【《家用智能浇花系统设计》11000字（论文）】.docx

家用智能浇花系统设计摘要如今.养花已成为许多人的爱好之一.但人们却非常担心浇花的问政。目前市场上各种花舁浇灌设籥虽然琳琅满目,但或多或少都存在一望缺陷。为了解决这一问题.本文设计了一种掾性简单.易于使用,设计成本低的家用智能花卉浇灌系统。本系统采用STC89C52作为主控芯片.夕卜接电源供电。通过瘦键输入设警卷散。采用Y1-69型土爆湿度传解器和DHTI1.型温湿度传感器作为检测装置,实时采集忿裁土壤湿度和环境温度信息,通过AD磴敌转换塞转换后得出检测值,以1.CDI602液晶显示逐作为显示装置.g示设定他和桧测值,同时相桧测值与设定情JS行比较,判断是否需要浇水,然后输出控制信号.控制维电器的动作,从而控制挂鸣器跟警装置和水泵浇水装置的开关,合现浇灌盆栽.实现智能浇水。关镇真：STC89C52;智能浇花；传感器目录摘要目录1结论-11设计背景-11.2国内外研究现状-I2系统功能要求及基本工作隙理-22功能要求-22.2至本工作原遽-33系统硬件选择-43.1 STC89C52单片机-43.2 Y1.-69土壤湿度传感器-63.2.1 Y1.-69土填湿度传感器的使用-63.2.2 Y1.-69工作原理-63.3 DHT1.1.温湿度传感器-83.4 ADCo832模数转换器-93.5 1.CD1.602液墨显示器IO3.5 .!1.CD1.602显示原理-103.6 .21.CD1.602的指令-I1.3.6 电磁携电卷-133.6.1 电磁继电器工作原理-133.7 电磁阀-153.7.1 电磁制的工作原理-153.8 三极菅-163.8.1 三极管的工作原理-16382三极管的放大原理-183.8.3 三极管的参数-183.8.4 三极管的结构类型-183.8.5 三极管的封装形式和管蒯识别-193.8.6 三极管的作用-194系统各95分设计-194.1 全片机经制模块-194.1.1 爱位电路-204.1.2 晶最电路-214.2 土壤湿度检测模块-224.3 空气温度捡测模域-23-4.4 液晶显示模块-24-4.5 报警器模诀-25-4.6 按键输入模块-26-4.7 浇水电珞模块-27-4.8 电源供电模决-28-5系统怠体设计305.1 系统主程序流程图-30-5.2 系统总电路图-31-6结论-32-参考文献-32-I1.1.1绪论1.1.设计背景近年来.防若我国社会经济的不新改革、进步和发展.人民群众对生活质量的要求大大提高,实现人民美好生活的迫切鬻要与日俱塔。在书定上摆放益栽或在家里种花.已逐渐成为人们追求美好生活的方式之一。如今,越来越多的年轻人开始直双用花卉栽培来保护和改善自己的生存环境°种花已成为许多年轻人的更要爱好。人们可以在家里种花养花,享受身心,闷右情操.为生活环阅g源一抹亮色和活力。花草还能改善室内环境.有利于人们的身心健康。植初的生长离不开水分,许多花卉对水分有若强烈的需求,特别是在花卉的开花明.除水会产垂影响花卉的数量和废量.产生缺水甚至会导致稻物的死亡。另夕卜,一些植物对土壤水分的控制有产格的要求,过的浇水会大幅度塔大土墩的湿受,从而导致这些植物的根部IS之,严里影Q向它们的正常健康生长和发育。这不仅是个人的经济损失.也是以花盆为精神寄知者的精神损失。对于花草的浇水管理是一项非常发杂的工作,而且许多花草对土壤水分的要求不同.人工控制也很难保证土壤水分适宜,往往造成水量不足或浇水时间过少,并合导致大聂的水资源被浪贽“当今社会,生活节奏越来越快人们总是忙于学习或工性,可能没有时间喝咫他种植的花草。有时.史于出差、IS游等原因，植扬长期无人看官,导致植物枯萎甚至死亡。为了有效地解决这些问SS.人们发明了各种自动浇花系统。目前.我国市场上虽然有各种自动控制浇花系统,但许多自动浇花装置仍存在许多跳陷。一些自动浇花装置其实并不可行,锹乏严通的设计机制。还有一些刹车控制洒水装置,虽然功能多,但反价格太甚,而对于一般家瘦来说.过于爱杂的掾花和太多的功能是没有物要的。目前我国市场上现有的自动控制浇花设备要么过于简单.功能不完善,要么设计不完善,不如人们所期望的方便、高效.