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模拟灌溉系统
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模拟灌溉系统（总16页）
微机与单片机原理及应用
课程设计报告
题目：
模拟智能灌溉系统
学号：
110603136
姓名：
黄鑫
年级：
11级自动化
指导教师：
丛玉华
开课学期
教室
上交时间
成绩
大三上
实B303
2013-12-21
一、硬件部分
1、涉及芯片：
（1）、STC90C519RD+
基本功能
8位CPU·4kbytes程序存储器（ROM）（52为8K）
128bytes的数据存储器（RAM）（52有256bytes的RAM）
32条I/O口线·111条指令，大部分为单字节指令
21个专用寄存器
2个可编程定时/计数器·5个中断源，2个优先级（52有6个）
一个全双工串行通信口
外部数据存储器寻址空间为64kB
外部程序存储器寻址空间为64kB
逻辑操作位寻址功能·双列直插40PinDIP封装
单一+5V电源供电
CPU：
由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；
RAM：
用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据；
ROM：
用以存放程序、一些原始数据和表格；
I/O口：
四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出
T/C：
两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式；
五个中断源的中断控制系统；
一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；
片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。
最佳振荡频率为6M—12M。
引脚图
引脚功能
P0口有三个功能：
1、外部扩展存储器时，当做数据总线
2、外部扩展存储器时，当作地址总线
3、不扩展时，可做一般的I/O使用，但内部无上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。
、
P1口只做I/O口使用：
其内部有上拉电阻。
P2口有两个功能：
1、扩展外部存储器时，当作地址总线使用
2、做一般I/O口使用，其内部有上拉电阻；
P3口有两个功能：
除了作为I/O使用外（其内部有上拉电阻），还有一些特殊功能，由特殊寄存器来设置，
PSEN外部程序存储器读选通信号
ALE地址锁存控制信号
EA访问和序存储器控制信号
XTAL1和XTAL2外接晶振引脚。
当使用芯片内部时钟时，此二引脚用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。
VCC：
电源+5V输入
VSS：
GND接地
RST复位信号
（2）、74HC138
基本功能
HC138按照三位二进制输入码和赋能输入条件,从8个输出端中译出一个低电平输出。
真值表引脚图
引脚功能
（3）、DS1302
基本功能
74HC138可以对年、月、日、周、日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。
引脚图
引脚功能
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Vcc1+0.2V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32.768kHz晶振。
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/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据传送的方法。
当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。
如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，
I/O引脚变为高阻态。
上电运行时，在Vcc>2.0V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为时钟输入端。
数据格式
控制字节的最高有效位（位7）必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果为0，则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）如为0表示要进行写操作，为1表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。
（4）、PCF8591
基本功能
PCF8591的功能包括多路模拟输入、内置跟踪保持、8-bit模数转换和8-bit数模转换。
引脚图
引脚功能
AIN0～AIN3：
模拟信号输入端。
A0～A2：
引脚地址端。
VDD、VSS：
电源端。
（2.5～6V）SDA、SCL：
I2C总线的数据线、时钟线。
OSC：
外部时钟输入端，内部时钟输出端。
EXT：
内部、外部时钟选择线，使用内部时钟时EXT接地。
AGND：
模拟信号地。
AOUT：
D/A转换输出端。
VREF：
基准电源端。
数据格式
在传输数据的时候，SDA线必须在时钟的高电平周期保持稳定，SDA的高或低电平状态只有在SCL线的时钟信号是低电平时才能改变。
SCL线是高电平时，SDA线从高电平向低电平切换，这个情况表示起始条件；
SCL线是高电平时，SDA线由低电平向高电平切换，这个情况表示停止条件。
（5）、24C02
基本功能
串行E2PROM是基于I2C-BUS的存储器件，遵循二线制协议，其具有接口方便，体积小，数据掉电不丢失等特点。
引脚图
引脚功能
A0，A1，A2：
器件地址选择SDA：
串行数据、地址SCL：
串行时钟
WP：
写保护Vcc：
1.8V-6.0V工作电压Vss：
地
数据格式
同上（PCF8591）
2、系统电路图：
二、软件部分
2、程序
#include
#include"i2c.h"
#include"ds1302.h"
#include
#defineGPIO_DIGP0//--定义使用的IO--//
//--定义PCF8591的读写地址--//
#defineWRITEADDR0x90//写地址
#defineREADADDR0x91//读地址
//74LS138定义
sbitLSA=P2^2;
sbitLSB=P2^3;
sbitLSC=P2^4;
//独立按键
sbitS4=P1^0;
sbitS5=P1^1;
sbitS6=P1^2;
sbitS7=P1^3;
sbitLED_RED=P1^4;//红灯，手动模式
