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1、山 东 工 商 学 院Shandong Technology and Business University毕业论文(设计)GRADUATIONTHESIS（DESIGN）题 目Title 花园管理者 学 院Department 信息与电子工程学院 专业 Major 电子信息工程 班 级Class 电子121 作 者 Author 宫晓楠 论文起始日期Date2015年11月指导教师姓名及专业技术职务Advisor and the Title of Advisor 朱智林 教授 花园管理者 Garden Manager 宫晓楠 GongXiaoNan 2016年 5月May 201630诚 信
2、 声 明诚信是中华民族的传统美德，诚信是做人立世的道德根本。作为一名当代大学生，我即将踏向社会去创立我未来的事业。古人云：“民无信不立”。在竞争激烈的社会中，我将恪守诚信的生存理念。毕业论文是对我大学四年学习的总结和检阅，在毕业论文的选题、写作和定稿过程中，我认真对待每一个环节，在导师的悉心指导下，由我独立完成，没有抄袭他人之作或由他人代写等不诚信的行为。其中参阅了大量书籍、报刊和网上资料，但这些资料都经过本人认真整理，在理解的基础上参考使用，并在文中说明，在文后一一列出，我对他们的辛苦劳动表示尊重和感谢。母校希望自己的每一个学生都是诚实守信的，我作为一个毕业生，对母校也将是真诚无伪的。如果发
3、现我的毕业论文有抄袭、代笔等不诚信行为，我将接受学校对我的处罚，推迟毕业，重新写作。我声明：我是诚实的，我将无愧于我的毕业文凭，无愧于母校多年的培养！ 声明人： 年 月 日 指导教师意见指导教师姓名：职称：分项评价评价项目得分论文选题（10分）1符合专业培养目标2具有学术价值3具有新颖性4难易程度适中文献资料（25分）5文献收集系统完备6文献理解准确得当7文献征引合乎规范8外文翻译准确通顺9观点归纳完整清晰论文写作（40分）10文题相符，立论正确11数据准确，逻辑严谨12条理清晰，论证充分13行文流畅，格式规范14篇幅适中，按期完成论文成果（20分）15文献综述完整，研究基础厚实16具有理论意
4、义或实际价值17作者见解独到新颖18具有拓展、延伸性写作态度（5分）19积极同指导教师沟通指导教师最终给分： 分指导教师意见指导教师签字： 年 月 日评阅人意见评阅人姓名：职称：分项评价评价项目得分选题质量（20分）1符合专业培养目标，体现综合训练要求2题目难易适度3题目工作量适当4有理论意义或实际价值能力水平（40分）5查阅文献资料能力强6综合运用知识能力强7研究方案的设计能力强8研究方法和手段的运用能力强9外文应用能力强成果质量（40分）10文题相符11写作水平高12写作规范13篇幅适度14成果有理论或实际价值评阅人最终给分： 分评阅人评语评阅人签字： 年 月 日答辩（评审）委员会意见Ap
5、praisal of Defence Commission答辩（评审）成绩Mark of Defence鉴定意见Appraisal & Comments 主任（签章） Signature of Dean 日期Data 山东工商学院2016届毕业论文花园管理者摘要 花园管理者主要研究基于AT89C52单片机的空气土壤温湿度及光照强度的采集和WIFI传输的应用，以AT89C52单片机为核心，包含数据的采集和传输两大模块。为了方便测试，采用光敏电阻采集光照强度，采用防水的DS18B20采集土壤温度，采用AD采集土壤湿度。采用DHT11采集空气温湿度。这些传感器将采集来的数据传输给单片机，单片机将这些
6、数据显示在彩屏上，再通过外接一个WIFI模块实现单片机与手机之间的通信。通过手机发送命令来控制各种执行模块进行运作。该设计可以让我们方便快捷的了解到我们的花园的空气及土壤的温湿度及光照强度的情况，并做出相应地调节，让我们及时调整花园中的情况，为花草提供更适合他们的生长环境，从而更好的管理花园，让我们在快节奏的生活中享受置身于绿色花园中的宁静美好。关键词 AT89C52 单片机 传感器 WIFI模块 采集温湿度Garden ManagerAbstract Garden management is based on AT89C52 single chip microcomputer and res
7、earch the acquisition of air soil temperature and humidity and light intensity and the application of WIFI transmission, with AT89C52 single-chip computer as the core, contains data collection and transmission module. In order to facilitate the test, using photosensitive resistance to collect light
