西南交通大學(xué)希望學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中文題目基于單片機(jī)智能自動(dòng)澆花控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)英文題目Basedonthedesignofmicrocontrollerintelligeautomaticwateringcontrolsystem選題編號(hào)系（部）專業(yè)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師完成時(shí)間[9]。3.4.2液晶顯示器1602LCD1602液晶屏驅(qū)動(dòng)電路模塊的作用是將顯示字符的ASCII碼寫入內(nèi)部的顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,通過LCD液晶屏顯示該字符。LCD液晶顯示電路如圖3.8所示：圖3.8LCD液晶顯示電路選用的LCD具有14條引腳線,其各引腳的作用如表3.1所示：表3.1引腳作用表編號(hào)符號(hào)作用編號(hào)符號(hào)作用1VSS電源地信號(hào)8D1數(shù)據(jù)口2VDD電源信號(hào)9D2數(shù)據(jù)口3VEE對(duì)比調(diào)整電壓10D3數(shù)據(jù)口4RS寄存器選擇端11D4數(shù)據(jù)口5RW數(shù)據(jù)命令選擇端12D5數(shù)據(jù)口6E使能端13D6數(shù)據(jù)口7D0數(shù)據(jù)口14D7數(shù)據(jù)口在LCD上，每一個(gè)字符由一個(gè)點(diǎn)陣構(gòu)成，編程顯示時(shí)，只需將相應(yīng)的點(diǎn)設(shè)置為1即可。每一個(gè)字符點(diǎn)在接收到顯示訊號(hào)后，仍保持原來的色彩與亮度，并持續(xù)發(fā)出光亮。因此，選擇液晶顯示器可改善影像顯示效果，且無閃爍現(xiàn)象。3.5按鍵電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)使用了按鍵電路，其關(guān)鍵線路包括：K1工作鍵；K2調(diào)整按鈕“+”；K3調(diào)整按鈕“-”，此裝置為獨(dú)立按鈕。這種觸摸式的鍵就像一個(gè)電子開關(guān)，它的工作原理很大程度上取決于它里面的一個(gè)金屬塊。在初始化狀態(tài)下，MCU的關(guān)鍵管腳處于高電平狀態(tài)。在按壓按鈕時(shí)，MCU的有關(guān)引腳從高電平變成低電平，并在此按鈕的作用下運(yùn)行，因此，可以利用按鈕來人工設(shè)定溫度數(shù)據(jù)。按鍵電路如圖3.9所示。圖3.9按鍵電路3.6系統(tǒng)主程序土壤濕度檢測(cè)與自動(dòng)灌溉系統(tǒng)流程圖如圖3.10所示。按照綠化樹種對(duì)土壤水分的要求，預(yù)先確定了一定的水分含量，比如30%，通過對(duì)土壤濕度傳感器的實(shí)時(shí)探測(cè)，并與預(yù)先設(shè)定的濕度進(jìn)行對(duì)比，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水分的控制。本系統(tǒng)主要流程圖如圖3.10所示：開始開始結(jié)束結(jié)束 圖3.10系統(tǒng)流程圖3.7中斷子程序在STC89C52單片機(jī)上建立了一個(gè)中斷機(jī)制，并通過這種機(jī)制實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備之間的通信?！爸袛唷笔且环N在運(yùn)行某個(gè)程序的時(shí)候，因?yàn)槟承┰颍ū热绨l(fā)生了什么事情，或者有什么特別的要求），導(dǎo)致一個(gè)已經(jīng)運(yùn)行了很久的程序突然停止運(yùn)行，轉(zhuǎn)而開始另一個(gè)相關(guān)的進(jìn)程，并且在完成了這些進(jìn)程之后，又重新回到原來被中斷的進(jìn)程上，重新開始新的進(jìn)程。3.8顯示子程序LCD1602液晶顯示器可以顯示出16*2個(gè)字符，這些字符都是來自于它自己原本就有的字符庫里面的，當(dāng)系統(tǒng)給顯示器傳達(dá)顯示指令的時(shí)候，首先顯示器就要進(jìn)行判忙處理，為的是怕主控系統(tǒng)傳達(dá)過多指令使顯示器出現(xiàn)故障。當(dāng)顯示器空閑的時(shí)候，控制器要先對(duì)字符的位置進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置之后才能進(jìn)行下一個(gè)步驟，根據(jù)之前設(shè)置好的濕度范圍以及日期等信息顯示出來。代碼如圖3.11所示：圖3.11顯示代碼圖3.9定時(shí)器部分定時(shí)裝置采用STC89C52單片機(jī)作為控制中心，利用軟件設(shè)定來完成特定的動(dòng)作。通過按鍵開關(guān)，可以對(duì)灌溉時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，由共陰數(shù)碼管來顯示，當(dāng)時(shí)間在所設(shè)置的灌溉時(shí)間之內(nèi)時(shí)，進(jìn)行灌溉。如果不是，則不進(jìn)行灌溉。代碼如圖3.12所示：圖3.12定時(shí)器代碼圖

