农作物自动喷淋系统设计
摘 要本论文前前后后通过各种翻阅资料通过一番努力成功设计了一种农作物自动喷淋系统，能够实现土壤湿度准确检测并且快速制定出喷淋计划等功能，这种系统的实现使用的AT89C51单片机核心架构，通过由下而上的模块化电路设计方法，将自动喷淋系统须要完成的各项功能进行了模块划分，把每一项功能分成多个硬件子电路，通过对每一个子电路的设计而且通过专业仪器对其进行功能测试而且进行连接实现整体电路的统一。在软件的设计上，本课题采用的是Keil uVision平台对C语言代码进行了编写而且通过它的内部自带的Debug调试模式进行了编程代码的测试。因为目前单片机技术正在完成生活化和普遍化，很多普遍的技术都靠它，它早已切切实实的融入到我们的平常生活中，本自动喷淋控制系统的实现对于这一趋势是具有极大的推动作用的。
目录
一、 引言 1
（一） 自动喷淋的发展背景 1
（二） 自动喷淋的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 自动喷淋的方案设计 3
（二） AT89C51单片机简介 3
（三） 土壤湿度传感器简介 4
（四） ADC0832模数转换器简介 4
（五） LCD1602液晶显示器简介 5
（六） 有源蜂鸣器简介 5
（七） 机械按键介绍 6
三、 系统硬件设计 7
（一） 最小系统电路设计 7
（二） 土壤湿度检测电路设计 7
（三） 模数转换电路设计 8
（四） 土壤湿度显示电路设计 9
（五） 报警电路设计 9
四、 系统软件设计 10
（一） 自动喷淋的主程序流程设计 10
（二） 模数转换流程设计 12
（三） 液晶显示流程设计 13
（四） 有源蜂鸣器流程设计 14
总结 16
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
附录四 程序 22 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
引言
自动喷淋的发展背景
本次毕业设计将以大学期间的相关课程作为背景，通过之前学习过的控制器知识来制作一种应用控制器来完成的自动喷淋系统，该系统将会应用到我学到的主控器件、模拟电路、数字电路和电路图绘制软件的知识，将这些知识进行融会贯通后就可可以初步完成课题的设计目标，当然这个过程中还会遇到各种艰难险阻，需要具备问题分析和软硬件系统调试能力才能够全数完成这种类型的自动喷淋控制系统。本课题构建的这个系统与以往的自动喷淋控制系统不同的是，控制核心使用了AT89C51单片机，尽管该款主控器件是一款比较老而且功效不是十分突出的单片机，然而结合到它的价格和内部配置来看，这款器件的经典性是非常有道理的，而本课题应用它来做为主控也是基于此道理的，将它的嵌入到这个自动喷淋控制系统中，不单单能够缩短丰富软硬件电路设计调试周期，相关的系统教程可以在网络上或者图书馆中轻易找到，这对确保毕业设计的成功性具有很大保障。自动喷淋控制系统最早出现在集成电路刚发展起来的那段时间，那个时候集成芯片技术出现，许多分立模拟电路被集成芯片所代替，这使多数电路的性能获得了巨大的提升，电路的平稳性大大增加，同时给予电路的调试和维护亦带来了极大的便利，早期自动喷淋系统即为在该环境下被推出，设计者们通过丰富的构建和实验，最后构建出了这类早期的自动喷淋系统，完成了人们起初对它的期望性能，当然这些效果比较简易，随着电子技术的持续前进，这些简易的效果逐渐不能满足使用人员的胃口，从而这种初期的自动喷淋系统开始变得不具有实用性，研究者不断意识到唯有彻底性的改变这种系统的设计方案才能够使其发生根本性的增加。这一想法在处理器芯片出现以后获得了完成，结合代码设计和硬件电路的配置，通过主控器件完成的自动喷淋控制系统具备了智能系统的初态，设计师将思想转换成算法植入到这类芯片中，通过内部电路的操控和对于数据的飞速运算，对电路的操控通过了算法来完成，这就是我们今天看到的自动喷淋控制系统。而伴随着单片机技术的不断发展，单片机芯片的功能变得越来越强大，它的驱动能力也不断被增加，一些高精度的液晶屏、数字化传感器组以及无线通信模块被植入到了自动喷淋控制系统中，使自动喷淋统始终保持着发展的脚步。
