单片机的智能花盆控制系统设计
摘 要本课题将在国内外现有的发展基础上，对目前市面上大多数智能花盆控制器系统产品的资料进行查阅后，制订了一系列适合于本课题的预期实现目标，并最终成功设计出一款智能花盆控制系统。选用了中低端定位的微型处理器芯片STC89C51单片机来作为主控核心，并结合LCD1602点阵屏幕、ADC0832模数转换器、蜂鸣器和土壤湿度传感器等一系列高性能元器件，设计出一款能够实现对花盆土壤含水量进行实时快速检测并且能够通过三种颜色的LED灯进行浇花提示等功能的智能花盆控制系统。本课题考虑到为了实现较高的性价比参数，尽量选用了能够满足本课题需求的STC89C51单片机芯片，并对一些市面上常用的并且资料丰富的高性价比元器件进行了选购，经过了一系列的软硬件系统设计后，成功实现了一款工作性能稳定并且具有高性价比的智能花盆控制器系统，非常适合推向市面上进行推广。
目录
一、 引言 1
（一） 智能花盆控制器的发展背景 1
（二） 智能花盆控制器的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 智能花盆控制器的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） 土壤湿度传感器简介 4
（四） ADC0832采样器简介 4
（五） LCD1602显示器简介 5
（六） 有源蜂鸣器简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
（二） 花盆土壤含水量检测电路设计 7
（三） ADC0832转换器电路设计 7
（四） 土壤含水量LED指示电路设计 8
（五） 花盆显示电路设计 9
（六） 土壤过干报警电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 智能花盆控制器的主程序流程设计 11
（二） 土壤湿度检测子程序流程设计 12
（三） 液晶显示子程序设计 12
（四） ADC0832驱动子程序设计 13
（五） 蜂鸣器子程序流程设计 14
五、 实物制作与安装 16
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
总结 20
参考文献 21
致 谢 22
附录一 原理图 23
附录二 PCB图 24
附录三 元件列表 25
附录四 程序 26
引言
智能花盆控制器的发展背景
本课题将要设计的这款智能花盆控制器系统经过多年的发展后，普遍都能够实现高清显示参数、模拟信号采集并转换成数字信号、发出报警信号和土壤湿度采集等一些功能，通过对现有的资料进行了详细查阅后可以总结出，智能花盆控制器系统的性能优劣与其内部的主控器件的性能息息相关，在现在市场上，往往一些中高端的产品大多数都采用了全数字化微处理器芯片进行信号采集和处理，DSP处理器或者单片机和FPGA联合构建的架构是这些中高端产品最青睐的方案，由于DSP和FPGA芯片的内部硬件乘法器模块能够实现对信号快速的运算能力，尤其是需要一些卷积的算法，而大多数信号处理都需要这个运算过程，所以相比于单片机芯片，这种微处理器能够将数据运算过程表现的非常轻松。
所谓的智能花盆控制器系统在架构方面不单单是一种硬件架构或者纯软件代码，它是一种将微处理器芯片、LCD1602液晶显示屏、ADC0832模数转换器、有源蜂鸣器和LS5V型土壤湿度传感器等巧妙的连接在一起构成硬件系统后，随后通过C语言等程序语言编写出用于控制微处理器芯片的代码，通过编译器对C语言代码的编译功能将人机语言转换成机器代码后，通过特殊的烧录连接器将机器代码文件下载到微处理器芯片中进行执行，最终使得系统能够按照设计师所设计的动作进行执行，表现出各项智能功能，这就是所谓的智能花盆控制器系统，一种将硬件电路和软件代码统一起来的系统。说到智能花盆控制器系统的发展过程，不得不说的是这种智能花盆控制器系统要想实现更多更复杂的智能化功能，必须要借助传感器模块，通过高性能的传感器将外部的非电量信号（磁场、压力等）转换成电量信号（电压、电流、电阻等），传感器研发技术在最近几年也取得了飞速的发展，带动了智能花盆控制器系统不断向高精度高智能化方向发展。
智能花盆控制器的国内外发展现状
目前国内外对于智能花盆控制器系统的研究方法侧重点有所差别，国外的研究者主要将研究重心放在了如何研发出更高性能的微处理器并发挥出其最大的性能，使得微处理器芯片能够在智能花盆控制器系统中发挥出最大的控制功效，从而实现非常智能的功能；国内的研究者则主要将重点放在了对新型传感器的研发，到目前为止已经研发出了多种用于智能花盆控制器系统中的传感器，这些传感器在外形体积、功耗性能以及使用稳定性等参数方面都具有突出的表现。
本文主要研究内容
本文选用了一款性价比极高的STC89C51单片机芯片来作为主控器件，结合了LCD1602液晶屏幕、ADC0832采样器、有源蜂鸣器和土壤湿度传感器等一些常见器件，设计出了一款具有较高性能的智能花盆控制器系统，并实现了如下功能电路模块的设计：
1、能够以较高质量的液晶显示能力将智能花盆控制器系统中采集到的数据显示给用户；
2、能够在STC89C51单片机的控制下进行快速的模拟电压采集转换并将结果以数字信号形式进行输出；
3、能够实现有源蜂鸣器驱动电路，并且通过C语言的配置，实现STC89C51单片机对该电路的控制；
4、能够通过STC89C51单片机的普通GPIO管脚实现对土壤湿度传感器输出信号的检测，通过检测结果判断当前环境土壤湿度。
方案设计及元器件选择
智能花盆控制器的方案设计
