毕业论文盆花自动浇水系统

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1、. .题 目盆花自动浇水系统的设计与实现学生*学号 1013014014 所在学院 物理与电信工程学院专业班级 电子*指导教师 * _ _完成地点 理工学院 2021年 6月16日盆花自动浇水系统的设计与实现*理工学院 物理与电信工程学院 电子信息工程专业，20*级*班， 723003指导教师：*摘要本次设计的盆花自动浇水系统用STC89C52RC单片机为主控芯片，用DHT11温湿度传感器进展土壤温湿度的检测，用时钟芯片DS1302进展定时控制，并通过雨水检测器进展雨水检测，再将温湿度采集结果及当前时间在LCD1602显示屏上进展显示。如遇雨天自动停顿浇水，否那么假设湿度低于设定的下限值时，单

2、片机输出一个控制信号，蓝灯亮，继电器工作，开场浇水；假设湿度高于上限值时，单片机输出一个控制信号，蓝灯灭，继电器关闭，停顿浇水。关键词STC89C52RC ；温湿度传感器DHT11 ；时钟芯片DS1302 ；液晶显示器LCD ；继电器The design and implementation of the potted flower automatic watering system*(Class*,20*, School of Physics and Electronic Information Engineering,Electronics and Information Engineer

3、ing Dept, Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723003,Shaanxi)Tutor:*Abstract:The design of the potted flower automatic watering system with STC89C52RC microcontroller as main control chip, using DHT11 temperature and humidity sensors for the detection of soil temperature and humidity, applying

4、 a time clock chip DS1302 for timing control, and through the rain detector testform rain, and temperature and humidity collection results and the current time on the LCD1602 screen for display.In case of rain automatically stop watering, otherwise if the humidity is below the lower limit set by the

5、 microcontroller outputs a control signal, blue lights, relays, start watering; If the humidity is higher than the upper limit, the microcontroller outputs a control signal, the blue light off, relay closed and stop watering.Keyword:STC89C52RC;DHT11 temperature and humidity sensor;DS1302 clock chip;

6、liquid crystal display LCD;relay目录引言11 设计方案选择31.1温湿度检测模块31.2显示模块42 主要元器件介绍52.1 STC89C52单片机52.2DHT11温湿度传感器62.3液晶显示器LCD82.4 DS1302时钟芯片103 硬件电路设计133.1晶振电路133.2复位电路133.3 DHT11温湿度传感器模块133.4 LCD显示模块143.5定时器模块143.6按键模块153.7雨水检测器模块153.8继电器电路154 软件设计174.1 土壤温湿度的检测与浇水控制系统174.2 定时器的设置与浇水控制系统175 安装与调试195.1土壤温湿度

7、检测与浇水控制系统195.2 定时器的设置与浇水控制系统20总结23致24参考文献25附录A 外文翻译26附录B 整理电路图33附录C 实物图34附录D元器件清单35附录E 程序36优选. -引言有喜有忧，有笑有泪，有花有果，有香有色这是老舍先生对养花的乐趣和对生活热爱的朴实表述。和老舍先生一样，许多城乡居民喜欢在家中种植一些花草，养盆花不仅可以冶情操、丰富生活。同时盆花可以通过光合作用吸收二氧化碳，净化室空气，在有花木的地方空气中阴离子聚集较多，所以空气也特别清新，而且许多花木还可以吸收空气中的有害气体。生活中我常见的盆花如以下图a,b所示。 图a 马蹄莲 图b 君子兰盆花生长所需的水分，大

8、局部是从土壤中吸收来。盆花能否良好的生长就在于土壤湿度的适合度。但是，在生活中人们总是会有无暇顾及的时候，比方工作太忙、出差、旅游等。花儿生长问题大局部都是由花儿浇灌问题引起的。虽然市场上有卖盆花自动浇水器，但价格十分昂贵，并且大多只能设定一个定时浇水的时间，很难做到给盆花自动适时适量浇水。因此，我想设计一种集盆花土壤温湿度检测和自动浇水于一体的盆花自动浇水系统。根据土壤湿度传感器设计的盆花自动浇水系统能根据不同的盆花对土壤湿度适合度的不同需要，随时调整控制盆花土壤湿度，让盆花能够良好生长。微喷灌是利用直接安装在毛管上，或与毛管连接的微喷头将压力以喷洒状湿润土壤。微喷系统是近几年利用国外先进技

