基于51单片机的自动浇花器电路

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

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sum

        temp=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temp

        sum=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 signal

sbit ADDIO =P1^3; //ADC0832 k in

sbit ADCS =P1^4; //ADC0832 chip seclect

sbit rs=P1^0; //定义1602 RS

sbit lcden=P1^2; //定义1602 EN

sbit 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1

ADDIO=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2

ADDIO=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3

ADDIO=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

}

}