要么由于增加了许多不必要的工具和功能而变得过于品贵。1.2国内外研究现状上世纪70年代初,世界上第一个比特御处理器诞生于英特尔。在接下来的几年里,澈处理器技术不断发展,从此.微处理器和弑型计算机时代被广泛应用于各个领域。智能花卉浇灌系蜕是在这一时期滋生的一种方便的园艺产品,在国外应用广泛,但价格寄货。例如.以色列灌溉行业的盅控系同时具有许多不同的灌溉程序,每次灌溉的开始时间可以根据日照这行调整.对人类来说很方便.法国一家专门从事农业研究的公司M发了一神智爱洒水装置.该装置由一定的水压传感器驱动,大大提总了施肥和茂洒农药浓度的精度。上世纪90年代末,智能花卉洗灌系统开始运入中国市场。直到十多年前,我们使用的自动控制浇水装置都是直接从国外避口的,价格非常不贲,而且多用于各种园林、农场等地区。然而,随着我国现代经济和科技的发展,各种智能化的花卉浇潼设备也随之发展起来。目前市场上的各冲自动控制洸花装置大多采用虹吸原理.利用液位差进行渗透。这样浇花的过程只能尿证花卉本身不会因为水资源短缺而死亡,但也有以下两个缺点:一是不能及时确定植物的实际需水,容易导致浇水过少或过多,也会导致水资源的浪费。二是雨天过多浇水可能使土壤相对湿度超标,导致植物根都酹江.严更影响植物的正常健,康生长。还有一些智建花卉浇木控制系淄.可以设定桓次浇水的时间和茸境时间.并自动完成用户摄天设定的浇水操作,类似于大型花卉基地的浇水系统。与上述方法类似.当植物需要浇水时,不需要浇水。该智能浇花装置控制方式单一,不同植物的需水集和浇花时间没有差异.不能根据不同植物的生长需要自动调节。同时浇灌各种植物,浪费水资源,不利于植物生长。因此,本文在分桁和曲结目前花卉浇灌设备市场销售状况及应用中存在的一些问题的基世上.改进和设计了一种新型的家用智里花卉浇灌系统,以更好地海足现代花卉种植者的需求。2系统功能要求及基本工作原理2.1 功能要求为满足现代社会中外花人的家用需要,本系统需要实现以下功能：1 .利用土填湿度传感器.实时检测植物所在的±攘湿度数据：2 .通过超便传感器,实时检测植物生长的空气环境温箧数据：3 .通过投世输入模块.输入所栽培植物生长所需的温湿度设定值区间：4 .通过液曷显示模块显示系统测得的温度和湿度以及实时温度和湿度设定值：5 .实时调行工煨水分.当土壤水分低于设定妁围的下限时,可以自动扇动水泵迸行洸水;6 .当浇水完成（即实时土爆湿度达到设定土塘湿度区间上限时）,能够自动关闭水泵停止浇水；7 .当实时湿度高于设定温度时.能够自动浇水降遑。2.2 基本工作原理本系嫌以STC89C52为核心。Y1.-69土壤湿度色感建采生植物所生长的土壤的湿度信息并揩具传输到ADC0832唤教转换器,DHTII温溶受传感器收集植物所在空气环境的温度信息,ADC0832模数转换器将传密器测得的模族信号转换为数字信号并将其发送到单片机;根据设定值判断是否需要浇水1.CDI602液晶显示塞用于实时显示土壤湿度和气温值,用户可以通过按禳输入模域,根据天气情况和花卉的不问需水量,调至浇水时间和浇水量的报警值,探证淡水系统的正确运行。当检测到的空气温度大于设定的报警值时.报警月动水泵这行洒水:当检测到土填含水量低于报警值时,总动水泵迸行浇水。系统般体设计框图如图2-1所示。三2-1.系统总体设计框图3系统硬件选择3.1 STC89C52单片机STC89C52由STC公司生产。STC89C52是一种高性能、低能耗的CMOS8位赏控制器.虽然STC89C52采用了传蜕的MCS-51内核,但它的许多新功能是其他51单片机所不具备的。STC89C52的最高工作频委为35MHz,可选择6T熨12（。STC89C52只自8位CPU.为嵌入式控制应用系统提供了多种高效的解决方案。STC89C52具有以下功能：1. 8k字节F1.asi1；2. 512字节RAM;3. 32位UO口线：4. 看门狗定时器；5. 内置4KBEEPRoMMAX810爱位电路：6. 3个16位的定时器，计数器；7. 4个外部中断；8. 一个7向量4级中断绝掏9. 全双工序行口。其引脚图如图31.所示.实物仅如用32所示。