9、术组装的新型灌溉设施，主要是利用水流通过管道系统以一定速度从特制的喷头喷出，在空气中分散成细小的水滴着落在花草植物。作物及周围的地面上，从而到达及时补充水分的目的。该系统具有用水量少、冲击力小的灌溉特性，适用于栽培密度大、植被柔软细嫩的植物。自动浇水器的诞生时随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快而诞生的一种懒人园艺用品。它把微喷的概念应有家庭盆花浇灌中，通过相应地改进，到达合理给盆花自动浇水的目的。 早在很多年前，国外就已经开场普及，国实用的电子类自动浇水器多数从国外进口的，价格昂贵，但质量比较可靠。不过这不太适用于国，目前国外比较流行的是玻璃制作的自动浇水器。这种类型的浇水器多数在我国和一

10、带生产的，价格比较低廉，实用性没有电子类自动浇水器好。随着国居民消费水平和生活质量的提高，种花容易养花难，浇水问题就暴露出来，因此国上加已经看到了这种需求潜力。目前这类小居家用品的厂家主要集中在、一带。现在市场上所出售的自动浇水器主要有电子类自动浇水器和玻璃、瓷类自动浇水器。1电子类自动浇水器电子类自动浇水器又叫时控喷淋装置，系统构成为：主机或者、主管可以是花园管也可以是七分之四毫米的微喷淋管、分水接头3通、4通、5通、6通、分水器、副管五分之三毫米喷淋管雾化喷头、旋转喷头、折射雾化喷头等。电子类自动浇水器根据电源的不同分为交流电自动浇水器和电池自动浇水器两种。控制器的一般性能有：电磁阀控制；

11、智能时控电路、微电脑芯片控制；适用电源为AC220V/50Hz；最适水压0.3-0.6Mpa；待机功率4VA，浇水时小于12VA；可控制连续作业时间试1分钟至168个小时；可每天自动完成十次以上浇水，可每天、隔天、隔多天自动循环进展浇水，手动自动两用；每天计时误差小于正负3秒；电器适应环境温度为-1050摄氏度；相对湿度小于90%RH。使用自动控制器带来的便利有：自主设定每周、每日的灌溉次数和时间，即使你外出度假也无须担忧无人照料；实现科学养护，防止普通漫灌溉导致的植物死亡；节约珍贵的水资源，使用本品本钱课节约水80%左右；无须专门维护，课长期使用，安装、调试方便。2)玻璃、瓷类自动浇水器玻璃

12、、瓷类自动浇花器又叫自动渗水装置。玻璃制彩色自动浇水器如图c所示：图c 玻璃制彩色自动浇水器而玻璃、瓷类自动浇水器那么由本身材质的物理构造构成，根据器具的物理渗水原理完成自动浇灌，当自动浇水器部存水自身形成一定压力，当遇到枯燥的土壤，水就会至上而下的流出，当突然湿润以后，会形成一个堵塞压力，从而导致水流速度变慢或者停顿；器具工艺不同，效果也不一样，当然也因突然疏松情况决定器具水流速度。玻璃类、瓷类自动渗水器简单介绍：工作原理：特殊的玻璃、瓷构造帮助实现自动渗水功能，既有效防止花儿因为浇水过度导致烂根，又可有效防止花儿缺水；从而大量节约了的浇花用水量。使用方法：把玻璃、瓷底部让水充分浸泡十几分钟

13、，然后往浇花器灌满水，底部插入土壤中；它跟据土壤湿度自动分泌水来满足花儿7天的用水量；假设花盆比较大，只需多插几只浇花器就可以。当前传感器技术与单片机技术开展迅速，其应用逐步由工业、军事等领域向其它领域渗透，已经和我们的日常生活息息相关。而且智能家居概念也越来越受到人们的推崇，因此，微电脑控制的电子类自动浇水系统有很好的开展前景。本次毕业设计是设计一种基于AT89C52单片机的盆花自动浇水系统。其主要由单片机、土壤温湿度检测与显示局部、定时器设置与显示局部以及继电器控制浇水电路等局部构成。单片机选用AT89C52单片机，软件选用C语言编程。土壤温湿度检测与显示局部采用温湿度传感器DHT11采集

14、当前的土壤温湿度并通过LCD显示。同时把检测到的信息发给单片机，通过单片机所设计的程序判断是否需要给盆花浇水，假设需要浇水，那么单片机系统发出浇水信号，开场浇水，假设不需要浇水，那么进展下一次循环检测。定时器设置与显示局部，通过按键开关设置不同的浇水时间段，在时间段以时，单片机驱动浇水系统，开场浇水，如不在时间段，那么不浇水。1 设计方案选择1.1温湿度检测模块方案一、采用DS18B20温度传感器和HS1100湿度传感器。DS18B20温度传感器是DALLAS半导体公司生产的DS18B20型单线式智能温度传感器。可广泛用于工业、民用、军事等领域的温湿度测量及控制仪器中。它具有小体积，硬件开销低