自动喷淋的国内外发展现状
现如今世界上对自动喷淋控制系统的顶尖研究设计技术资料只是学会在非常少一部分国家或企业当中，所以自动喷淋系统的生产研究价格还下不来。国内外如今对自动喷淋控制系统设计的研究人员越发多，与此同时大学中亦有很多人在参与对自动喷淋系统的研究。现如今效果最高的一些自动喷淋控制系统产品采用的是以32位内核处理器作为主控的并且含有超快运算速度的系统，由于其内核可以在单位时间中对32比特的二进制数据进行并且运算，因此相比市面上绝大多数16位内核产品来说要快得多。自动喷淋控制系统的性价比指标是目前市场上相关产品的制胜重要的原因，因为目前一些以16位处理器作为主控的自动喷淋控制系统相对32位产品具备更低的成本，从而它能比32位产品获得更多的用户，不过随着32位微处理器的生产研发成本正在不断降低，未来不久32位的自动喷淋系统必将更含有竞争力。
本文主要研究内容
1、快速测量土壤中的湿度，通过51单片机对YS69土壤湿度传感器的灵活驱动，实现对土壤中水分的准确检测，并通过液晶屏对该参数进行显示；
2、具有湿度阀值可设定功能，当土壤中实际湿度低于阀值时，立即启动喷淋系统。用户可通过按键实现湿度阀值的设定，在运行过程中51单片机根据实际湿度与阀值的比较，对喷淋系统进行启闭，从而实现喷淋自动化。
3、具有报警功能，当土壤中实际湿度低于阀值时，系统发出报警信号。该部分主要通过有源蜂鸣器以及蜂鸣器驱动器实现，单片机输出相应的电平实现对蜂鸣器启闭的控制，从而实现报警信号的发出。
4、系统采用直流正5V电压进行供电，具有较低的功率消耗；
方案设计及元器件选择
自动喷淋的方案设计
本论文通过Visio绘制了一个自动喷淋控制系统的结构框图，自动喷淋系统的单片机最小系统电路由复位电路和时钟电路以及AT89C51单片机芯片组成，它是整个系统的关键核心，用来实现对LCD1602、ADC0832、有源蜂鸣器和土壤湿度传感器等元器件进行驱动。
参数显示电路由LCD1602液晶屏组成，用于实现对湿度高清晰度液晶显示的功能；
2、土壤湿度检测模块主要由YL69型传感器构成，用于实现对土壤湿度参数的实时快速检测；
3、模数转换器模块主要由ADC0832芯片构成，用于进行高分辨率数据采集的功能，实现对YL69土壤湿度传感器输出的直流模拟电压进行采集，并将其转换为数字信号，输入到单片机内部进行处理；
目录
一、 引言 1
（一） 自动喷淋的发展背景 1
（二） 自动喷淋的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 自动喷淋的方案设计 3
（二） AT89C51单片机简介 3
（三） 土壤湿度传感器简介 4
（四） ADC0832模数转换器简介 4
（五） LCD1602液晶显示器简介 5
（六） 有源蜂鸣器简介 5
（七） 机械按键介绍 6
三、 系统硬件设计 7
（一） 最小系统电路设计 7
（二） 土壤湿度检测电路设计 7
（三） 模数转换电路设计 8
（四） 土壤湿度显示电路设计 9
（五） 报警电路设计 9
四、 系统软件设计 10
（一） 自动喷淋的主程序流程设计 10
（二） 模数转换流程设计 12
（三） 液晶显示流程设计 13
（四） 有源蜂鸣器流程设计 14
总结 16
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
附录四 程序 22 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
引言
自动喷淋的发展背景
