单片机课程论文1

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1、湖南农业大学课程设计学院：科学技术师范学院班级：08机电教育班姓名：黄葭学号：200840914118课程设计题目：基于单片机智能供水灌溉系统的设计课程名称：单片机课程设计评阅成绩：评阅意见：成绩评定教师签名：日期：年月基于单片机智能供水灌溉系统的设计（科学技术师范院08机电教育班黄葭200840914118）一、系统的设计1、系统总体设计图I总设计框图总设计图如图1所示，系统采用AT89C51单片机來实现。用湿度传感XR61TDR对湿度进行采集，所得电流信号经处理得到可用的电压信号，输入到A/D转换器A

2、DC0809转化成数字信号，再曲单片机对此信号进行处理。用温度传感DS18B20对温度进行采集，所得信号经内部处理，直接得到可用的数字信号，再由单片机对此信号进行处理。系统将测得土壤的温度和湿度值，送到LED显示电路显示，同时通过模糊控制算法实现对水泵开关的智能控制。2、湿度采样和转换.土壤湿度采样是用湿度传感器XR61TDR得到0-2.5VDC的模拟信号，经过两倍放大后得到标准电压范围0-5.0Vo然后经过ADC0809进行A/D转换，单片机系统只要杳询ADC0809送來的E0C标志信号，就可以知道A/

3、D转换是否完毕，若完毕则把测得的湿度数据通过P0端•读入，经过数据处理之后，对水泵开关进行相应控制，并在数码管上显示湿度值。3、温度传感器的选择方案1：采用热皱电阻，可满足35.-95•的测量范围，但热皱电阻精度、重复性和可靠性都比较差，对于检测精度小于1・的温度信号是不适用的。方案2:采用温度传感器DS18B20oDS18B20具有体积小、质量轻、线形度好、性能稳定等优点。其测量范围在-50.+125.,满刻度范围误差为0.3.,当电源电压在5!10V之间、稳定度为1%吋，误差只有0.01.,其各方面特

4、性都满足此系统的设计要求。此外DS18B20自带A/D转换，省去了很多硕件设计麻烦。经上述比较，方案2明显优于方案1,故选用方案2来设计。Dill图2继电器控制电路4、水泵控制电路采用继电器控制电路[2],如上图2所示。利用单片机的P31为水泵的控制端口，当需要灌溉的时候P31为高电平，反之，P31为低电平。单片机要达到控制目的，电路耍加放大电路，现使用9015三级管放大信号。使用1N4001稳压二级管来指示水泵开关状态，发光二极管亮代表继电器开关打开。5、单片机控制部分单片机控制部分主耍包括单片机电路、

5、品振电路以及复位电路三部分构成。此部分是电路的核心部分，系统的控制采用了单-片机AT89C5E单-片机AT89C51内部冇4KB单元的程序存储器及256字节的数据存储器。因此，系统不必扩展外部程序存储器和数据存储器，这样可人人减少系统硬件部分。6、数字显示部分数字显示电路包括两个四位共阳极LED显示器和键盘控制电路组成，一个LED显示器显示实际的温度值，另一个LED显示器显示设定的湿度。共阳极LED显示器的阴极和单片机AT89C51的P1口连接，显示段码由CPU通过P1U传送到LED显示器的阴极。位扫描码

6、曲单片机AT89C51的P20、P21、P22输出，经74LS138译码器译码后，再经同相驱动器传送到LED显示器的阳极，选通LED显示器的对应位。单片机输出电压电流不能驱动数码管，使用9015三极管进行驱动，138译码器是TTL电平与单片机兼容。本模块利用138译码器对显示器动态扫描，大大简化硬件，充分利用了单片机的资源。LED显示的扫描处理占用犬量机时，增加软件编程负担。二、采用模糊控制算法实现智能节水1、模糊控制算法的实现形式要执行模糊控制，在数字计算机屮就必须以一定的算法来实现，这些模糊控制算法的

7、目的是从输入的连续精确量屮，通过模糊推理的算法过程，从而求出相应的精确控制值。模糊控制算法有多种实现形式，[3][4]常用的方法有合成推理的关系矩阵法、合成推理的查表法、合成推理的解析公式法、强度转移法和后件函数法等。在实际系统中，通常单片机是采用查表的方法来实现模糊控制的。查表法要求事先制造模糊控制响应表，在软件设计时将该表格事先置入ROM存储区的某一位置屮供实时查表使用。在实际控制时，模糊控制器首先把输入量量化到输入量的语言变量论域屮，再根据量化的结果去查表求出控制量。这样可大大提高模糊控制的实时效果

8、、节省内存空间。具体算法是首先求出模糊关系R,再根据输入的偏差和偏差变化率利用合成推理方法求出模糊输岀量，最后经过非模糊化把模糊量转换为精确量，即可得到控制表。将模糊控制引入灌溉系统不但能起到节水增产的效果，而口不需要建立精确的数学模型，根据作物灌溉的特点，很适合应用模糊控制理论对灌溉量进行控制。2、定义输入量、输出量模糊子集和语言论域等级在灌溉中，土壤湿度是决定作物灌溉与否的重要指标，在设计中，以土壤湿度的误差。及误差变化率