15、、抗干扰能力强、精度高、接口方便、远距离传输等特点。1DS18B20主要性能有：1.独特的单线接口只需一个端口进展通信；2.多个DS18B20可并联在惟一的三线上，可以实现多点组网的功能；3.无须外部元件；4.可通过数据线供电，电压围为3.0V5.5V；5.零待机功耗；6.温度以3位数字显示；7.用户可自定义报警设置；8.电压特性，电源极性接反时，温度计不会因为发热而烧毁，但不能进展正常工作。 2 DS18B20的部构造DS18B20采用3脚PR35封装，如图1.1示。图1.1 DS18B20封装HS1100湿度传感器是基于独立工艺设计的电容元件，具有完全呼唤性，高可靠性和长期稳定性，相应时间

16、迅速的特点。应用于办公自动化，车厢空气质量控制系统等。HS1100湿度传感器的主要特性有：全互换性；在标准环境下不需校正；长时间饱和下快速脱湿；可以自动化焊接，包括波峰焊或水浸；高可靠性与长时间稳定性；专利的固态聚合物构造；可用于线性电压或频率输出回炉；快速反响时间。HS1100是电容式湿度传感器，由于电容不可直接测量，应选用555多谐振电路检测到频率，然后又单片机计算的电容值，再根据电容值算出相应的湿度值。方案一温湿度检测模块的框图如图1.2所示。显示模块STC89C52单片机DS18B20温度传感器HS1100湿度传感器图1.2 方案一温湿度检测模块框图方案二、采用DHT11温湿度传感器。

17、DHT11是一款集温度传感器和湿度传感器于一体的数字信号输出的温湿度复合传感器。传感器部包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，以确保产品具有极高的可靠性和卓越的稳定性。DHT11的主要特性：相对湿度和温度测量；全部校准，数字输出；卓越的长期稳定性；无需额外部件；超长的信号传输距离；超低能耗；4引脚安装；完全互换等。特点：品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比高。方案二温湿度检测模块框图如图1.3所示。STC89C52单片机显示模块DHT11温湿度传感器图1.3 方案二温湿度检测模块框图考虑到该系统要同时测量温度、湿度，而DHT11温湿度传感器

18、具有综合作用，集温度湿度于一体。而且本钱低且使用方便。故采用方案二。1.2显示模块方案一、采用LED数码管显示。数码管具有低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、防晒、防潮、防火、防上下温，对外界环境要求低，易于维护，同时精度比较高，操作简单，编程容易，资源占用较少的优点。但数码管存在缺乏之处，显示容局限，需要外围驱动电路。方案二、采用LCD液晶显示屏显示。LCD具有轻薄短小、耗电量低，平面直角显示以及影响稳定不闪烁，可视面积大，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强等优势。特点：本钱相对LED较高，显示容也较丰富，且可以与单片机接口直接接线使用。考虑到本系统需要显示时间、温湿度等，显示容比较多。要

19、同时到达同样的显示效果，采用数码管显示可能比使用LCD液晶显示屏的本钱要高且电路复杂。目前市场上LCD1602已经十分普遍，LCD1602是两行16字符型液晶显示屏，显示亮度高，且可显示容丰富，故采用LCD1602液晶显示当前的时间、温湿度是最正确方案。本次毕业设计选用STC89C52RC单片机为主要控制芯片，DHT11温湿度传感器进展土壤温湿度检测，时钟芯片DS1302进展定时控制，通过雨水检测器进展雨水检测，再将当前时间及温湿度采集数据在LCD1602上进展显示。本次设计的盆花自动浇水系统主要由晶振电路、复位电路、DHT11温湿度传感器、LCD显示、定时器、按键模块、雨水检测器和继电器电路

20、这八模块组成。盆花自动浇水系统的具体模块设计框图1.4所示。 STC89C52RC 单片机LCD显示按键模块继电器电路雨水检测器定时器电路复位电路晶振电路DHT11温湿度传感器图1.4 盆花自动浇水系统的具体模块设计框图2 主要元器件介绍2.1 STC89C52单片机2.1.1 STC89C52单片机简介STC89C52单片机是由STC公司生产的一种高性能的、低功耗的CMOS8位微控制器，具有 8K 的系统可编程Flash存储器。STC89C52单片机使用的是经典的C51核，但是做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机所不具备的许多功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Fla

21、sh，使得STC89C52为众多的嵌入式控制应用系统提供了高灵活的解决方案，成为目前广泛使用的单片机微控制器之一。使用STC89C52单片机可以完成所有根本的对于微控制器控制系统的编程和处理方法。STC89C52单片机拥有如下根本功能：8k字节的可编程Flash；32 位的I/O 输入输入端口；512bit的RAM核；4个外部中断；置4KBEEPROM；看门狗定时器；3个16 位定时器/计数器等等。2.1.2 STC89C52单片机的构造和引脚功能STC89C52单片机拥有一共40个外部端口，根据功能特性可以划分为主电源模块、多复用功能的IO端口、外部连接晶振荡、控制和复位等。它能够完成复杂的

