电子信息毕业设计：基于STC89C52单片机无土栽培智能测控系统的设计.docVIP

1 绪论 1.1 问题的提出 当今社会科技正以前所未有的速度发展，要实现农业现代化必须大力发展电子产业、信息产业。我设计的这个系统，就是对所学知识的应用，探索怎样自动化管理工厂。 今天，我们的生活有越来越多的单片机系统在为我们服务。家用电器和办公设备的智能化、遥控化、模糊控制化已成为世界潮流，而这些高性能无一不是靠单片机来实现。 该项目成本低、可靠性高、适用性强，它能给予我们更舒适方便的现代化管理。它能实现远程测控，以前要测量并控制作物生长环境的温度、湿度、光照、PH值等必须由人亲自去测控，这样既费人力、财力又费时间。现在不需要专门跑到目的地实测温度、湿度、光照、PH值，就能远程测量并控制。 1.2 课题的研究意义 无土栽培技术与常规土壤有许多优点： 产量高、品质好 节约水分和养分 清洁卫生 省力省工、易于管理 避免土壤连作障碍 不受地区限制、充分利用空间 有利于实现农业现代土栽培不用土壤，所以扩大了植物的种植范围，沙漠、石山等不毛之地，窗台、阳台、屋顶等处皆可栽培。如屋顶进行无土栽培，夏天也可使室温度降低2-3度。 土壤栽培由于水分流失多，故水分消耗量要比无土栽培大7倍左右，且氮、磷、钾、等养分也易被土壤固定，据估计一般养分的损失达一半以上，而无土栽培损失很少，尤其是封闭式栽培，几乎没有损失。无土栽培花卉，无杂草，无病虫，清洁卫生，便于运输、销售，也是室内陈设布置的佳品，由于离开了土壤，所以可大大减少劳动量。 图1 系统的组成框图 3 方案的比较和论证 3.1 所采集信号的传输方式的选择 无土栽培环境信息与传输技术以及需要运用现代通信手段来实现。按通信技术传输介质的不同可分为有线和无线两种方式。 有线通信方式具有设备互操作性强、系统可靠性高、抗干扰能力强等优点。而温室环境湿度高、酸性大、光照强会导致线缆的老化降低系统的可靠性。此外传感器与执行机构数量多且分散导致线缆纵横交错作物变更时需重新布置,导致系统安装与维护成本增加。 无线通信方式以组网灵活无需布线等优点在温室局域范围内采用,将各种检测装置、执行机构以及控制器连接起来,实现对温室环境等各项参数的自动检测和控制,应用在环境恶劣的条件下将是非常有意义的。 ADC0831是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个通道。 图2 STC89C52单片机最小系统 4.1.1 复位电路 为确保微机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。一般微机电路正常工作需要供电电源为5V±5%，即4.75～5.25V。由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。 本设计采用的是手动按钮复位，手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平。一般采用的办法是在RST端和正电源VCC之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则VCC的+5V电平就会直接加到RST端。手动按钮复位的电路如所示。由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。 单片机复位电路图如图3所示。 图3 单片机复位电路 4.1.2 晶振电路 单片机系统里都有晶振，他结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。 图4 单片机晶振电路 4.2 传感器信号采集电路 4.2.1 DS18B20温度采集电路 Dallas 半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持 “一线总线”接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20也 支持“一线总线”接口，测量温度范围为 -55°C到125°C，在-10到85°C范围内,精度为±0.5°C。DS1822的精度较差为± 2°C 。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量。DS18B20可以程序设定9到12位的分辨率，精度为±0.5°C。可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。 DS18B20的应用电路图和实物图如图5所示。 图5 DS18B20的应用电路图和实物图 4.2.