂的功能。單片機(jī)演奏一個(gè)音符，是通過引腳，周期性的輸出一個(gè)特定頻率的方波信號(hào)，

31、這就需要單片機(jī)，在半個(gè)周期內(nèi)輸出低電平。另外半個(gè)周期輸出高電平，周而復(fù)始。半個(gè)周期的時(shí)間是多長呢？眾所周知，頻率的倒數(shù)就是周期，可以通過音符的頻率計(jì)算出半周期。傳感器接受溫濕度信號(hào)與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值相比較判斷是否執(zhí)行澆水任務(wù)。但是如何實(shí)現(xiàn)在不澆水的時(shí)候也播放背景音樂呢？只需要在在SHT-11傳感器處接一個(gè)單刀單擲開關(guān)，接高電平，按下開關(guān)S2就可以不通過傳感器直接給出信號(hào)，開始播放背景音樂，但是這時(shí)單片機(jī)會(huì)默認(rèn)為有澆水信號(hào)，為了解決這一問題我們在電磁閥處使用單刀雙擲開關(guān)，來實(shí)現(xiàn)不在澆水的時(shí)候也能實(shí)現(xiàn)播放音樂，音頻脈沖輸出經(jīng)過音頻功放電路中的處理，電阻R4與電容C4并聯(lián)組成濾波電路。再輸入到蜂鳴器，主

32、要是為了防止高頻自激和過壓現(xiàn)象，R3起到限流的作用如圖3-3所示：圖3-4 音樂模塊電路3.5 溫濕度顯示模塊此音樂澆花系統(tǒng)的顯示器件選用LCD1602液晶顯示器主要控制部件是單片機(jī)AT89C51。選用點(diǎn)陣圖形型，點(diǎn)陣圖形型是在一平板上排列多行多列的矩陣式的晶格點(diǎn)，點(diǎn)的大小可根據(jù)顯示清晰度來設(shè)計(jì)，可顯示數(shù)字、字母、漢字、圖像，甚至動(dòng)畫。圖左下角是振蕩電路，和按鍵復(fù)位電路用來提供時(shí)鐘脈沖，和實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。液晶顯示器的十四個(gè)引腳分別接單片機(jī)的P1，P2端口，電路圖如圖3-5所示:圖3-5 溫濕度顯示電路3.6 電源電路模塊因?yàn)閱纹瑱C(jī)的工作電壓是05V,電源電壓是220V,所以電源電路變壓器選擇1:

33、0.04。它采用LM7812三端集成穩(wěn)壓器，可輸出+5V的直流電壓供電。如圖3-6所示：圖3-6 電源電路模塊3.7 澆水電路模塊如圖3-7所示一個(gè)PNP三極管，D1為普通二極管，K1為JZC-36F繼電器，溫濕度傳感器接收的信號(hào)經(jīng)過內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換和運(yùn)放傳入單片機(jī)，再經(jīng)過單片機(jī)內(nèi)部程序控制設(shè)定的濕度上下限值，判斷是否執(zhí)行澆水。有澆水信號(hào)的時(shí)候由P2.7輸出信號(hào)，由于繼電器的電磁效應(yīng)，開關(guān)閉合，電磁閥工作執(zhí)行澆水任務(wù)。圖3-7 澆水電路模塊4 結(jié)論本次畢業(yè)論文音樂澆花系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)的主要控制器件為AT89C51單片機(jī)、繼電器、電磁閥以及LCD1602液晶顯示器通過軟硬件的共同控制，完成音

34、樂澆水過程。通過本次的音樂澆花畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我進(jìn)一步了解了微電腦控制的智能系統(tǒng)，更扎實(shí)關(guān)于單片機(jī)AT89C51的相關(guān)專業(yè)知識(shí)。第一次近距離的接觸自動(dòng)化電路設(shè)計(jì)，包括論文題目的選擇要考慮它的實(shí)用性，操作性。以及單片機(jī)的選擇，主要控制部件的選擇讓我體會(huì)到理論跟實(shí)際的差別?？此坪唵蔚睦碚摚瑢?shí)際運(yùn)用起來并非想象中的那么簡單。這次音樂澆花系統(tǒng)的設(shè)計(jì)讓我從書本的理論知識(shí)里擺脫出來，鍛煉了我理論聯(lián)系實(shí)際的綜合運(yùn)用能力。提高了我遇到問題的動(dòng)手能力，翻閱文獻(xiàn)資料的能力。還有電路圖的設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)和鞏固了大一大二學(xué)習(xí)的制圖軟件匯編軟件和C語言的專業(yè)知識(shí)。CAD的運(yùn)用和Proteus仿真的應(yīng)用以及Keil編程軟件的編程等