22、控制问题，且本钱较低，应用围广。其构造引脚如图2.1所示。图2.1STC89C52引脚图STC89C52存在4个8位的并行I/O输入输入端口：分别为P0、P1、P2、P3端口，相对应的外部接口分别是P0.0P0.7，P1.0P1.7，P2.0P2.7，P3.0P3.7，总计32条I/O线，每一条线能够独立作为输入或输出端口。P0端口，这个端口功能实现了一个8位的双向I/O口。而在端口对外部的程序或者输入的数据存储器实现读写时，P0端口可以作为多路复用的低字节地址/数据总线，只有在这个条件时，P0端口存在部上拉电阻。P1端口，这个端口是部存在上拉电阻的8路双向I/O输入输出端口，当给该端口写入1

23、的时候，部的上拉电阻把该端口电压置高，在这个时候该端口作为输入口使用。并且，P1.0和P1.1端口能够设置成定时/计数器，如表2.1所示。表2.1P1口引脚复用功能表端口引脚复用功能P1.0T2定时器/计算器2的外部输入端P1.1T2EX定时器/计算器2的外部触发端和双向控制P1.5MOSI用于在线编程P1.6MISO用于在线编程P1.7SCK用于在线编程P2端口，这个端口是部存在上拉电阻的8路双向I/O输入输出端口，当给该端口写入1的时候，部的上拉电阻把该端口电压置高，在这个时候该端口作为输入口使用。P3端口，这个端口是部存在上拉电阻的8路双向I/O输入输出端口，当给该端口写入1的时候，部的

24、上拉电阻把该端口电压置高，在这个时候该端口作为输入口使用。在STC89C52中，P3端口也存在着大量的复用功能，如表2.2所列。表2.2 P3口引脚复用功能表端口引脚复用功能P3.0RXD串行输入口P3.1TXD串行输出口P3.2INT0外部中断0P3.3INT1外部中断1P3.4T0定时器0的外部输入P3.5T1定时器1的外部输入P3.6WR外部数据存储器写选通P3.7RD外部数据存储器读选通1PSEN的程序存储允许信号。它是用来读取外部程序存储器。2RST复位功能连接端口。在晶振工作的时候，在这个引脚上连续出现两个机器周期的高脉冲时，部电路将单片机做复位处理。3ALE/PROG地址锁存的控

25、制端口。每当从存储器读取数据的时候，该端口发送信号作为锁存低字节地址。在对Flash存储器编程时，这个端口可以输入编程脉冲PROG。4EA/Vpp外部读写数据控制端口。为了使单片机可以正确的从地址为0000HFFFFH的外部ROM中承受到代码，所以要把EA置低，所以接到地端。然而，如果程序锁位1，EA在复位锁存。5XTAL1振荡器的反相放大器输入，部时钟工作电路的输入。6XTAL2振荡器的反相放大器输出。2.2DHT11温湿度传感器2.2.1 DHT11产品概述DHT11数字温湿度传感器是一款集温度传感器和湿度传感器于一体的数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传

26、感技术，以确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此DHT11具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上。DHT11的技术参数：1)供电电压：3.35.5V DC2)输 出：单总线数字信号3)测量围：湿度2090%RH，温度0504)测量精度：湿度5%RH，温度25)分 辨 率：湿度1%RH，温度16)互 换 性：可完全互换 7)长期稳定性：1%RH/年DHT11的应用领域：暖通空调、测试及检测设备、汽车

27、、数据记录器、消费品、自动控制、气象站、家电、湿度调节器、医疗、除湿器等。2.2.2 DHT11封装信息DHT11为4 针单排引脚封装,DHT11的封装图如图2.3所示。图2.3 DHT11的封装图2.2.3 DHT11引脚说明DHT11为单排4引脚，其引脚说明如表2.3。表2.3 DHT11引脚说明Pin名称注释1VDD供电 35.5VDC2DATA串行数据，单总线3NC空脚，请悬空4GND接地，电源负极2.2.4 DHT11接口说明DHT11的典型应用图如图2.3所示。一般在连接线长度短于20米时用5K上拉电阻,大于20米时根据实际情况使用适宜的上拉电阻。图2.3 DHT11的典型应用图2

28、.2.5 DHT11电源引脚DHT11的供电电压为3V5.5V。传感器上电后，要等待1s以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚VDD，GND之间可增加一个100nF的电容，用以去耦滤波。2.2.6 DHT11串行接口 (单线双向)DATA 用于单片机与DHT11之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次通讯时间4ms左右,数据分小数局部和整数局部,当前小数局部用于以后扩展,现读出为零。操作流程如下：一次完整的数据传输为40bit,高位先出。数据格式:8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据 +8bit校验数据传送正确时校验和数据等于8bi