本次毕业设计将以大学期间的相关课程作为背景，通过之前学习过的控制器知识来制作一种应用控制器来完成的自动喷淋系统，该系统将会应用到我学到的主控器件、模拟电路、数字电路和电路图绘制软件的知识，将这些知识进行融会贯通后就可可以初步完成课题的设计目标，当然这个过程中还会遇到各种艰难险阻，需要具备问题分析和软硬件系统调试能力才能够全数完成这种类型的自动喷淋控制系统。本课题构建的这个系统与以往的自动喷淋控制系统不同的是，控制核心使用了AT89C51单片机，尽管该款主控器件是一款比较老而且功效不是十分突出的单片机，然而结合到它的价格和内部配置来看，这款器件的经典性是非常有道理的，而本课题应用它来做为主控也是基于此道理的，将它的嵌入到这个自动喷淋控制系统中，不单单能够缩短丰富软硬件电路设计调试周期，相关的系统教程可以在网络上或者图书馆中轻易找到，这对确保毕业设计的成功性具有很大保障。自动喷淋控制系统最早出现在集成电路刚发展起来的那段时间，那个时候集成芯片技术出现，许多分立模拟电路被集成芯片所代替，这使多数电路的性能获得了巨大的提升，电路的平稳性大大增加，同时给予电路的调试和维护亦带来了极大的便利，早期自动喷淋系统即为在该环境下被推出，设计者们通过丰富的构建和实验，最后构建出了这类早期的自动喷淋系统，完成了人们起初对它的期望性能，当然这些效果比较简易，随着电子技术的持续前进，这些简易的效果逐渐不能满足使用人员的胃口，从而这种初期的自动喷淋系统开始变得不具有实用性，研究者不断意识到唯有彻底性的改变这种系统的设计方案才能够使其发生根本性的增加。这一想法在处理器芯片出现以后获得了完成，结合代码设计和硬件电路的配置，通过主控器件完成的自动喷淋控制系统具备了智能系统的初态，设计师将思想转换成算法植入到这类芯片中，通过内部电路的操控和对于数据的飞速运算，对电路的操控通过了算法来完成，这就是我们今天看到的自动喷淋控制系统。而伴随着单片机技术的不断发展，单片机芯片的功能变得越来越强大，它的驱动能力也不断被增加，一些高精度的液晶屏、数字化传感器组以及无线通信模块被植入到了自动喷淋控制系统中，使自动喷淋统始终保持着发展的脚步。
自动喷淋的国内外发展现状
现如今世界上对自动喷淋控制系统的顶尖研究设计技术资料只是学会在非常少一部分国家或企业当中，所以自动喷淋系统的生产研究价格还下不来。国内外如今对自动喷淋控制系统设计的研究人员越发多，与此同时大学中亦有很多人在参与对自动喷淋系统的研究。现如今效果最高的一些自动喷淋控制系统产品采用的是以32位内核处理器作为主控的并且含有超快运算速度的系统，由于其内核可以在单位时间中对32比特的二进制数据进行并且运算，因此相比市面上绝大多数16位内核产品来说要快得多。自动喷淋控制系统的性价比指标是目前市场上相关产品的制胜重要的原因，因为目前一些以16位处理器作为主控的自动喷淋控制系统相对32位产品具备更低的成本，从而它能比32位产品获得更多的用户，不过随着32位微处理器的生产研发成本正在不断降低，未来不久32位的自动喷淋系统必将更含有竞争力。
本文主要研究内容
1、快速测量土壤中的湿度，通过51单片机对YS69土壤湿度传感器的灵活驱动，实现对土壤中水分的准确检测，并通过液晶屏对该参数进行显示；
2、具有湿度阀值可设定功能，当土壤中实际湿度低于阀值时，立即启动喷淋系统。用户可通过按键实现湿度阀值的设定，在运行过程中51单片机根据实际湿度与阀值的比较，对喷淋系统进行启闭，从而实现喷淋自动化。
3、具有报警功能，当土壤中实际湿度低于阀值时，系统发出报警信号。该部分主要通过有源蜂鸣器以及蜂鸣器驱动器实现，单片机输出相应的电平实现对蜂鸣器启闭的控制，从而实现报警信号的发出。
4、系统采用直流正5V电压进行供电，具有较低的功率消耗；
方案设计及元器件选择
自动喷淋的方案设计
本论文通过Visio绘制了一个自动喷淋控制系统的结构框图，自动喷淋系统的单片机最小系统电路由复位电路和时钟电路以及AT89C51单片机芯片组成，它是整个系统的关键核心，用来实现对LCD1602、ADC0832、有源蜂鸣器和土壤湿度传感器等元器件进行驱动。
参数显示电路由LCD1602液晶屏组成，用于实现对湿度高清晰度液晶显示的功能；
2、土壤湿度检测模块主要由YL69型传感器构成，用于实现对土壤湿度参数的实时快速检测；
3、模数转换器模块主要由ADC0832芯片构成，用于进行高分辨率数据采集的功能，实现对YL69土壤湿度传感器输出的直流模拟电压进行采集，并将其转换为数字信号，输入到单片机内部进行处理；
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