T2P1.0T2BXP1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RSTRXDP3.0TXDP3.11111P3.2IMT1P3.3T0P3.4T1P3.5些P3.6RDP3.7XTA1.2XTA1.1.11111111111111111111111111111111111111111.JE=1.J匚匚匚匚匚匚匚1.J匚=工匚匚VCCPO.O/ADOPO.1AD1PO.2AD2PO.3AD3PO.4AD4PO.5AD5PO.6AD6PO.7AD7B1.EPROGPSBNP2.7A15P2.6A14图3-1STC89C52引脚图P2.5A13P2.4A12P2.3A11P2.2A10P2.1A9P2.0A8图3-2STC89C52实物图3.2 Y1.-69土壤湿度传感器土壤湿度传感器包括一个由不锈钢制醐探针和一个具有防水功柒的探头。在运行中.土填湿度传感器可以长时间埋在土壤和大坝中,主要负贲检测固定点并实时测景表层和深层土壤泡麦。YIM9土壤湿度传感器与数据收集器一起使用,可用于土壤湿度检测，并可作为定点水分检测工具或农业濯溉和森林保沪中的流动观星工具.以测量土惠的体积含水量。Y1.-69是一种简单的土堪湿度传感器,其主要原理是使用对湿度敬感的冷屣转。随着国国湿度的变化.对湿度敏用的冷凝器所在的环境招发生变化,并且湿度中的湿度将增加。电客卷的靖加变化电容值发生变化,并且电容值与湿度值成正E由于湿度敏窈电容器本身具有高灵敏度.快速叫应速度和小滞后特性,因此可以轻松地使其小型化和集成化。3.2.1 Y1.-69土壤湿度传感器的使用1 .电源33VTV2 .获取湿度信息的方式（2种可何时使用）:（1）由Y1.69土壤湿度传感雄的DO引蒯获取湿度信息:通过电位器调节控制相应阖值.湿度低于设定值时,DO输出高电平.高于设定值时,Do输出低电平。（这种方式多应用于湿度阈值控制开关）（2）由Y1.69土壤湿度传感器的Ao引脚荻取湿便信息:可以获得湿度数据的模版量,更加精满。（多用于湿度值的实时显示）本设计采用的荻取湿度信息方式为第二种,即由Y1.-69土厚湿度内感器的AO引脚获取湿度信息。3.2.2 Y1.-69工作原理Y1.-69土爆湿便传感器中电压比较器采用1.M393芯片，模块中电位器是用于土壤海度的阈值调节。当土雄湿度低于设定值时,DO输出高电平,该模块提示灯灭；当土壤湿变高于设定值时.DO输出低电平.模块提示灯亮；顺时计谓节.1.M393的反向输入端输入电压越高,较低的湿度环境,模块即可输出低电平，模:夬灯亮；图向右发转,甯加模宗的灵敏便。逆时针调节.1.M393的反向输入时输入电压越低.较高的湿度环境.像域力能输出低电平.模块灯亮。即为了让1.M393电压比较器输出低电平.痛要反向输入端电压大于正向输入挑电压,而反商输入施电压已经通过电位器调低了（对应分压也变低了），那么只能招正向输入潴的电压调的更低.只有湿度更大的情况下.正向输入端的电压才更此.所以符土壤湿度传感跟水中插入更深入N能触发模块的1.ED输出指示灯点亮。其原理图如图3-3所示。图3-3Y1.-69土壤湿度性感器原理图图34Y1.69土壤湿度传感器实物图3.3 DHTI1.温湿度传感器D1.rn1.是一款有已校准数字信号输出的温湿度传感跟。其精度湿度为+4%R,温度为+-2C,它的湿度程为20-90%RH,温度程为O-5OC。DHTI1.数字温湿度传感器具有极高的可靠性和优越的长期稳定性。DHTII温湿度污密器由一个电阻式感湿元件和一个NTC测遑元件组成.使用时格其连接在8位单片机上。该传感慨品质卓越、响应快速、抗干扰能力强、性价比被高。每个DHT1.1.传感器都在极为精确的湿度校坳室中选行校准。DHT1.1.温湿度传感器使用单电娩串行接二!联松方便地集成系统。403-5DHT1.I实物图3.4 ADC0832模数转换器ADCO832是美国国冢半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道A.D/换芯片。ADCO832模数转换卷的最高分麟可以达到2%级,培用于一般模报盘转换要求。