sbitLED_GREEN=P1^5;//绿灯，自动模式
sbitfengmingqi=P1^6;
sbitRELAY=P1^7;
bitflag_mode=0;
bitissetting=0;
ucharnum=50;
//--定义全局变量--//
unsignedcharcodeDIG_CODE[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、b、C、d、E、F的显示码
unsignedcharDisplayData[8];//用来存放要显示的8位数的值
unsignedchartable[8];//用来存放自动模式下设置界面
//--声明全局变量--//
voidDigDisplay（）;
voidDelay10ms（ucharc）;
bitISendByte（unsignedcharsla,unsignedcharc）;
unsignedcharIRcvByte（unsignedcharsla）;
voidAt24c02Write（unsignedchar,unsignedchar）;
unsignedcharAt24c02Read（unsignedchar）;
voidTimer0Configuration（）;
voidKey_down（）;
/*****PCF8591**********/
voidPcf8591SendByte（unsignedcharchannel）;
unsignedcharPcf8591ReadByte（）;
/*******************************************************************************
*函数名:
main
*函数功能:
主函数
*输入:
无
*输出:
无
*******************************************************************************/
voidmain（）
{
unsignedintadNum;
floatvalue;
LED_RED=0;LED_GREEN=0;
num=At24c02Read
（2）;
Ds1302Init（）;
while
（1）
{
Pcf8591SendByte（0）;//发送电位器转换命令
adNum=Pcf8591ReadByte（）;//将转换结果读走
value=adNum/2.55;
if（adNum>99）
adNum=99;
if（adNum>num）
{
RELAY=1;
fengmingqi=1;
}
else
{
RELAY=0;
fengmingqi=0;
}
Ds1302ReadTime（）;
Key_down（）;
DisplayData[0]=DIG_CODE[TIME[2]/16];//时
DisplayData[1]=DIG_CODE[TIME[2]&0x0f];
DisplayData[2]=0x40;
DisplayData[3]=DIG_CODE[TIME[1]/16];//分
DisplayData[4]=DIG_CODE[TIME[1]&0x0f];
DisplayData[5]=0x00;
DisplayData[6]=DIG_CODE[adNum/10];
DisplayData[7]=DIG_CODE[adNum%10];
table[0]=0x40;
table[1]=0x40;
table[2]=0x40;
table[3]=0x40;
table[4]=0x40;
table[5]=0x40;
table[6]=DIG_CODE[num/10];
table[7]=DIG_CODE[num%10];
DigDisplay（）;
}
}
/*******************************************************************************
*按键
*******************************************************************************/
voidKey_down（）
{
ucharn=0;
if（S7==0）
{
Delay10ms
（1）;
if（S7==0）
{
if（flag_mode==0）
flag_mode=1;
else
flag_mode=0;
}
while（（n<50）&&（S7==0））
{
Delay10ms
（1）;
n++;
}
n=0;
}
if（flag_mode）//手动模式
{
LED_RED=1;
LED_GREEN=0;
if（S6==0）
{
Delay10ms
（1）;
if（S6==0）
{
fengmingqi=~fengmingqi;
}
while（（n<50）&&（S6==0））
{
Delay10ms
（1）;
n++;
}
n=0;
}
if（S5==0）
{
Delay10ms
（1）;
if（S5==0）
{
RELAY=0;//打开灌溉系统
}
while（（n<50）&&（S5==0））
{
Delay10ms
（1）;
n++;
}
n=0;
}
if（S4==0）
{
Delay10ms
（1）;
if（S4==0）
{
RELAY=1;//关闭灌溉系统
}
while（（n<50）&&（S4==0））
{
Delay10ms
（1）;
n++;
}
n=0;
}
if（adNum>num）
{
RELAY=1;
fengmingqi=1;
}
}
else//自动模式
{
LED_RED=0;LED_GREEN=1;
if（S6==0）
{
Delay10ms
（1）;
if（S6==0）
{
issetting=~issetting;
}
while（（n<50）&&（S6==0））
{
Delay10ms
（1）;
n++;
}
n=0;
}
if（issetting）
{
if（S5==0）
{
Delay10ms
（1）;
if（S5==0）
{
if（num<99）
num++;
}
while（（n<50）&&（S5==0））
{
Delay10ms
（1）;
n++;
}
n=0;
}
if（S4==0）
{
Delay10ms
（1）;
if（S4==0）
{
if（num>0）
num--;
}
while（（n<50）&&（S4==0））
{
Delay10ms
（1）;
n++;
}
n=0;
}
}
else
{
At24c02Write（2,num）;
}
if（adNum>num）
{
RELAY=1;
fengmingqi=1;
}
else
{
RELAY=0;
fengmingqi=0;
}
}
}
/*******************************************************************************
*函数名:
DigDisplay
*函数功能:
使用数码管显示
*输入:
无
*输出:
无
*******************************************************************************/
voidDigDisplay（）
{
unsignedchari;
unsignedintj;
for（i=0;i<8;i++）
{
switch（i）//位选，选择点亮的数码管，
{
case（0）:
LSA=0;LSB=0;LSC=0;break;//显示第0位
case
（1）:
LSA=1;LSB=0;LSC=0;break;//显示第1位
case
（2）:
LSA=0;LSB=1;LSC=0;break;//显示第2位
case（3）:
LSA=1;LSB=1;LSC=0;break;//显示第3位
case（4）:
LSA=0;LSB=0;LSC=1;break;//显示第4位
case（5）:
LSA=1;LSB=0;LSC=1;break;//显示第5位
case（6）:
LSA=0;LSB=1;LSC=1;break;//显示第6位
case（7）:
LSA=1;LSB=1;LSC=1;break;//显示第7位
}
if（issetting）
{
GPIO_DIG=table[i];//发送段码
}
else
{
GPIO_DIG=DisplayData[i];//发送段码
}
j=50;//扫描间隔时间设定
while（j--）;
GPIO_DIG=0x00;//消隐
}
}
/*******************************************************************************
*函数名:
voidAt24c02Write（unsignedcharaddr,unsignedchardat）
*函数功能:
往24c02的一个地址写入一个数据
*输入:
无
*输出:
无
*******************************************************************************/
voidAt24c02Write（unsignedcharaddr,unsignedchardat）
{
I2C_Start（）;
I2C_SendByte（0xa0,1）;//发送写器件地址
I2C_SendByte（addr,1）;//发送要写入内存地址
I2C_SendByte（dat,0）;//发送数据
I2C_Stop（）;
}
/*******************************************************************************
*函数名:
unsignedcharAt24c02Read（unsignedcharaddr）
*函数功能:
读取24c02的一个地址的一个数据
*输入:
无
*输出:
无
*******************************************************************************/
unsignedcharAt24c02Read（unsignedcharaddr）
{
unsignedcharnum;
I2C_Start（）;
I2C_SendByte（0xa0,1）;//发送写器件地址
I2C_SendByte（addr,1）;//发送要读取的地址
I2C_Start（）;
I2C_SendByte（0xa1,1）;//发送读器件地址
num=I2C_ReadByte（）;//读取数据
I2C_Stop（）;
returnnum;
}
/*******************************************************************************
*函数名:
Pcf8591SendByte
*函数功能:
写入一个控制命令
*输入:
channel（转换通道）
*输出:
无
*******************************************************************************/
voidPcf8591SendByte（unsignedcharchannel）
{
I2C_Start（）;
I2C_SendByte（WRITEADDR,1）;//发送写器件地址
I2C_SendByte（0x40|channel,0）;//发送控制寄存器
I2C_Stop（）;
}
/*******************************************************************************
*函数名:
Pcf8591ReadByte
*函数功能:
读取一个转换值
*输入:
无
*输出:
dat
*******************************************************************************/
unsignedcharPcf8591ReadByte（）
{
unsignedchardat;
I2C_Start（）;
I2C_SendByte（READADDR,1）;//发送读器件地址
dat=I2C_ReadByte（）;//读取数据
I2C_Stop（）;//结束总线
returndat;
}
voidDelay10ms（ucharc）
{
uchara,b;
for（;c>0;c--）
{
for（b=38;b>0;b--）
{
for（a=130;a>0;a--）;
}}
}
三、系统说明手册
功能简述：
要求“模拟智能灌溉系统”能够实现土壤湿度测量、土壤湿度和时间显示、湿度阈值设定及存储等基本功能。
通过电位器Rb2输出电压信号，模拟湿度传感器输出信号，再通过AD采集完成湿度测量功能；通过DS1302芯片提供时间信息；通过按键完成灌溉系统控制和湿度阈值调整功能，通过LED完成系统工作状态指示功能。
系统硬件电路主要由单片机控制电路、显示单元、ADC采集单元、RTC单元、EEPROM存储单元、继电器控制电路及报警输出电路组成，系统框图如图1所示：
1.系统工作及初始化状态说明
1.1、自动工作状态，根据湿度数据自动控制打开或关闭灌溉设备，以L1点亮指示；
1.2、手动工作状态，通过按键控制打开或关闭灌溉设备，以L2点亮指示；
1.3、系统上电后处于自动工作状态，系统初始湿度阈值为50%，此时若湿度低于50%，灌溉设备自动打开，达到50%后，灌溉设备自动关闭；
1.4、灌溉设备打开或关闭通过继电器工作状态模拟。
2.数码管单元
“模拟智能灌溉系统”通过读取DS1302时钟芯片相关寄存器获得时间，DS1302芯片时、分、秒寄存器在程序中设定为系统进行初始化设定，时间为08时30分。
3.报警输出单元
系统工作于手动工作状态下时，若当前湿度低于湿度阈值，蜂鸣器发出提示音，并可通过按键S6关闭提醒功能。
4.
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