4系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)4.1開發(fā)環(huán)境本系統(tǒng)基于Proteus開發(fā)，對(duì)于運(yùn)行環(huán)境要求比較低，如表4.1所示：表4.1系統(tǒng)所需軟、硬件環(huán)境硬件環(huán)境軟件環(huán)境CPU：4.0G以上操作系統(tǒng)：Windows10以上版本內(nèi)存：2GB以上軟件：Proteus；版本：7.8以上硬盤：50GB以上Web服務(wù)器：Tomcat7.0以上版本瀏覽器：GoogleChrome4.1.1仿真軟件ProteusProteusISIS是一種專門繪制原理圖的應(yīng)用工具，對(duì)于那些工作中需要繪圖的人來說，這款軟件的受歡迎度遠(yuǎn)超同類型的其他軟件，因?yàn)槠洳僮髌饋聿⒉粡?fù)雜，而且能實(shí)現(xiàn)的功能非常多，既可以仿真，又可以分析一些期間的模擬，還可以用作電路的集成，完全能應(yīng)付使用者們的日常需求。1.打開Proteus軟件。2.在file的菜單下面有一個(gè)叫做opendesign的選項(xiàng)，在里面可以找到任何我們想要的元器件，如果我們想要按照自己的要求來給元器件命名或者賦值的話，我們單機(jī)左鍵就可以了。當(dāng)我們把所有我們需要的元器件找出來之后，就可以根據(jù)我們事先設(shè)計(jì)好的電路圖連接起來，最重要的就是要記得點(diǎn)擊保存按鍵，不然我們所有的努力就都白費(fèi)了。3.用Keil編譯好之后并未結(jié)束，要記得雙擊單片機(jī)，隨后將會(huì)彈出對(duì)話框，然后打開編譯產(chǎn)生的文件，最后還要記得保存。4.最后，點(diǎn)擊運(yùn)行按鍵，讓系統(tǒng)進(jìn)行仿真指令，這樣就可以得到正確的結(jié)果了。4.2硬件實(shí)現(xiàn)硬件調(diào)試的流程如下：1.硬件自檢在硬件制作完成之后，首先應(yīng)該進(jìn)行硬件自檢。通過使用萬用表和示波器等工具，檢查電路板上的元器件，確認(rèn)連接、電壓等參數(shù)是否正常。2.逐步調(diào)試開始逐步調(diào)試電路。應(yīng)該從最簡(jiǎn)單的部分開始，逐漸增加復(fù)雜度。此外，還應(yīng)該先進(jìn)行基礎(chǔ)功能的調(diào)試，如電源、時(shí)鐘等信號(hào)的輸出和檢測(cè)。3.調(diào)試后的確認(rèn)在調(diào)試完成后，應(yīng)該重新檢查電路板的每一個(gè)部分，以確保所有的部件都是可靠的。同時(shí)，還應(yīng)該進(jìn)行額外的測(cè)試，以確認(rèn)整個(gè)電路板的功能正常?？傊?，硬件調(diào)試需要謹(jǐn)慎、細(xì)致，需要遵循一定的流程和注意事項(xiàng)。只有對(duì)每一步都精心把握，才能保證最終的調(diào)試結(jié)果達(dá)到預(yù)期。4.3功能模塊實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆花系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括溫濕度檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)、時(shí)間設(shè)置模塊設(shè)計(jì)、閾值調(diào)節(jié)模塊、手動(dòng)自動(dòng)切換模塊設(shè)計(jì)四個(gè)部分的程序設(shè)計(jì)。4.3.1溫濕度檢測(cè)模塊程序的實(shí)現(xiàn)溫濕度檢測(cè)模塊程序設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)以下功能：用于檢測(cè)花盆土壤濕度的傳感器模塊，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)土壤濕度，根據(jù)需求自動(dòng)澆水。