基于单片机智能浇花控制系统设计

［摘要］本设计主要的内容是土壤湿度检测电路的设计与制作。该电路的工作原理是由STC89C52单片机和ADC0832组成系统的核心部分，湿度传感器将采集到的数据直接传送到ADC0832的IN端作为输入的模拟信号。选用湿度传感器和AD转换，电路内部包含有湿度采集、AD转换、单片机译码显示等功能。单片机需要采集数据时，发出指令启动A/D转换器工作，ADC0832根据送来的地址信号选通IN1通道，然后对输入的模拟信号进行转换，转换结束时，EOC输出高电平，通知单片机可以读取转换结果，单片机通过调用中断程序，读取转换后的数据。最后，单片机把采集到的湿度数据经过软件程序处理后送到LCD1602进行显示。自动浇水系统设计为智能和手动两个部分：智能浇水部分是通过单片机程序设计浇水的上下限值与感应电路送入单片机的土壤湿度值相比较，当低于下限值时，单片机输出一个信号控制浇水，高于上限值时再由单片机输出一个信号控制停止浇水;手动部分是由通过关闭单片机电源，由外围电路供电进行浇灌、
[关键词]STC89C52干湿度的采集与显示 LED

2 数码管显示
2.1 显示模块采用数码管显示接口电路

图17 数码管显示接口

3 ADC0832
3.1 ADC0832的简介
ADC0832其实就是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片。
3.2 ADC0832引脚图

3.3.2 ADC静态特性
ADC的静态特性是指其与时间特性无关的特性，主要包括以下几类：

1. 分辨率
   ADC的分辨率定位为二进制末位变化1所需的最小输入电压与参考电压的比值，即ADC能够分辨的最小的模拟量的变化。
2. 量化误差
   量化电平定义为满量程电压（或满度信号值）UFSR与2的N次幂的比值，其中N位被数字化的数字信号的二进制位数。量化电平一般用Q表示。
3. 全输入范围和动态范围
   全输入范围是指允许输入模拟信号的最大值与最小值之差；动态范围是指全输入范围与ADC最小可分辨的量值之比。
4. 偏置误差和增益误差
   ADC的偏置误差定义为使最低位被置成“1”状态时ADC的输入电压与理论上使最低位被置成“1”状态时的输入电压之差。当偏置误差高速为零之后，输出为全1时对应的实际输入电压与理想输入电压之差。

3.3.3 ADC动态特性
高速ADC的动态特性是指输入为交变简谐信号时的性能技术指标，它是与ADC的操作速度有关的特性。其主要技术指标如下：

1. 转换时间、采集时间
   转换时间是指从信号开始转换到可获得完整的信号输出所用的时间，它是高速ADC的一项重要指标。
   采集时间是指采样保持电路在采样模式下能够保证其在随之到来的保持模式输出在采样保持转换时，相对该时刻存在的输入电平之间的误差将会限制在一定的误差范围内所需的时间。
2. 频率响应
   它是冲击响应的傅立叶变换，其最佳表达方式是幅频与相频曲线，从系统辨识的角度看这是在频域对ADC动态线性特性的非参数模型描述。
3. 动态积分非线性误差和动态微分非线性误差
   动态积分非线性误差（INL）定义为在动态情况下（一般输入信号为正弦信号），ADC实际转换特性曲线之间的最大偏差。每个数码的偏差都是由那个数码的中心值来度量的。
   动态微分非线性误差（DNL）定义为在动态情况下（一般输入信号为正弦信号），ADC实际转换特性的码宽（1LSB）与理想代码宽度之间的最大偏差，单位为LSB。为了保证ADC不失码，通常规定在25oC时最大DNL为 1/2LSB。
4. 信噪比、信噪失真比和有效位数
   信噪比（SNR）是信号电平的有效值与各种噪声（包括量化噪声、热噪声、白噪声等）有效值之比的分贝数。其中信号是指基波分量的有效值，噪声指奈奎斯特频率以下的全部非基波分量的有效值（除谐波分量和直流分量外）。
5. 小信号带宽和全功率带宽
   ADC的模拟带宽是指输入扫描频率基波在ADC输出端用FFT分析得到的基波频谱下降到3dB处的带宽（不考虑谐波失真和噪声影响）。根据输入信号幅值不同，模拟带宽又可以分为小信号带宽（SSBW，一般指1/10满量程）和全功率带宽（FPBW，指满量程）。
   4 盆花自动浇水系统的设计
   该系统包括土壤干湿度采集与显示系统和定时器的设置与显示系统两个系统。
   4.1 土壤温湿度采集与显示
   土壤温湿度采集与显示系统以单片机STC89C52为控制核心，通过软件设置达到具体动作实现。土壤的温湿度是由ADC0832和两个点位器进行模拟并送入单片机，通过单片机的I/O口把检测到的土壤温湿度值用LCD显示出来。同时，如果系统在智能浇水设置情况下，则该值与设定的浇水上下限值相比较，若低于下限值，则单片机发出一个控制信号，开始浇水。若高于上限值时，单片机再发出一个控制信号控制，停止浇水。如果系统设置在手动浇水情况下，则按照设定好的定时浇水时间进行浇水，温湿度检测电路把检测到的土壤温湿度值显示在LCD上，以达到对土壤温湿度实时监测的目的。
   4.1.1 硬件电路设计
   土壤温湿度检测与控制系统由STC89C52单片机、ADC0832、电位器、LCD显示屏、电阻等组成。
   对于LCD显示屏将D0-D7通过排阻RESPACK8连接到单片机的P0.0-P0.7上，E、R/W、RS与P3.7、P3.6、P3.5连接。