29、t湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数数据所得结果的末8位。单片机发送一次开场信号后,DHT11从低功耗模式转换到高速模式,等待单片机的开场信号完毕后,DHT11发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号采集,可选择读取局部数据。在高速模式下,DHT11接收到开场信号触发一次温湿度采集,如果没有接收到主机发送开场信号,DHT11不会主动进展温湿度采集。采集数据后DHT11又转换到低速模式。2.3液晶显示器LCD2.3.1液晶显示器的简介液晶显示器是一种低功能耗液晶显示器件。工作电流小，适合于仪表和低功耗系统。常用的有笔画型液晶显示器、点阵字符型液晶显

30、示器和图形点阵式液晶显示器。LCD液晶显示器的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进展控制。液晶显示器适应于大规模电路直接驱动，易于实现全彩色显示的特点。目前被广泛应用于计算机，数字摄像机等众多领域。一般1602字符型液晶显示器实物如图2.4所示。图2.4 1602字符型液晶显示器实物图2.3.2 1602LCD根本参数1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大局部为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差异，两者尺寸差异如以下图2.5所示。图2.5 1602LCD的尺寸图1602LCD主要技术参数(1)容量:162个字符(2)工作电压:4.55.5V

31、(3)电流:2.0mA(5.0V)(4)最正确工作电压:5.0V(5)尺寸:2.954.35(WH)mm2.3.3 1602LCD引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚无背光或16脚带背光接口，各引脚接口说明如表2.4所示。表2.4 1602LCD引脚接口说明表符号引脚说明编号符号引脚说明VSS电源地9D2数据VDD电源正极10D3数据VL液晶显示偏压11D4数据RS数据/命令选择12D5数据R/W读/写选择13D6数据E使能信号14D7数据D0数据15BLA背光源正极D1数据16BLK背光源负极第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器比照度调整端。第4

32、脚：RS为存放器选择，高电平时选择数据存放器、低电平时选择指令存放器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进展读操作，低电平时进展写操作。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。2.3.4 1602LCD指令说明及时序1602液晶模块部的控制器共有11条控制指令，如表2.5所示。表2.5 1602LCD控制命令表序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001

33、DCB5光标或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM10要写的数据容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据容1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。2.3.5 1602LCD硬件原理图LCD液晶显示器的RS、RW、E管脚连接单片机的P2.0、P2.1、P2.2。LCD液晶显示器的D0-D7 引脚和单片机的P0.0-P0.7引脚相连接。其连接电路图如图2.6所示。图2.6 LCD硬

34、件原理图2.4 DS1302时钟芯片2.4.1 DS1302简介 DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片，含一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，可以通过串行接口与单片机进展通信。实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、星期、月、年的信息，每个月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过AM/PM标志位决定采用24或12小时时间格式。DS1302与单片机之间采用同步串行的方式进展通信，仅需三根I/O线：RST复位、I/O数据线、SCLK串行时钟。DS1302工作时功耗很低，保持数据和时钟信息时，功耗小于1mW。DS1302进展初始化时，将复位脚RST置为高电平且将8位地址和命令

35、信息送入移位存放器。数据在时钟SCLK的上升沿时串行输入，前8位指定访问地址，命令字送入移位存放器，在之后的时钟周期，读操作时输出数据，写操作时输出数据。时钟脉冲的个数在单字节方式下为8+88位地址+8位数据，在多字节方式下为8加最多可达248的数据。2.4.2DS1302引脚功能图2.7现示出DS1302的引脚排列,其中Vcc1为后备电源，Vcc2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc10.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接

36、32.768kHz晶振。图2.7 DS1302封装图RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位存放器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进展操作。如果在传送过程中RST置为低电平，那么会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc2.0V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)。SCLK始终是输入端。DS1302的引脚功能如表2

37、.6。表2.6 DS1302引脚功能引脚注释X1，X232.768kHz晶振引脚GND地RST复位I/O数据输入/输出SCLK串行时钟VCC1电池引脚VCC2主电源引脚2.4.3 DS1302部构造DS1302的部构造如图2.8所示，主要组成局部为：控制逻辑、移位存放器、实时时钟、振荡器以及RAM。图2.8 DS1302的部构造图 DS1302控制字节DS1302 的控制字表2.7所示。控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1，如果它为0，那么不能把数据写入DS1302中，(位6)如果为0，那么表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据；(位5)至(位1)指示操作单元的地址；最低有效位(位0

