基于51单片机的自动浇花器电路-编程知识

一、系统概述

自动浇水灌溉系统设计方案，以AT89C51单片机为控制核心，采用模块化的设计方法。

组成部分为：5V供电模块、土壤湿度传感器模块、ADC0832模数转换模块、水泵控制模块、按键输入模块、LCD显示模块和声光报警模块，结构如下。

工作原理为：土壤湿度传感器测出土壤湿度模拟信号，经AD转换器将模拟信号转换成数字信号后传输到51单片机，单片机将土壤湿度数据与设定的上下限值进行比较。

当土壤湿度低于下限时，驱动水泵工作进行灌溉浇水，并提供声光报警。设计获取，蒋宇智QQ（2327603104）。

当土壤湿度增加至超过下限时，声光报警关闭，但水泵会继续工作，直到土壤湿度继续增加并超过设定的上限值为止。

用户可通过按键设定湿度上下限值，土壤湿度数据和上下限值数据均通过LCD显示屏实时显示。

二、土壤湿度传感器

Proteus仿真电路

三、原理图

原理图.jpg

仿真结果分析

打开Proteus仿真文件，其后缀名为.DSN。双击单片机，加载AutoWater.hex文件（位于Keil C程序文件夹内），运行仿真，结果如下。

由图可知，LCD显示当前测量的土壤湿度（Humidity）为53%，系统预设的湿度上限（H：High的缩写）为60%，下限（L：Low的缩写）为30%，土壤湿度正常，在上下限范围之内。资源获取，蒋宇智QQ（2327603104）。

此时，湿度低报警灯和蜂鸣器处于关闭状态，继电器RL1开关打至下方，水泵处于断电状态。

通过调节滑动变阻器RV2（鼠标点击上下两个红色箭头），改变输入到ADC0832采样通道0的电压大小来模拟土壤湿度的变化。

点击RV2向下的红色箭头，模拟土壤湿度的降低。例如，当土壤湿度从53%降低至23%，低于下限值30%时，红色LED报警灯点亮，蜂鸣器发声，继电器RL1开关打至上方，水泵通电，开始自动浇水，绿色的水泵工作指示灯也被点亮。

点击RV2向上的红色箭头，模拟土壤湿度的增加。

当土壤湿度从23%增加至37%，超过下限时，声光报警停止工作，但水泵会继续工作，直到土壤湿度继续增加到高于上限值为止，过程如下所示。

需要说明的是，水泵停止工作（即：土壤湿度超过上限）后，调节RV2模拟土壤湿度的下降，在下降到上下限范围内时，水泵不会启动，只有土壤湿度继续下降至低于下限时才会启动。

通过按键可以预设湿度的上下限值。

点击“设定”键，进入上下限设置模式，首先是H上限值光标闪烁，此时可以点击加/减键，改变上限值大小。

上限值设置完成后，点击“设定”键，L下限值光标闪烁，同理，点击加/减键，改变下限值大小。

上下限值都设置完成后，再次点击“设定”键，退出上下限设置模式。例如，我们设置湿度上限值H为75%，下限值L为25%，结果如下图所示。

综上所述，仿真运行效果满足设计要求。

四、C代码

void main()//主函数
{Init1602();//初始化液晶函数init(); //初始化定时器init_eeprom(); //开始初始化保存的数据while(1)//进入循环{for(m=0;m<50;m++)//读50次AD值sum = adc0832(0)+sum;	//读到的AD值，将读到的数据累加到sumtemp=sum/50;//跳出上面的for循环后，将累加的总数除以50得到平均值tempsum=0; //平均值计算完成后，将总数清零temp = temp*0.390625;	//ADC0832存储数据为1个字节，湿度显示范围为0~100，因此1单位湿度=100/256=0.390625				
//		if(temp<=full_range)
//		temp=(temp*100)/full_range;
//		else
//		temp=100;if(set==0)//set为0，说明现在不是设置状态Display_1602(temp,MH,ML);//显示AD数值和报警值if(temp<ML&&set==0)//湿度值小于报警值{//资源获取，蒋宇智QQ（2327603104）flag=1;//打开报警Relay=0;//继电器触点闭合，水泵工作LED_R=0;	//红灯点亮}else if(temp>MH&&set==0) //湿度值大于报警值{flag=0;//关闭报警Relay=1;//继电器触点打开，水泵停止LED_R=1;	//红灯熄灭}else{flag=0;LED_R=1;	//红灯熄灭}Key(); //调用按键函数}
}