35、專業(yè)能力水平。一個(gè)小小的分號(hào)就能影響仿真結(jié)果，讓我認(rèn)識(shí)到注重細(xì)節(jié)的重要性。讓我學(xué)到了遇到困難應(yīng)迎難而上的去尋找解決辦法。相信在我以后的人生路上意義深遠(yuǎn)。參考文獻(xiàn)1 王玉鳳,劉湘黔.電子設(shè)計(jì)從零開始M.北京:清華大學(xué)出版社,2010.62 譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)教程學(xué)習(xí)輔導(dǎo) M.北京:清華大學(xué)出版社，2011.93 童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M.成都：高等教育出版社,2010,74 孫惠芹，單片機(jī)項(xiàng)目設(shè)計(jì)教程M.北京：電子工業(yè)出版社，2009.6.5 李建中，單片機(jī)原理及應(yīng)用M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2013.96 馮志強(qiáng).Altium Designer 8.0電路設(shè)計(jì)M.北京:清華大學(xué)出版社

36、，2009.117 徐科軍.傳感器與檢測技術(shù)第3版M.北京：電子工業(yè)出版社，2011.98 趙克中.磁力驅(qū)動(dòng)技術(shù)與設(shè)備M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008.89 白靜.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)西安電子科技大學(xué)出版社2009.810 趙振德.單片機(jī)原理及實(shí)驗(yàn)M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2009.11 王煜東.傳感器應(yīng)用電路400例M.北京：中國電力出版社，2008.12 宗光華.多單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)M.北京：國防工業(yè)出版社，2003.10.13賈宗璞.許合利.C語言程序設(shè)計(jì)M.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.10.致謝通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文終于完成了。論文的順利完成，我要由衷地感謝我

37、的指導(dǎo)老師李余錢老師。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，李老師傾注了大量的時(shí)間和精力，從論文選題開始一直給予指導(dǎo)與啟發(fā)，并為我提供了許多有用的想法和設(shè)計(jì)思路，在我寫作論文的過程中，李老師給我提供了許多單片機(jī)方面的學(xué)習(xí)資料，并對(duì)電路設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題給予耐心解答，給出修改意見，在此對(duì)他表示感謝。還要感謝那些在論文寫作過程中對(duì)我?guī)椭^的同學(xué)。我們遇到問題在一起交流經(jīng)驗(yàn)，我從他們身上學(xué)到了很多，他們給予我很多的指導(dǎo)和建議，對(duì)我不解的地方進(jìn)行耐心的講解。我才能順利的完成論文的寫作。附錄附錄 總體電路圖附錄II 仿真初始化電路圖附錄 主程序void auto()dat=SHT11_Measure(TEM_TEST,210

38、);/14位tempeture1=SHT11_Convert_Tempeture14bit(dat);dat=SHT11_Measure(HUM_TEST,55);/12位RHtrue=SHT11_Convert_Humidity12bit(dat,tempeture1);temp1=tempeture1;temp2=RHtrue;TMOD=0x10;TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;EA=1;ET1=1;TR1=1;selectscreen(2); display(0,0,2);display(0,16,3);display(2,0,0)

39、;display(2,16,1);while(1) temp1=tempeture1; temp2=RHtrue; displaynum(0,40,temp1%10); displaynum(0,32,temp1/10); displaynum(2,40,temp2%10); displaynum(2,32,temp2/10); if(temp2=95) b=0; P10=b; void time1() interrupt 1TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;count+;if(count=20)/1s檢測一次count=0;dat=SHT

40、11_Measure(TEM_TEST,210);/14位tempeture1=SHT11_Convert_Tempeture14bit(dat);dat=SHT11_Measure(HUM_TEST,55);/12位RHtrue=SHT11_Convert_Humidity12bit(dat,tempeture1);（2） 手動(dòng)澆水子程序在于單片機(jī)中，定時(shí)中斷0的優(yōu)先級(jí)高于定時(shí)中斷1的優(yōu)先級(jí)。當(dāng)這兩個(gè)中斷同時(shí)發(fā)出中斷請(qǐng)求時(shí)，單片機(jī)先響應(yīng)定時(shí)中斷0，當(dāng)ET0=0后再開始執(zhí)行定時(shí)中斷1服務(wù)子程序。手動(dòng)澆水就是由這兩個(gè)中斷程序嵌套完成的。void hand_out(void) int n; voi

41、d WATER1(void); void WATER2(void); void WATER3(void); void WATER4(void); dat=SHT11_Measure(TEM_TEST,210);/14位tempeture1=SHT11_Convert_Tempeture14bit(dat);dat=SHT11_Measure(HUM_TEST,55);/12位RHtrue=SHT11_Convert_Humidity12bit(dat,tempeture1);temp1=tempeture1;temp2=RHtrue; TMOD=0x01;TH1=(65536-50000)/2

42、56;TL1=(65536-50000)%256;EA=1;ET1=1;TR1=1;selectscreen(2);display(0,0,2);display(0,16,3);display(2,0,0);display(2,16,1);while(1) b=1; P10=b; icount=0; /T/C0溢出初始值 TMOD=0x01; TH0=(65536-50000)/256; /T/C0裝載計(jì)數(shù)初值 TL0=(65536-50000)%256; EA=1; ET0=1; TR0=1; While（1） Void timeo(void) interrupter0 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50