38、)如为0表示要进展写操作，为1表示进展读操作，控制字节总是从最低位开场输出。表2.7 DS1302 的控制字1RAM CKA4A3A2A1A0RAM K数据输入输出(I/O)在控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位位0开场。同样，在8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低(位0)位到高(位7)。 DS1302存放器DS1302有12个存放器，其中有7个存放器与日历、时钟相关，存放的数据位为BCD码形式,其日历、时间存放器如表2.8所示。表2.8 日历、时钟存放器与控制字对照表存放器名称1RAM/CKA4

39、A3A2A1A0RD/W秒存放器1000000分存放器1000001小时存放器1000010日存放器1000011月存放器1000100星期存放器1000101年存放器1000110写保护存放器1000111慢充电存放器1001000时钟突发存放器1011111最后一位RD/W，为0时表示进展写操作，为1时表示读操作。3 硬件电路设计该系统主要由晶振电路、复位电路、DHT11温湿度传感器模块、LCD显示模块、定时器模块、按键模块、雨水检测器和继电器电路这八模块组成。3.1晶振电路单片机最小系统里都有晶振，全称叫晶体振荡器，晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定、

40、准确的单频振荡。它结合单片机部电路产生单片机所需的时钟频率，晶振提供的频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片机的一切指令的执行都是建立在晶振提供的时钟频率。晶振电路的作用是为系统提供根本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各局部保持同步。本设计中的STC89C52单片机使用12MHZ的晶体振荡器为振荡源，由于单片机部带有晶振电路，所以外部只要连接一个晶振和两个电容即可，电容容量为22pF。电路图如图3.1所示。图3.1 晶振电路3.2复位电路单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚RST上外接电阻和电容，实现上电复位。当复位电平持续两个机械周期以上时复位有效。复位电平的持续时间必须大于单

41、片机的两个机械周期。STC89系列单片机即为高电平复位，通常在复位引脚RST上接一个电容到VCC，再连接一个电阻到GND，由此形成一个RC充放电回路保证单片机在上电时RST脚上有足够时间高电平进展复位，随后回归到低电平进入正常工作状态。本设计中复位电路的电阻和电容值分别为10K和22uK，电路图如图3.2所示。图3.2 复位电路3.3 DHT11温湿度传感器模块DHT11温湿度传感器模块采用DHT11温湿度传感器，获取当前的土壤温湿度。P2.3连接DHT11温湿度传感器的DATA管脚，DHT11温湿度传感器模块的连接电路和DHT11实物图图如3.3a和图3.3b所示。图3.3a DHT11连接

42、电路图 图3.3b DHT11实物图3.4 LCD显示模块LCD显示模块用于显示当前时间和土壤温湿度。LCD液晶显示器的RS、RW、E引脚连接单片机的P2.0、P2.1、P2.2引脚。LCD液晶显示器的D0-D7 引脚和单片机的P0.0-P0.7引脚相连接。LCD电路图如图3.4所示。图3.4 LCD连接电路图3.5定时器模块定时模块采用时钟芯片DS1302，可实现三次自由设置浇水起始、终止时间。其DS1302的RST、 SCLK 、I/O 引脚分别连接单片机的P3.6、P3.4、P3.5引脚，DS1302的X1、X2晶振源接32.768kHZ的晶振。电路图如图3.5所示。图3.5 DS130

43、2连接电路图3.6按键模块按键模块由五个按键开关组成，实现界面的切换，及湿度下限值的调节和定时时间的设置等。其中单片机的P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7引脚通过上拉电阻分别与Adjust开关、ADD开关、DEC开关、MODE开关、OK开关连接。其上拉电阻值为1K。按键模块的连接电路图如图3.6所示。图3.6 按键模块连接电路图3.7雨水检测器模块雨水检测器连接到单片机检测天气是否下雨，假设检测板检测到下雨，指示灯亮，产生一个低电平给单片机，控制继电器电路不工作，即不需要浇水；假设检测到没有下雨，指示灯不亮，产生一个高电平给单片机，对继电器电路的工作不产生影响。P3.3管脚接于是

44、检测器，雨水检测器的硬件模块图如以下图3.7所示。图 3.7 雨水检测器模块3.8继电器电路继电器电路如图3.8所示。Q1为一个PNP三极管，D1为蓝色二极管，RL2为946H-1C-5D继电器。图3.8继电器电路在继电器通电的状态下，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下抑制返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点吸合。在继电器断电的状态下，线圈断电，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点吸合。这样吸合、释放，从而到达了在电路中导通和切断的目的。当继电器的开关闭合时，处于一个通路的状态下，电源灯亮，继