    #include <reg51.H>#include "intrins.h"#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define ulong unsigned long#define     LCDIO      P0         //液晶屏数据口//ADC0832的引脚sbit ADCLK =P1^1;  //ADC0832 clock signalsbit ADDIO =P1^3;  //ADC0832 k insbit ADCS =P1^4;  //ADC0832 chip seclectsbit rs=P1^0;  //定义1602 RSsbit lcden=P1^2; //定义1602 ENsbit key1=P3^0;    //设定sbit key2=P3^1;    //加sbit key3=P3^2;    //减sbit motor=P3^7;   //继电器接口sbit speak=P1^5;        //蜂鸣器接口uchar key;         //设定指针uint RH=400,RL=200;//水位上下限float temp_f;ulong temp;uchar v;uchar count,s1num;uchar code table[]= " moisture:          ";uchar code table1[]="RH:  %              ";uchar getdata; //获取ADC转换回来的值/*********************************************/void delay(uint z)                  //延时{uint x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}/**********************************************/void write_com(uchar com){rs=0;//        rd=0;lcden=0;P0=com;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;       }/*********************************************/void write_date(uchar date){rs=1;//        rd=0;lcden=0;P0=date;delay(5);lcden=1;delay(5);lcden=0;       }void lcdinit(){lcden=0;write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x01);}/***********************************************/void init(){uchar num;for(num=0;num<15;num++){write_date(table[num]);delay(5);}write_com(0x80+0x40);for(num=0;num<15;num++){write_date(table1[num]);delay(5);}}//****************************************************************************//************读ADC0832函数************///采集并返回/****************************************************************************函数功能:AD转换子程序入口参数:CH（如果读取CH0，channel的值为0x01，如果读取CH1则channel的值为0x03）出口参数:adval****************************************************************************/uchar Adc0832()     //AD转换，返回结果{uchar i;uchar dat=0;ADCLK=0;ADDIO=1;ADCS=0;                  //拉低CS端ADCLK=1;                 ADCLK=0;                 //拉低CLK端,形成下降沿1ADDIO=1;//指定转换通道是CH1还是CH2，指定值位与0x1，取最后一位的值ADCLK=1;   ADCLK=0;                 //拉低CLK端,形成下降沿2ADDIO=0;//指定值右移一位，再取最后一位的值ADCLK=1;ADCLK=0;                //拉低CLK端,形成下降沿3ADDIO=1;               for(i=0;i<8;i++){ADCLK=1;ADCLK=0;           //形成一次时钟脉冲if(ADDIO)dat|= 0x80>>i;  //收数据}ADCS=1;                //拉低CS端ADCLK=1;ADDIO=1;               //拉高数据端,回到初始状态return(dat);           //return dat}/***************************************************************************//********************************************************/void displayRH()                        //下限显示{write_com(0xc0+3);write_date(RH/100%10+0x30);//上限百位write_date(RH/10%10+0x30);//上限十位//write_date('.');//write_date(RH%10+0x30);}void displayRL()          //下限显示{write_com(0xca);write_date('R');write_date('L');write_date(':');write_date(RL/100%10+0x30);//下限百位write_date(RL/10%10+0x30);//下限十位write_date('%');}/**************************************************//********************************************************/void keyscan()                 //按键处理{bit kk1=0,kk2=0;if(key1==0){delay(30);while(key1==0);if(key>=2){key=0;}else{key++;}switch(key){speak=1;kk2=motor;motor=1;case 1:{write_com(0x0f);write_com(0xce); //光标闪烁while(key1!=0)         //等待按键松开{if(key2==0)                //key2按键下{delay(30);                //按键延时消抖if(key2==0)                //确定key2按下{while(key2==0); //等待松开if(RL>=998){RL=999;                //RL下限最大设置为99}else{RL+=10;                //RL加1}       }displayRL();                //调用RL下限显示函数write_com(0xce);}   if(key3==0)                //key3按下{delay(30);                //按键延时消抖if(key3==0)                //确定key3按下{while(key3==0);         //等待key3按键松开if(RL<=1)                 //RL最小设置为1{RL=0;}else{RL-=10;                 //RL下限减1}}displayRL();                //调用RL下限显示函数write_com(0xce);}}while(key1==0);       }case 2:{write_com(0x0f);write_com(0xc4);  //RH设置数据，光标闪烁while(key1==1){if(key2==0)           //key2按下{delay(30);           //按键延时消抖if(key2==0)           //确定key2按下{while(key2==0);        //等待松开if(RH>=998)                //RH最大设置为99{RH=999;}else{RH+=10;                //RH加1}}displayRH();                //RH上限显示函数write_com(0xc4);}if(key3==0)          //key3按下{delay(30);          //按键延时消抖if(key3==0)          //确定按下{while(key3==0);//等待松开if(RH<=1)           //RH最小设置为1{RH=0;}else{RH-=10;                //RH减1}}displayRH();                //调用RH显示函数write_com(0xc4);}}while(key1==0);}case 0:{write_com(0x0c);motor=kk2;break;}}}}/**************************************************/void Conut(void)          //土壤检测数据转换{          v=Adc0832();temp=v;temp_f=temp*9.90/2.55;temp=temp_f;temp=1000-temp;         write_com(0x80+10);write_date(temp/100%10+0x30);//千位write_date(temp/10%10+0x30);//百位write_date('.');write_date(temp%10+0x30);write_date('%');//显示符号位}/********************************************************/void main(void){lcdinit();init();displayRH();   //显示上限displayRL();   //显示下限delay(50);         //启动等待，等LCD讲入工作状态delay(50);         //延时片刻(可不要)delay(50);                         //延时delay(50);Conut();           //显示函数delay(150);        while(1){        Conut();        //显示当前湿度keyscan();if(temp>RH)  //如果湿度大于上限停止浇水{motor=1;          //关闭继电器}else if(temp<RL) //如果湿度小于RL下限启动浇水{motor=0;                 //启动继电器}if(temp<RL)           //小于下限启动报警并浇水{speak=0;                                //启动报警delay(150);                         //延时speak=1;}keyscan();                 //按键检测delay(150);                         //延时50MS}}