將溫濕度傳感器產(chǎn)生的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。實(shí)現(xiàn)溫濕度檢測(cè)功能的仿真圖如圖4.1和圖4.2所示：圖4.1溫度檢測(cè)仿真調(diào)試圖圖4.2濕度檢測(cè)仿真調(diào)試圖具體的實(shí)物效果圖如圖4.3所示。圖4.3溫濕度實(shí)物調(diào)試圖4.3.2時(shí)間設(shè)置模塊的實(shí)現(xiàn)時(shí)間模塊主要實(shí)現(xiàn)以下功能：顯示當(dāng)前時(shí)間，設(shè)定澆水的時(shí)間，可以按照一定的時(shí)間間隔來進(jìn)行自動(dòng)澆水，達(dá)到定時(shí)澆水的效果。實(shí)現(xiàn)時(shí)間設(shè)置功能的仿真圖如圖4.4所示：圖4.4時(shí)間設(shè)置仿真調(diào)試圖具體的實(shí)物效果圖如圖4.5所示。圖4.5時(shí)間設(shè)置實(shí)物調(diào)試圖4.3.3閾值調(diào)節(jié)模塊的實(shí)現(xiàn)閾值調(diào)整模塊主要實(shí)現(xiàn)如下功能：通過設(shè)置兩個(gè)按鈕來調(diào)整閾值，按鈕要求為上、下兩個(gè)按鈕，并設(shè)置調(diào)整幅度。實(shí)現(xiàn)閾值調(diào)節(jié)功能的仿真圖如圖4.6所示：圖4.6閾值仿真調(diào)試圖具體的實(shí)物效果圖如圖4.7所示。圖4.7閾值調(diào)節(jié)實(shí)物調(diào)試圖4.3.4手動(dòng)自動(dòng)切換模塊的實(shí)現(xiàn)手動(dòng)自動(dòng)控制切換模塊主要實(shí)現(xiàn)以下功能：設(shè)定按鍵進(jìn)行控制方式的轉(zhuǎn)換功能，分別是手動(dòng)模式和自動(dòng)模式，設(shè)定自動(dòng)運(yùn)行時(shí)間。實(shí)現(xiàn)手動(dòng)自動(dòng)切換功能的仿真圖如圖4.8和圖4.9所示：圖4.8手動(dòng)模式仿真調(diào)試圖圖4.9自動(dòng)模式仿真調(diào)試圖具體的實(shí)物效果圖如圖4.10和圖4.11所示。圖4.10手動(dòng)模式實(shí)物調(diào)試圖圖4.11自動(dòng)模式實(shí)物調(diào)試圖Proteus仿真測(cè)試結(jié)果和實(shí)物測(cè)試結(jié)果表明，自動(dòng)澆水系統(tǒng)能正常實(shí)現(xiàn)所有功能。5系統(tǒng)測(cè)試5.1測(cè)試計(jì)劃5.1.1軟件測(cè)試KeilC51是一款兼容單片機(jī)的C語言開發(fā)軟件，這款軟件使用的語言是根據(jù)傳統(tǒng)意義上的C語言來開發(fā)的，但是這款升級(jí)版能提供更多的函數(shù)和開發(fā)工具，而且功能也比之前的齊全，結(jié)構(gòu)更加合理，系統(tǒng)的維護(hù)也更加方便，所以深受商家們和使用者們的喜歡。測(cè)試結(jié)果如圖5.1所示：（1）輸入程序，保存.C文件；（2）按照硬件接線圖指示進(jìn)行接線；（3）聯(lián)機(jī)后進(jìn)行編譯；（4）修改語法錯(cuò)誤，然后進(jìn)行存盤；（5）編譯后進(jìn)行文件的傳送，并運(yùn)行；（6）運(yùn)行，進(jìn)行調(diào)試，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。圖5.1程序運(yùn)行圖5.1.2測(cè)試環(huán)境測(cè)試環(huán)境如表5.1所示：表5.1測(cè)試環(huán)境客戶端軟、硬件配置備注硬件軟件ACPU：P42.66GOS：Windows10內(nèi)存：1GMSN7.5硬盤：160G瀏覽器：GoogleChromeBCPU：P42.66GOS：Windows11內(nèi)存：4GMSN7.5硬盤：520G瀏覽器：Edge5.2功能測(cè)試本次功能測(cè)試主要測(cè)試系統(tǒng)的顯示模塊，存儲(chǔ)模塊，溫濕度調(diào)節(jié)等模塊。