45、电器开场工作，系统设备开场浇水。相反，当继电器的开关断开时，处于一个断路的状态下，那么继电器不工作，从而系统设备也不工作。4 软件设计该系统包括土壤温湿度检测与浇水控制系统、定时器的设置与浇水控制系统两大系统。4.1 土壤温湿度的检测与浇水控制系统土壤温湿度的检测与浇水控制系统用DHT11温湿度传感器，将采集到的土壤温湿度值送入STC89C52RC单片机，再由其传输到LCD已将显示屏进展显示。通过单片机程序设置的浇水上下限值与传感器采集的温湿度进展比较，假设湿度低于设定的下限值时，单片机发出一个控制信号，LED蓝灯亮，继电器工作开场浇水；假设湿度到达上限值时，单片机发出控制信号，LED蓝灯灭，

46、继电器停顿工作，浇水停顿。土壤温湿度检测与浇水控制系统的流程图如图4.1所示。LED蓝灯亮开场开场LCD显示温湿度湿度值低于下限值 否 湿度高于上限值 是 是不需要浇水 否LCD红灯亮开场浇水完毕图4.1 土壤温湿度的检测与浇水控制系统流程图4.2 定时器的设置与浇水控制系统定时器的设置与浇水控制系统采用时钟芯片DS1302，通过LCD显示当前的日期和时间。进展雨水检测，假设是下雨天，那么不需要浇水；假设没有下雨，将LCD显示的时间与设定的时间进展比较，到达设定时间 ，单片机发出一个控制信号，LED蓝灯亮，继电器工作开场浇水。定时器的设置与浇水控制系统的流程图如图4.2所示下。开场在下雨天初始

47、化子程序显示当前时间 是 否在设定时间内 否湿度高于上限值 是 否 是不需要浇水LED蓝灯亮开场浇水完毕图4.2定时器的设置与浇水控制系统流程图5 安装与调试5.1土壤温湿度检测与浇水控制系统土壤温湿度检测与浇水控制系统以单片机STC89C52RC为控制核心，通过软件设置到达具体动作实现。土壤的温湿度是由DHT11温湿度传感器检测土壤湿度信息送入单片机，通过单片机的I/O口把检测到的土壤温湿度值用LCD显示出来。同时，将该值与设定的湿度上下限值相比较，假设低于下限值，那么单片机发出一个控制信号，继电器工作开场浇水。假设高于上限值时，单片机再发出一个控制信号控制，继电器停顿工作,停顿浇水。土壤温

48、湿度检测与控制系统由STC89C52RC单片机、DHT11、电位器、LCD显示屏、电阻等组成。DHT11温湿度传感器的DATA与单片机的P2.3管脚连接，其实物图如图5.1所示。图5.1 DHT11实物图对于LCD显示屏将D0-D7通过排阻RESPACK8连接到单片机的P0.0-P0.7上，RS、R/W、E与P2.0、P2.1、P2.2连接，其电路图如图5.2所示。图5.2 LCD连接电路图通过LCD显示当前的温湿度，如以下图5.3所示。图5.3 温湿度的显示通过按键可以调节湿度的下限值，如图5.4所示。图5.4 湿度下限值的调节5.2 定时器的设置与浇水控制系统定时器局部以单片机STC89C

49、52RC为控制核心，通过程序设置控制浇水的实现。通过按键开关设置浇水时间,通过与LCD显示的当前时间进展比较，当时间处在所设置的浇水时间时，单片机发出控制信号，继电器工作,蓝灯亮,开场浇水。否那么，停顿浇水。定时器局部局部由STC89C52RC、DS1302、电池和电阻等组成。DS1302的SCLK、I/O和RST管脚分别和单片机的P3.4、P3.5和P3.6管脚连接。DS1302的X1、X2管脚接32.768KHZ的晶振。定时器连接电路图如图5.5所示。图5.5 定时器连接电路图单片机的P1.3，P1.4，P1.5，P1.6和P1.7引脚分别接按键Adjust、ADD、DEC、MODE和OK

50、。按键的连接电路图如以下图5.6所示。图5.6 按键连接电路图通过调节按键设置浇水时间，调节方法如下：1电路接通后LCD显示当前时间，如图5.7所示。图5.7 显示当前时间2按下MODE键，LCD会显示土壤的温湿度，如图5.8所示。图5.8 显示土壤温湿度 3)再按下MODE键会显示Adjust time one的界面，如图5.9所示。图5.9 设置浇水时间14)再按下MODE键会显示Adjust time two的界面，如图5.10所示。图5.10 设置浇水时间25)再按下MODE键会显示Adjust time three的界面，如图5.10所示。图5.10 设置浇水时间36)在LCD显示A

51、djust time one时，按一下MODE键光标会向右移动一位，光标停留在时上，按下ADD键设置时，按两下光标留在分上，按下ADD键设置分。例如设置浇水的时间段,如图5.11所示。图5.11 浇水时间的设置以此类推，可设置三次浇水时间。7)到达设置时间LED蓝灯亮，继电器工作，开场浇水，设置时间完毕后，LED蓝灯灭，继电器停顿工作，停顿浇水。总结本次设计的盆花自动浇水系统以电子类的自动浇花器的工作原理为参考，整个盆花自动浇水系统包括土壤温湿度检测与浇水控制系统、定时器设置与浇水控制系统两大系统。土壤温湿度检测与浇水控制系统由温湿度传感器DHT11、LCD显示、浇水驱动电路构成。将DHT11

