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 } }