如表5.2所示：表5.2功能測(cè)試用例表編號(hào)測(cè)試項(xiàng)描述/輸入/操作期望結(jié)果實(shí)際結(jié)果1液晶屏幕顯示時(shí)間顯示接通電源屏幕亮起顯示時(shí)間與期望符合2溫濕度顯示接通電源屏幕顯示當(dāng)前溫濕度與期望符合3更改溫濕度閥值更改溫度閾值屏幕亮起，控制按鍵加減溫度可以更改溫度與期望符合4更改濕度閾值屏幕亮起，控制按鍵加減濕度可以更改濕度與期望符合5復(fù)位電路復(fù)位液晶顯示屏顯示按下藍(lán)色復(fù)位按鈕在此按下屏幕熄滅后亮起并顯示當(dāng)前時(shí)間和溫濕度與期望符合6掉電存儲(chǔ)突然切斷電源后數(shù)據(jù)是否消失不關(guān)閉系統(tǒng)的情況下斷開電源后再接通電源屏幕亮起并保留之前數(shù)據(jù)與期望符合7更改光照強(qiáng)度閾值更改光照強(qiáng)度閾值屏幕亮起，控制按鍵加減光照強(qiáng)度可以更改光照強(qiáng)度與期望符合8切換控制模式自動(dòng)模式屏幕亮起，控制按鍵選擇自動(dòng)模式進(jìn)入自動(dòng)控制模式與期望符合9手動(dòng)模式屏幕亮起，控制按鍵選擇手動(dòng)模式進(jìn)入手動(dòng)控制模式與期望符合5.3測(cè)試結(jié)論本系統(tǒng)經(jīng)過功能測(cè)試和兼容性測(cè)試后，各個(gè)模塊的功能正常運(yùn)行，達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的預(yù)期結(jié)果，測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)了一些問題并對(duì)問題及時(shí)做出修改，軟件運(yùn)行更加可靠、穩(wěn)定。最終得到了符合要求的高效率的自動(dòng)澆花控制系統(tǒng)。

6總結(jié)與展望6.1總結(jié)此設(shè)計(jì)盆花自動(dòng)灌溉系統(tǒng)參照自動(dòng)澆花器的工作原理，利用現(xiàn)代傳感器技術(shù)及單片機(jī)控制技術(shù)，組成了一個(gè)土壤溫濕度采集與控制系統(tǒng)。然后通過計(jì)算機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)噴灌裝置的兩種控制。該自動(dòng)噴灌系統(tǒng)由三大模塊組成，即：土壤溫度和水分的檢測(cè)與顯示，自動(dòng)噴灌以及自動(dòng)補(bǔ)水。對(duì)土壤溫濕度進(jìn)行檢測(cè)和顯示，用溫濕度傳感器作為感應(yīng)元件，被檢測(cè)到的土壤溫濕度值輸入單片機(jī)，由單片機(jī)的輸出到液晶顯示屏顯示，并且這個(gè)含水量還可以作為對(duì)花盆進(jìn)行灌溉的一個(gè)參考。在此基礎(chǔ)上，本文提出了一種基于溫度、水分、溫度等參數(shù)的灌溉系統(tǒng)。將其設(shè)計(jì)成了兩個(gè)部分：一個(gè)是智能灌溉，另一個(gè)是人工灌溉：智能灌溉部分是用單片機(jī)程序來設(shè)置灌溉濕度的上下限值，并將其與SHT-11打入單片機(jī)的土地水分含量進(jìn)行對(duì)比。如果傳感器探測(cè)到的水分含量小于該設(shè)置的下限值，那么單片機(jī)就會(huì)輸出一個(gè)信號(hào)來控制電磁閥開啟，從而進(jìn)行灌溉；如果水分含量大于該設(shè)置的上限值，那么就會(huì)由單片機(jī)輸出一個(gè)信號(hào)來控制電磁閥關(guān)閉，從而停止灌溉；其中，人工部分是由單片機(jī)從時(shí)鐘芯片DS1302中讀取每月和每日的實(shí)時(shí)時(shí)刻，并利用軟件程序來設(shè)置定時(shí)灌溉的時(shí)間和水量。在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我對(duì)微型計(jì)算機(jī)控制的智能系統(tǒng)有了更深的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，它也讓我對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有了更深入的了解，讓我了解到了許多在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的問題。比如實(shí)用性，成本，安裝方式等等。6.2展望51單片機(jī)智能澆花系統(tǒng)是一種智能化的花卉養(yǎng)護(hù)設(shè)備，能夠通過對(duì)植物土壤濕度、日照、溫度等環(huán)境參數(shù)的檢測(cè)和分析，自動(dòng)調(diào)節(jié)水源的供應(yīng)和澆水的時(shí)間，保證植物的良好生長。智能澆花系統(tǒng)在未來將變得更加普及和智能化。以下是可能的展望：1.更加智能化的控制：未來的智能澆花系統(tǒng)將能夠更加智能地控制澆水的時(shí)機(jī)和量，能夠根據(jù)天氣情況、土壤濕度、植物種類等多種因素來確定最佳澆水時(shí)機(jī)和澆水量，減少浪費(fèi)水資源的情況發(fā)生。2.