由于转换器的内部电源输入和参考电压的多路复用.芯片的模取电压输入介于05V之间,芯片的转换时间仅为32“S°ADCo832嗅数转换器具有双倍数据输出.可用作数据验证.从而减少数据方面的误差,转换速度快.捺定性强。独立的芯片便能输入使多设的连接和处遽器控制更汨容易。通过DI数据输入端子.可以轻松实现通道叼能选择。CSCHOCH1.GND12345678Vcc/RefC1.KDODI图36ADCO832引脚图图3-7ADCt)832实颍图3.5 1.CDI602液晶显示器1.CD1.602液同显示器是目前广泛应用的一种字符型液曷显示模块。它是由字符型液晶显示屏（1.CD）、控制驱动主电珞HD44780及其犷展驱M电路HD441（K）.以及少量电除、电容元件和结拘件等装配在PCB板上而组成。1.CD1.602是一种工业字符型液晶,能够同时显示16x2即32个字符。3.5.1 1.CDI602显示原理I-CO1602液曷显示器的原现是利用液晶的电光特性,把电信号转换成可见的字符,图像等信号,以便在通电时进行显示。它由若干个SX7或者5X11等点阵字符位组成.缶个点阵字帝位都可以斑示一个字符，席位之间有一个点距的间隔,每行之间也有间隔,在字符和行间距中起作用。因此,同隙效果不胡很好地显示图形（使用特姝CGRAM时显示效果不好）。16021.CD表示所显示的内容为16X2.团以显示两行16个字符的1.CD模块（字符和显示编号）。市场上大多墩字符1.CD均基于HD44780I.CD芯片。3.5.21.CD1602的指令表31为1.CD1.602的指令集。表31.1.CD1.602指令集I1.图3-81.CD1.602液晶显示器实物图3.6 电磁继电器继电器是一种电气控制装置。当输入量（励磁量）的变化满足规定的要求时,使输出电珞中的受控量按预定的步进变化的电器。它在控制系统（也称为输入电路）和受控系统（也称为输出电路）之间具有交互关系。它通常用于自动控制电路中,实际上是一种用小电流控制大电流运行的“自动开关因此,它在电路中起若自动调节、安全保护和转换电路的作用。继电器是一种具有隔离功能的自动开关元件,广泛应用于遥控、遥沈、通信、自动控制、机电一体化和电力电子设备中。在控制电珞中用的继电器大多数是电施式继电器。电梯式继电器具有结拘端单.控制电定中使用的大多数继电器都是电磁绪电卷。电通继电器结构简单,价格低廉,使用维护万便.触点容量小（通常小于SA）,触点数量大.主辅之间没有区别,无灭期装置,体枳小.快速而箔徜地移动。并控制箱确.可匏寻它们广泛用于低压控制系终3.6.1 电磁继电器工作原理电磁继电器的基本结构和工作原理与接触器相似.主要包括电磁机悒和触点。在一个弹黄的蝶圈两端附近加上一定的吸动电压或者通入一定的吸动电流.产生一定的吸动性电翻力.当这个畋就性的电遨刀超过了咫弹质的弹力时,贝J眼就衔接铁从而让常开.常闭的接点运制:所以当连接线匿的电压降低.或者是电流减少或者是消失时.衔铁就会被粒放.接点就会爱位。电磁继电跟一般由铁芯、线直、电枢、接触套片等组成.只要在她图两鼐施但一定的电压.一定的电流就会流过线弼,产生电强效应。将其拉向核心,这样就可以运行固定装置。电流触点和将右触点（通常为断开线点）被拉在一起心,这样斯可以运行固定装置。电流触点和静态触点（通常为新开触点）被拉在一起。当城圈所电时,电磁吸引力将消失,电枢弹我将在反作用力的作用下返回其原始位置.梗动脓点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸金、程放,从而达到了在电跻中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开常闭”触点,可区分为：继电器端圈未通电时处于断开状态的静态触点称为“常开触点”；处于导通状态的睁态触点称为“常闭触点”。绪电器一般有两个电路.低I1.控后电路和应压工性电路。绪电器的线图和跳子是慝散的、互补的。继电器的触点相当于电窗的开关。图3-9电磁继电器原理图。