52、检测到的土壤温湿度值送入STC89C52RC单片机，再由单片机的I/O口输出到LCD液晶显示屏进展显。同时检测到的湿度值通过与单片机程序设定浇水的上下限值相比较，当传感器检测到的湿度值低于设定的下限值时，单片机输出一个信号，开场浇水，高于设定的上限值时再由单片机输出一个信号，停顿浇水。定时器设置与浇水控制系统由时钟芯片DS1302、雨水检测器、LCD显示、浇水控制电路构成。通过LCD显示当前时间，与程序设定定时浇水时间相比较，当时间处在所设置的浇水时间时，雨水检测器 假设检测到1信号，表示没有下雨，单片机发出控制信号，开场浇水。否那么，不需要浇水浇水。这次设计中存在的缺陷是未完成雨水检测器模块

53、。但通过本次设计，使我在学校中所学到的知识真正的运用到了实际当中，遇到了一些困难，也我学到了很多课本上没有的知识，使我开阔了眼界，增长了见识，同时使我对我所学的专业有了更深一步的了解。从这次设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习工作中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的写与读的过程中才能提高，这就是我在这次课程设计中的最大收获。致本次毕业设计是我在导师*教师的亲切关心和悉心指导下完成的。她严谨的治学态度，渊博的学识，精益求精的工作作风，深深地感染和鼓励着我。从课题的选择到工程的最终完成，*教师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在本次毕业

54、设计期间，我遇到不少的困难和挫折，是她给予我的帮助和鼓励，让我重新获得了继续前进的勇气和信心。在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料到设计草案确实定和修改，中期检查，后期详细设计等整个过程中朱亚利教师都给予我悉心指导。在此谨向朱亚利教师致以衷心的感和深深的敬意!同时感各级领导对我的教育培养。他们细心指导我的学习与研究，在此，我要向诸位教师深深地鞠上一躬。在此，我要特别感我们班的一位同学给予的帮助，正是由于他的帮助和支持让我抑制一个一个的困难和疑惑，直至本次毕业设计的完成。还要感我的同学、我的室友、我的朋友，在大学四年里，他们给我许多的关心和帮助，伴我度过许多快乐时光。和他们在一起度过的日子永远值

55、得回味。参考文献1倪云峰.单片机原理与应用 M. ：电子科技大学，2021.2敏.孟臣.数字式温湿度传感器及其应用技术J.电子元器件应用,2004,11.3荣超.德超.数字温湿度数据记录仪的设计J.现代电子技术，2005.74黄鸿.吴石增.传感器及其应用技术M理工大学，2021.75灿军.实用传感器M.：国防工业，2004,6.6志强.C51单片机应用与C语言程序设计M.电子工业,2007.7宗光华.大寨.多单片机系统应用技术M.：国防工业，2003.10.8王芳琴.单片机控制的节水灌溉系统的研究J.华中农业大学.9振德.单片机原理及实验/实训M.：电子科技大学，2021.10艾永乐.付子仪.

56、数字电子技术根底M.：中国电力，2021.11刚.基于组态王的农田温湿度检测系统设计J.微型机与应用，202112海兰.DS1302实时显示时间的原理与应用J.电子技术，200413Seeley J G.Methods of Automatic Watering of PlantsJ. Science, 1948, Vol.108 (2794), pp.6514 Post K. Automatic Watering Of Experimental PlotsJ. Plant Physiology, 1941, Vol.16 (1), pp.207-9附录A 外文翻译Krishak Bandhu

57、-AutoMatic Irrigation SystemK.Sakthikumaran, D.Sabarish, S.Syedhassain,A.Easwaran, M.MuthukumarSri Eshwar College Of EngineeringKondampatti(PO), Vadasithur(VIA),Coimbatore- 641202Abstract:For automatic irrigation controller, we need to measure different parameters i.e. atmospheric temperature, Humid

58、ity, Wind speed, Wind direction, Radiation, Soil temperature, Sunshine and Rain fall etc. The key objective of this project is to report on a developed indigenous low cost microcontroller based irrigation scheduler which performs user defined functions and outputs commands to derive appropriate actu

59、ators (relay, solenoid valves, motor). A soil moisture sensor was modeled, simulated and tested for achieving, low-cost, accurate and reliable measurements.This system presents the design and development of Irrigation controller System built using Micro controller.The system consists of water storage tank,fertilizer tank, moisture sensor to measure the moisture level of the soil&