聯(lián)網(wǎng)和遠(yuǎn)程控制：未來的智能澆花系統(tǒng)將能夠通過網(wǎng)絡(luò)與其他設(shè)備或者平臺(tái)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，比如說智能手機(jī)或者智能家居系統(tǒng)，用戶可以通過這些設(shè)備來控制智能澆花系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控。3.智能學(xué)習(xí)和適應(yīng)性：未來的智能澆花系統(tǒng)將具備更高的智能學(xué)習(xí)能力，能夠根據(jù)植物的生長狀況、環(huán)境因素的變化等情況來自我適應(yīng)和改進(jìn)，從而為植物提供更為精確和有效的澆水服務(wù)。4.環(huán)保和可持續(xù)性：未來的智能澆花系統(tǒng)將會(huì)更加注重環(huán)保和可持續(xù)性，可以使用更為環(huán)保和可再生的能源源頭，例如太陽能或者風(fēng)力發(fā)電，減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，從而實(shí)現(xiàn)更為可持續(xù)的發(fā)展。同時(shí)，也可以使用更為環(huán)保和易于降解的材料來替代部分傳統(tǒng)材料，減少對(duì)環(huán)境的污染和損害?？偟膩砜矗磥淼闹悄軡不ㄏ到y(tǒng)將會(huì)更加智能化、高效化和可持續(xù)化，為人們的生活和環(huán)境提供更為優(yōu)質(zhì)和可持續(xù)的服務(wù)。

參考文獻(xiàn)宋小令.家庭花卉智能灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].重慶三峽學(xué)院,2019.苑新宇,馬淑香,艾志杰.全自動(dòng)智能花盆的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].信息技術(shù)與信息化,2017(05):35-37.袁聞杰,宋朝偉,劉源,徐志偉.基于單片機(jī)的自動(dòng)灌溉澆花裝置設(shè)計(jì)[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2020,16(07):279-280.俞紀(jì)良,劉壯林,范海平,曾孟佳.基于單片機(jī)的自動(dòng)澆花系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程,2022,30(18):11-15.戴永翔,朱勇.一種基于單片機(jī)的車用電池容量檢測(cè)系統(tǒng)[J].阜陽師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011,28(03):46-49.蔡振江.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M],北京:電子工業(yè)出版社,2008.林伸茂.8051單片機(jī)徹底研究[M],北京:中國電力出版社,2007.程志強(qiáng).單片機(jī)原理與應(yīng)用課程教學(xué)的改革與創(chuàng)新[J].高校實(shí)驗(yàn)室工作研究,2014,14(2):104-105.李紅剛,張素萍.基于單片機(jī)和LabVIEW的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].國外電子測(cè)量技術(shù),2014,33(4):62-67.郭清,王元昔.霍爾傳感器在直流電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量中的應(yīng)用研究[J].傳感器與微系統(tǒng),2011,30(7):54-56.YuZH.DesignofIntelligentandLowCostTransducerbasedonthe51SoC[J].MicrocomputerInformation,2008,24(8):123-125.毛興武.新一代綠色光源LED及其應(yīng)用技術(shù)[M],北京:人民郵電出版社,2008.謝完成,戴瑜興.一種新的基于霍爾傳感器的電流測(cè)量方法[J].電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào),2012,26(8):705-710.鄭三婷,白燕燕,胡曉霞.淺談數(shù)字電子時(shí)鐘的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].電子制作,2015,(5Z):90-91.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,2003.HeYC,DengM,ZhangQS,etal.TheLEDDotMatrixControlTechnol