VCCCON3常闭端JDQ-DC5三图39电擢继电器原理像图3-10电磁继电器实物图3.7 电磁阀电磁捌是由电通力控制的工业装它是自动化技术的基本组成部分,专门用于操纵和控制各种流体运动。曷于执行机内.不限于液压和气动。电磁阀主要用于工业控制系统中词节介质的运动方向、流盘、扭矩等参数。电磁阀可与各种电珞配合控制,探证窗制精度和灵活性。电忌阀有很多种,不同类型的电磁阀可以在毋个控制装国的不同位置起作用,最常见的有单向阀、安全控制婚、方向控制制、高速控制网。3.7.1 电磁网的工作原理电磁阀中有一个封闭的腔室。不向位置有通孔。每个孔与不问的油管相连。腔体两网有两个电翻铁.腔体中间有一个活塞。当磁铁线匿通电时.网体将波吸引到邪一到，通过控制陶体的运动，可以打开或关闭不同的放油孔。进油孔常开，液压油iS入不同的放潮百.通过油反推动油缸活塞.活塞带动活塞忏,活塞忏带动机构。这样,通过控制电码铁的通断电流来控制机械运动。图3-11电磁捌实物图。图3-I1.电俄阀实物图3.8 三极管三拨管全掰半导体三极管,又称双极晶体管、晶体三极管.是一种用于控制电流的半导体器件。三极营的作用是ie小宫号放大成大幅度的电信号，也可用作无触点开美。三极管是半导体的基本元件之一,具有放大电流的功能.是电子电路的核心元件之一。三极管足在半导体衬底上形成两个彼此非常接近的PN结。两个PN结将整个半导体分成三部分。中间部分是基极区,两侧是发射区和集电极区。有两冲持列方式：PNP和NPN。3.8.1 三极管的工作原理三根官控材料可分为错管和情营西种。带种叼料可分为NPN和PNP晶体营,但目前最常见的是硅NPN和格PNP晶体管（n表示负）.n型晶体管在高纯硅中加入一些磷来取代一定量的硅原子.在电压的刺激下产生自由电子来导电.P表示阳性。硼原子的加入取代了一些假原子产生大量皿穴,这更有利于导电）除了电源极蛭不同外,其工作原理基本相同I。以下仅介绍NPN硅管的电流放大原理。对于NPN晶体营,它是由两个n型半导体夹在一个P型半导体之间。在发射极区域和基股区域之间形成的PN结称为发射板结.而在集电极区域和基极区域之间形成的PN结称为英电投结。这三根引然分别称为发射拨、基极和集电吸。当点B的电位比点E的电位总几伏时,发射极结处于正偏压状态,而当点C的电值比点B的电位高几伏时.集电极给处于反向偏压状态.集电极电源EC高于基板电源EB.：.在制造三股管时.故意使发射极区中的多数载流子浓度高于基极区,并且基板区非常薄.物须产格控制杂质含量。这样,一旦电源打开,由于发射链路的正偏压。施主区域中的大多数毂流子（电子）和基极区豉中的大多数钺流子（空穴）可以很容易地穿过发射投结而彼此到达.但是由于前者的浓度大于一秒,因此电流会流过发射投结基本上是称为发射极电子电流的电子电流。由于基极区非常薄.和集电极结的反向悔I,注入基板的大部分电子通过柒电做结进人出电投区,形成集电极翰IC只留下极少徽电子（I-IO%）在基极空穴重新结合。亚新组合的基孔由基极电源EB更新供电,从而形成基极电流IBOo根据电流连续性原理：1.e=1.b+1.c这意味若非常小的基极Ib由集电极的大Ic支撑.这我是所滔的电流放大.Ic和Ib尿茸一定的比例,即：I=IcXIb其中：6I-梆为百流放大,该集电极电流变化率IC对基极电流的变化IB是：6=IcIb其中有一个称为6-电流的放大倍数。由于低频.OI与6差别不大,因此有时为了万便起见,两者并不完全相同,并且a1.的值从100到100不等：I=IC/Ie（Ic和Ie为直流电路中电流的大小）其B:a1又称百流放大系数.一般用于共基配置的放大电跻.描述发射极电流与集电投电流之间的关系为：=AkZAIe表达式中的是公共圣波电流AC的放大率。同煤,当输入信号较小时,和1.之间也没有太大差异。对于疝述电流关系的两个放大倍数,有以下关系：1 .三极管电流放大实际上是将集电极电流大的变化电基拨电流小的变化来控制。2 .三极管是一个电流放大器,但在实践中.二拨管的电流放大往往通过一个电阻转化为电压放大。3.8.2三极管的放大原理1发射的格电子从发射极区啜发射到基板区域。电源UB通过电阻器RB添加到发射极结。发射极结正向扁雷。