按照课题的预期实现目标来看，各个功能的实现需要通过STC89C51单片机芯片的控制才能够实现，而各个功能的实现需要硬件电路和软件程序代码两方面的结合才能够完成，本部分将开始对这款智能花盆控制器系统的实现方案进行设计，如下图中的系统结构框图所示，在这里将整个系统按照不同的功能来进行划分，形成了下图中的系统结构框图，各个功能模块的作用可以描述为：
1、参数显示电路用于实现对参数的高清晰显示的功能；
2、ADC0832模数转换电路用于实现将模拟量转换成数字信号的功能；
3、报警信号生成电路用于实现报警的功能；
4、土壤湿度采集电路用于实现土壤湿度采集的功能。
目录
一、 引言 1
（一） 智能花盆控制器的发展背景 1
（二） 智能花盆控制器的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 智能花盆控制器的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） 土壤湿度传感器简介 4
（四） ADC0832采样器简介 4
（五） LCD1602显示器简介 5
（六） 有源蜂鸣器简介 5
三、 系统硬件设计 6
（一） 最小系统电路设计 6
（二） 花盆土壤含水量检测电路设计 7
（三） ADC0832转换器电路设计 7
（四） 土壤含水量LED指示电路设计 8
（五） 花盆显示电路设计 9
（六） 土壤过干报警电路设计 9
四、 系统软件设计 11
（一） 智能花盆控制器的主程序流程设计 11
（二） 土壤湿度检测子程序流程设计 12
（三） 液晶显示子程序设计 12
（四） ADC0832驱动子程序设计 13
（五） 蜂鸣器子程序流程设计 14
五、 实物制作与安装 16
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总结 20
参考文献 21
致 谢 22
附录一 原理图 23
附录二 PCB图 24
附录三 元件列表 25
附录四 程序 26
引言
智能花盆控制器的发展背景
本课题将要设计的这款智能花盆控制器系统经过多年的发展后，普遍都能够实现高清显示参数、模拟信号采集并转换成数字信号、发出报警信号和土壤湿度采集等一些功能，通过对现有的资料进行了详细查阅后可以总结出，智能花盆控制器系统的性能优劣与其内部的主控器件的性能息息相关，在现在市场上，往往一些中高端的产品大多数都采用了全数字化微处理器芯片进行信号采集和处理，DSP处理器或者单片机和FPGA联合构建的架构是这些中高端产品最青睐的方案，由于DSP和FPGA芯片的内部硬件乘法器模块能够实现对信号快速的运算能力，尤其是需要一些卷积的算法，而大多数信号处理都需要这个运算过程，所以相比于单片机芯片，这种微处理器能够将数据运算过程表现的非常轻松。
所谓的智能花盆控制器系统在架构方面不单单是一种硬件架构或者纯软件代码，它是一种将微处理器芯片、LCD1602液晶显示屏、ADC0832模数转换器、有源蜂鸣器和LS5V型土壤湿度传感器等巧妙的连接在一起构成硬件系统后，随后通过C语言等程序语言编写出用于控制微处理器芯片的代码，通过编译器对C语言代码的编译功能将人机语言转换成机器代码后，通过特殊的烧录连接器将机器代码文件下载到微处理器芯片中进行执行，最终使得系统能够按照设计师所设计的动作进行执行，表现出各项智能功能，这就是所谓的智能花盆控制器系统，一种将硬件电路和软件代码统一起来的系统。说到智能花盆控制器系统的发展过程，不得不说的是这种智能花盆控制器系统要想实现更多更复杂的智能化功能，必须要借助传感器模块，通过高性能的传感器将外部的非电量信号（磁场、压力等）转换成电量信号（电压、电流、电阻等），传感器研发技术在最近几年也取得了飞速的发展，带动了智能花盆控制器系统不断向高精度高智能化方向发展。
智能花盆控制器的国内外发展现状
目前国内外对于智能花盆控制器系统的研究方法侧重点有所差别，国外的研究者主要将研究重心放在了如何研发出更高性能的微处理器并发挥出其最大的性能，使得微处理器芯片能够在智能花盆控制器系统中发挥出最大的控制功效，从而实现非常智能的功能；国内的研究者则主要将重点放在了对新型传感器的研发，到目前为止已经研发出了多种用于智能花盆控制器系统中的传感器，这些传感器在外形体积、功耗性能以及使用稳定性等参数方面都具有突出的表现。
本文主要研究内容
本文选用了一款性价比极高的STC89C51单片机芯片来作为主控器件，结合了LCD1602液晶屏幕、ADC0832采样器、有源蜂鸣器和土壤湿度传感器等一些常见器件，设计出了一款具有较高性能的智能花盆控制器系统，并实现了如下功能电路模块的设计：
1、能够以较高质量的液晶显示能力将智能花盆控制器系统中采集到的数据显示给用户；
2、能够在STC89C51单片机的控制下进行快速的模拟电压采集转换并将结果以数字信号形式进行输出；
3、能够实现有源蜂鸣器驱动电路，并且通过C语言的配置，实现STC89C51单片机对该电路的控制；
4、能够通过STC89C51单片机的普通GPIO管脚实现对土壤湿度传感器输出信号的检测，通过检测结果判断当前环境土壤湿度。
方案设计及元器件选择
智能花盆控制器的方案设计
按照课题的预期实现目标来看，各个功能的实现需要通过STC89C51单片机芯片的控制才能够实现，而各个功能的实现需要硬件电路和软件程序代码两方面的结合才能够完成，本部分将开始对这款智能花盆控制器系统的实现方案进行设计，如下图中的系统结构框图所示，在这里将整个系统按照不同的功能来进行划分，形成了下图中的系统结构框图，各个功能模块的作用可以描述为：
1、参数显示电路用于实现对参数的高清晰显示的功能；
2、ADC0832模数转换电路用于实现将模拟量转换成数字信号的功能；
3、报警信号生成电路用于实现报警的功能；
4、土壤湿度采集电路用于实现土壤湿度采集的功能。
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