摘 要本次毕业设计主要对数字浇花控制系统的发展现状进行了归纳分析，选用了当今市场上选用最普及的STC89C51单片机来担任微处理器控制器，研发了一种数字浇花系统，这款土壤湿度监测系统主要用于实现对植物养殖过程中的土壤含水量参数进行监控，系统一旦监测到含水量过低将自动通过水泵进行浇水，并通过清晰的报警信号对管理员进行提示，防止出现干旱现象，在工作过程中还可以通过液晶显示器来对系统检测到的各项数据进行显示。在这款数字浇花控制系统的硬件设计层面，将以STC89C51单片机最小系统作为关键部分，结合高性能电路，通过有序的端口对接，实现系统整体架构电路。本次毕业设计为了实现对系统各项功能指标的检验，进行了多次的试验并获取测试结果，通过对测试结果的归纳和分析，使初期系统的一些缺陷和不足之处得到改进和优化，最终使得系统能够高性能工作。
目录
一、 引言 1
（一） 数字浇花系统的发展背景 1
（二） 数字浇花系统的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 数字浇花系统的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） 土壤湿度传感器简介 4
（四） ADC0832采样器简介 4
（五） LCD1602显示器简介 5
（六） 继电器简介 5
三、 系统硬件设计 7
（一） 最小系统电路设计 7
（二） 土壤湿度检测电路设计 8
（三） 参数显示电路设计 9
（四） 含水量异常报警电路设计 10
（五） 水泵驱动电路设计 10
四、 系统软件设计 12
（一） 数字浇花系统的主程序流程设计 12
（二） 土壤湿度驱动子程序流程设计 12
（三） 液晶显示子程序流程设计 13
（四） 含水量异常报警子程序流程设计 14
（五） 水泵驱动子程序流程设计 15
五、 实物制作与安装 16
总结 19
参考文献 20
致 谢 21
附 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: &351916072& 
录一 原理图 22
附录二 PCB图 23
附录三 元件列表 24
附录四 程序 25
引言
数字浇花系统的发展背景
本文提出的“基于土壤湿度传感器的浇花系统设计”课题，将被分割成硬件电路和软件程序两个部分来进行系统的构建，数字浇花控制系统的发展历程和发展现状对于本文的研发内容至关重要，为了可以研发出符合当今用户的使用需求，另外尽可能的避免市场上数字浇花控制系统类似产品存在的不完善之处，在此需对数字浇花控制系统的参考资料进行广泛调研。在数字浇花控制系统的发展道路上，有一门学科技书是功不可没的，它就是大规模集成电路技术，这门学科技术使数字浇花控制系统内部主板外观取得了巨大变化，无论是外型还是它的主板上的电路架构，都在向高集成度化、微型化以及芯片高密度植入化方向发展，通过对资料的查阅可以知道，大规模集成电路技术对数字浇花控制系统的促进作用分为两个部分，首先是数字浇花控制系统的器件成本，凭借着电路集成技术，使数字浇花控制系统硬件框架结构中所采用的所有器件在不断被集成到独立的硅片中，只需在片外配置简单的外围元器件即可使其正常工作，通过集成芯片替代过去复杂的模拟电路模块，单片的微处理器芯片可以完成多种高端复杂的功能，这主要受获于电路集成技术将所需要使用到的各类功能模块都集成到一块芯片内部，这些措施都展现出对数字浇花控制系统成本开销的压缩，从而只需要采用少数量的芯片即可完成高端的驱动功能。另外一方面大规模电路集成技术使得数字浇花控制系统在性能上取得了不可小觑的提升，由于集成芯片内部电路结构稳定，集成到硅片中后，外部环境因素的变化不会影响到芯片本身的工作状态，而传统的电路框架由于大比例选用分立式器件，器件之间的间隙大，使环境干扰因素很容易耦合到数字浇花控制系统内部，造成不稳定的工作现象。提出本课题的主要目的在于能够以较低的成本，研发出一种性能较高的数字浇花控制系统，结合国内外发展现状和一些常见的弊端现象，本次毕业设计在这个条件下加以改进和创新，构建出一款具有高实用价值的数字浇花控制系统。
数字浇花系统的国内外发展现状
一篇刊登在科学杂志上的文章写到，国外一些企业已经开始将数字浇花控制系统的研究重点进行转移，由于数字浇花控制系统的研究方案已经成熟了很长一段时间，每一项指标功能已经达到较高水平，可以完全满足用户的使用需求，内地对数字浇花控制系统的研发处在很热情的情绪中，尽管内地很晚才进入到对数字浇花控制系统的研究领域，而经过了近几年的不断研究，很多企业和高校实验小组已经取得了非常多的研究成果，目前国内对数字浇花控制系统的设计方案已经非常成熟，具有很强的竞争实力，由于许多关键技术仍旧是被国外所垄断，所以内地正处于技术攻坚克难的地步，凝集视力对各项功能指标所对应的软硬件进行探索。
本文主要研究内容
本文研发了一款数字浇花控制系统，这款土壤湿度监测系统主要用于实现对植物养殖过程中的土壤含水量参数进行监控，系统一旦监测到含水量过低将自动通过水泵进行浇水，并通过清晰的报警信号对管理员进行提示，防止出现干旱现象，在工作过程中还可以通过液晶显示器来对系统检测到的各项数据进行显示。这种系统是基于STC89C51单片机架构实现的，本课题将研发工作分成了软硬件两个层面。
方案设计及元器件选择
数字浇花系统的方案设计
通过上文已经对数字浇花控制系统的历史上发展过程以及发展现状进行了简要介绍，并确立了各项功能指标，接下来将根据各项内容进行系统实现方案的设计，本课题将采用系统模块分割法，将系统整体进行合理性划分，生成STC89C51单片机最小系统等一些部分，形成了下图中的系统框架结构，随后需要对各功能电路进行研发。
数字浇花系统在实现对土壤的含水量检测功能方面，本课题采用了一款具备高精度的传感器探头，它能够对水分进行高灵敏度的检测，并将检测结果转换为模拟电压信号进行输出。
为了实现对土壤含水量传感器输出的模拟量信号进行高精度采集，本课题采用的是ADC0832模式转换器模块来构建A/D电路，在硬件层面它将通过三线式串行总线来与微处理器进行对接，实现采集过程的启动和数据读取。
为了使得数字浇花系统具备液晶显示功能，本课题采用的是LCD1602液晶屏来构建电路，通过微处理器并行接口的驱动，使得土壤含水量信息得已清晰显示。
为了对系统工作过程中的一些报警提示进行声音输出，本课题构建了声光报警电路，采用单片机的高低电平接口来对其进行启闭控制。


图1 数字浇花控制系统框图设计
STC89C51单片机简介

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