发射根区的大部分载流子（自由电子）不断地通过发射极给进人基极区,形成发射极电流困,向时基极区的大部分载流子也扩散到发射区,但由于大部分就流子的浓度远低于发射区的浓度,电流可以忽略不计,因此可以U为发射结主要是电子流。2 .电子在基板区扩散,复合电子is入县极区后,电子苜先集中在发射投结附近,逐渐形成电子浓度差。在浓度差的作用下.电子在基区扩散到集电极结,极集电极结电场拉入集电极区,形成箕电极电流ICo也有一小部分电子（因为基区很常）与基区中的空穴复合。?T散电子流与复合电子流的比值决定了三吸管的放大能力。3 .在集电报区收集电子是因为在集电投结上IeZO了很大的反向电压。反向电压产生的电场力将阻止集电极区中的电子厂散到荃投区，并将集电极给附近的电子拉到集电极区，从而形成主集电吸电流ICN。此外.集电板中的少数就流于（空穴）将漂移并流入基极,形成反饱和电流.用ICbO表示。它的值很小,但刘端度很敬然。4 .8.3三极管的参数1 .特征频率。当F=仃时.晶体管完全失去其电流增总功胡。倘若工作频率大于仃.则电路将无法维持常规工作。仃称为增益带宽的乘枳,即fr=ZJf。知泊晶体管的实际工作频率f。和高频电流的放大效果,就可以得到频率特性fa随若工作胰率的增加,增益效应将减小。当=1时.IT也可以定义为3页率。2 .电压/电流:通过这个参数,你可以指定电子管的电压和电流效图。3 .hFE:电流放大率。4 .PCM:最大允许的功率耗叽5 .封装形式:指示管的形状。如果只他爹敬正确.则不问的封装将防止该组件插入电路板。6 .8.4三极管的结构类型晶体三极管在半导体封底上形成两个PN结.将整个半导体分为三图分.中间部分为基极区,两恻为发射板区和集电极区.分为PNP和NPN。发射极区和基极区之间的PN结称为发射板结.集电极区和基投区之间的PN结称为集电极结。基区很薄.发射区很用.三杂质集中"NP晶体管的发射极区域发射与电流方向相反的空穴,因此发射拨期头指向内限;NPN晶体管的发射极区t或“发射"自由电子.这与电流方向相反,因此发射投筋头指出。发射板的前头也指向正向电压下PN结的导通方向。娃和诸晶体管都有PNP和NPN类型。7 .8.5三极管的封装形式和管脚识别般的三股管封装是金属和图料封笠的两个主要类别,引捌排列较为整齐。调整底视图的位?.以使三个引脚形成带魔三角形的顶点,从左到右分别为C.b,C：对于塑料的任功率和中功率晶体管.如图所示,将平面明自己的方向插入三个针脚.从左到右依次为e.b.c0中国的晶体管类型很多.其引肥布局也不相同。当不确定使用晶体管的小蒯布置时,应迸行测量以确定正确的引脚位置或查找三极管指令.以阐明三吸管的特性以及相关的技术卷城和信息。8 .8.6三极管的作用三报管具有电流塔品效应,可以利用这个特点将集电t电流大的变化由基极电流小的变化来控制。这是晶体管最基本和最奉要的特征。设A13AIb.称为晶体三极管的电流通益.用符号”/T表示。对于一个给定的曷体管来说.电流鸣益是一个恒定值,但在晶体管工作明间,随若基鼓电流的变化,电流增益也会略有变化。4系统各部分设计4.1 单片机控制模块该系统以STC89C52格控制器为基础。当智能灌溉系统启动时.格度制器会实时将传感寤收集的湿度和湿度值与用户设置的浅溃阚佰进行比较。如果低于阈佰下限,则发出控制信号.继电器新开.水泵开始运行,系统开始洒水。如果高于货值上限,微控制器也会发出控制信号.继电器闭合.系统停止洒水。单片机最小系统.或称最小应用系统.是指单片机能以最少的元件工作的系筑C对于51系列单片机.最小系统一般包括：重片机、品振电路和复位电路。图4-1是STC89C52单片机最小系统电路图。图4STC89CS2单片机最小系统电巽图。VCCIBvccnIP1.-OVCCP1.1(DQ)PQ0P1.2(AD1.)POi1P1.J(E)PQ2P1.4(JffiS)PQSP1.5(A1.N)P(MP1.6(ADS)PQ5F1.7(2F0>6RST(MPa7P3.00皿EAVPPW-I(TXD)1.EWP12(IN0)PSENPi蒐面)(A1.S)P1.?P3.4)(A14ff26PIXn)(A13)P2JB.6CT)(A12)R4FI加百(AImX.A1.2(A1.O)RJXTA1.1.(与贬.】OND(AS)P20401234567S92393SS437536635734833932103111308tP1229132814271526162517241$231922202!189C51/C52E4-1STC89C52单片机最小系统电路图4.1.1 复位电路复位电路的用途:单片机用复位电路类姒于计算机的至后部分。当电脑在信用中死机时.夜更启按钮.电脑内制程序将从头开始执行。单片机也是如心单片机系统在运行时.程序受到环境的干扰而失控。按复位按钮,内部程序自动从头开始执行。复位电窈的工作原理:要复位51单片机.您只需要将高电平连接到引脚9,最后可以执行2US.那么这是如何工作的?在单片机系筑中,打开系统电源宕系统充壬置一次.发下世后系统将重置,如果松开钥匙再陵下,系统又会破复位。因此,在运行中的系统中,发位可以由开关的断开和关闭来及制。图42为复位电珞。VCC图42爱位电珞4.1.2 晶振电路品报是石英晶体振荡器的缩写,其在电气上等效于由电容器和电阻器并联然后与电容器串联组成的两端网络。在电气上,该网络具有两个谐娠点.任频是串联谐振.而应频是并联谐振。由于晶体本身的特性,两个烦率之间的距离非常近。在这个很窄的疼率妁围内,晶体相当于一个电感器.所以只要晶体的两邂并联一个合适的电容,就会形成一个并联谐振电珞。并联通捱电路和负反馈电路构成正亥波捱荡电路。由于晶体捱荡器相当于一个胶奉范围很窄的电感,即使其他元件的参数变化很大.振荡器的菽率也不会有太大的变化。晶体振荡器有一个季要的卷数.即负载电容位。晶体振荡器的85定谐振频率可通过选择负载电容等于负戟电容的并联电容来荻得。一股的晶体振荡器电路是在晶体的两前有一个反相放大器（注意放大器不足反相器）,然后得两个电容器连接到晶体的两然后将每个电容掰的另一端接她。串联的熠个电容卷的容量应等于负载电容。请注意.一般IC引脚有等效输入电容,这是不可忽视的。曷体的一般负就电容为5pF3c2.5pF如果考虑元件Pin的等效输入电容.则最好采用两个22pf电容均成晶体振荡器电路。晶体捱荡器是向单片机提供工作信号的脉冲。此脉冲是单片机的工作速度,M12m晶体振荡器。单片机的工作速度是每秒12米。当然.堆片机的工作荻率有一个范国,不要太大.一般24m不会上去,否则会不稳定。晶体和MCU引脚Xta1.O和引脚Xta1.1.的振荡电路将产生谐波（即只他频率的不需要的波）。这种波形对电路影©不大.但会降低时钟振荡器的稳定性。为了电路的稳定性,ATME1.只建议在晶体的两个引卿上连接两个IOPr-50Pf陶密片电容器,以减少鼓率波对电路程定性的影响,所以晶体的电容可以在IOPfS）Pf之间,没有计算公式图43为晶振电定。图4-3曷板电路4.2 土壤湿度检测模块土壤湿度检测系统的关键就是Y1.-69土壤水分传密器。Y1.-69湿度传感器晚够直接埋在地下,适用于慧要检观士填湿度的各种环境.例如盆栽植物和苗S1.Y1.-69湿度传感器通过ADCo832模数转换器连接,将果集到的模拟A，D信号输出的数字信号转换为数字信号,单片机系统采用实时土溟湿度价值。图44为土壤湿度检测电路。P7IIcaderJVCC三GNDU44JTMNDO一CSVCCSr三ADCOmGND图4-4土壤湿度检观电路4.3 空气温度检测模块空气Jg度检涮模块的核心是DHT1.I温湿度传感器。DHT1.1温湿度传感器百接型舞在空气中,将所采集的空气温度信息传输给单片机系统。图小5为空气湿度检测电路，VCCGND图4-5空气湿度检测电路4.4 液晶显示模块液晶显示模块使用的是1.CD1.602液晶显示器°该显示器上上有两行,其中一行用于显示由土壤湿度检测模埼检测到的±域湿度和由空气温度湿度检测模洪检测到的空气泄度和湿度,一行用来显示自己设置的湿度和混度。1.CD1.602液晶显示器的引脚按黑以下步骤连接.将8位I/O接口和液晶模决的8位数据段相连接.3位控制口分别与液晶模块的RSRV,E相连,8位散据IQ接口与STCS9C51单片机的PO口相连.P20.P21.P22分别与RS,RM，、E相连,可实现其正常工作。3脚是用来调整液晶显示的亮度.4蒯用于选择领选择的,S脚用于写入信号斯口.6脚用于打开信号端口,7脚至14物是双向散据跳口,脚15通常处于悬空状态。具余引卿用于连接电源。电路图如图44所示.。GND1.CD1602'GNDGND图46液晶显示电路4.5 报警器模块报警电络如图3-7所示,它使用三极管9012驱动契动器。使用单片机驱动引脚,并信用P3.2来控制警报发作.实现自前报饕。+5V4.6 按键输入模块系统设计了三个独立的输入控制报钮,自接连接到单片机的P1.Oo按相控制电珞的结构如图4-8所示。当疫世未按下时,MCU检观到由于上拉电阻导致的引脚冷电平；例如.当按域时,MCU判断发引脚为低电平。所以只要检测到相应端口的运行状态，就可以看到夜没是否被按下。图48按健输入电路。GNE>图4-8发健输入电路4.7 浇水电路模块水泵电路模块的仞心是三极管和空电器。三极管的发射板连接到继电器线圈的一个谎点.而线图的另一个姚点接到+5V的电源VCC上.Q6的基板连接到STC89C52上的单芯片P20引脚。将一个二极管D2并联在经电跟的两端.这样操作是为了消除由继电器线因停止工作时产生的反向电动势,以防止该反电勖势破坏三极管并干扰具他电路.从而保护电路。水泵电宏模块的电珞用如图39所示。VCC4.8 电源供电模块电源控制废块采用的是一种采通过外都直流供电的供电方式,通过一个百流变压器把220V的交流电亘接转变成12，的直流电,出接口用于为单片机提供DC电源。为了有效保护系统的稳定性和安全性,添加了一个k开关,以防止硬件烧坏和电源误用造成的损坏。在电源日过kU之后,分别通过整流桥和7X()5.78(»两个电源芯片输出+5V和+9V百流电.以向系统主电路和周围电路提供功宠输出。下图显示了电源膜城的电跻图。-W-图410电源供电电路5系统总体设计5.1 系统主程序流程图三5-1.系统主程序流程使5.2 系统总电路图图5-2系蜕总电路图6结论本文对一种家用智能浇花系统的设计内容i行了具体介绍。第一堂介绍了该设计的研究背费及国内外研究现状；第二名对系统的基本切设要求和基本工作原理进行了筒介：第三登介绍了系统拘成所需的各个硬件的选择;第四生开始了家用智能浇花系统各部分的具体设计;第五芟完成了该系统的主程序流程图和总体电路像。比系统选择里片机STC89C52作为主控芯片,采用外制供电的方式进行供电.通过发矍输入模块设定所需的土壤湿度和空气温度窈欲,以Y1.69土填湿度传感器和DHT1.1.温湿度传感器为检测装置对盆栽的土爆温度和盆栽环境温湿度迸行实时信息采集,通过单片机处置之后获得具体的数值,选择液晶显示器1.CDI602作为实用显示袋置.显示设定佰和检测IS,同时将检测值与设定值进行比茨.判断是否需要浇水,然后输出控制信号,控制继电器的动作,从而控制挂鸣器警报装置和水荥浇水装置的开关.对盆栽进行合理的浇水,实现了智能浇心参考文献1Xingcan1.iu,HaoYin.ChunZang.DesignofInte1.1.igentWiiieringSystemBasedonSTM32J.AcademicJourna1.OfEnginccringandTechno1.ogyScience.2019.12王哲.王新宇.智能浇花系统的嗣究与设计J信息通信.2018.13徐铭,孙景露.王洋,王博涵.智能浇花机器设计来源J).水利技木监替.2018W沈傲忌.基于AT89C52单片机的智能流花系统总体设计儿福建广播电视大学学报.2017.|5)刘仁志.基于STC89C52单片机的智能浇花系统设计儿信息技本与信息化,201«.16)崔乔.基于ARDUINO的室内盆栽智能浇灌检测系统的设计叫.科技风.2018.P1.王双豆,孙瑞娟.张孝元,姚永亮.金工实习M).武汉大学出版社.2014.-32-8马博.世界大百科IMI.线装书局.2014.I9J汽车百科全书编察委员会.汽车百科全书M1.,中国大百科全书出版社.2010.UO）钟玲玲,吴彤.黄小平.植物逑芯空气净化器的设计国.太原学院学报<自然科学版）HH徐谡芳,何雨阳.易疹猿.基于单片机的室内智帏洗花系统设计【北洛阳师范学院学报.2018.|12|蓝光锋.根