8、intensity, adopt waterproof DS18B20 collecting soil temperature, soil moisture sensor to collect soil moisture. Pluck at the air using DHT11 temperature and humidity. These sensors will be collected data transmit to MCU, MCU will these data displayed on the LCD screen, through a WIFI module which is
9、 in external communication between microcontroller and mobile phones. By mobile phone send commands to control all kinds of execution module. This design make us learn our garden in the air and soil temperature and humidity and light intensity of the situation, conveniently and quickly，and make adju
10、stment accordingly, let us adjust the data in the garden, to provide more suitable for the growth of their environment for flowers and plants, so as to manage the garden conveniently, let us enjoy tranquility and beautiful time in the green garden.Key Words AT89C52 MCU The sensor The WIFI module Tem
11、perature and humidity acquisition目 录引 言IX第一章 绪 论11.1作品背景来源11.2作品研究内容及实现功能11.3作品研究意义1第二章 系统总体方案设计22.1系统总体设计方案和思路32.2系统各个模块的设计42.2.1信息采集模块的设计42.2.2信息传输模块的设计42.2.3信息显示模块的设计42.2.4信息执行模块的设计5第三章 系统元器件的选择及硬件电路设计63.1主控芯片的选择和介绍63.1.1 AT89C52单片机的介绍63.1.2 AT89C52单片机的引脚的介绍73.2外围电路元器件的选择和介绍93.2.1空气温湿度传感器DHT1193.
12、2.2土壤温度传感器DS18B20及土壤湿度AD采集113.2.3光敏电阻及TFT彩屏133.2.4实现手机与单片机通信的WIFI模块153.2.5执行部件抽水电机的驱动电路153.3硬件电路的设计16第四章 系统的软件设计184.1 数据的采集194.2 数据在TFT彩屏上的显示234.3 单片机与手机的通信254.4 数据执行模块的软件操作26结 论28参考文献29致谢语30引 言当今的社会发展速度快的超乎我们的想象，人们生活节奏也因此而变快，这些无形中让我们的工作压力增大。我们的内心强烈地渴望着休闲和健康。所以目前人们对健康的关注度相当之高，人们在闲暇之余更想拥有一个自己的花园，可以在自
13、己的花园中散步放松，缓解生活中的一些压力，呼吸新鲜的空气，放松自己。由于计算机技术和微电子技术的快速发展，现在我们对花园的管理正在向着自动化的方向发展。而本次设计就满足人们对花园管理的需求。花园管理者可以更系统地控制花园中的植物生活的环境的温湿度，使得花园更适合绿色植物的生长。现在一般的花园或者蔬菜种植基地都有温湿度控制管理系统。用该系统能更方便管理者操作，提高工作效率并且节约各种资源，从而也提高了我们对花园的管理效率。我们还给单片机外接了WIFI传输模块，可通过手机对环境的需求进行集中系统有效的控制。大大降低了花园管理者的劳动强度，给我们管理花园带来了便利。 本文主要研究内容及要解决的问题有
14、：1. 土壤温湿度的采集2. 空气温湿度的采集3. 光照强度的采集4. 传感器如何将采集到的数据传输给单片机5. 如何在显示屏上显示出这些采集到的数据6. 如何实现WIFI模块与单片机的通信7. 如何通过手机实现控制调节管理花第一章 绪 论1.1作品的背景来源因为社会发展越来越快，所以人们生活节奏也加快了，随之而来地就是工作压力也越来越大。人们渴望休闲和健康。于是当前人们对健康非常关注和重视，而绿色植物对人体健康有特殊促进功效。绿色植物不仅可以净化空气中的二氧化塘，释放出我们需要的氧气，还能供我们观赏，让我们在繁忙的工作之余放松自己，而且观赏绿色植物，还可以让我们盯了一天电脑的眼睛得到放松。可
15、是我们每天的工作生活就已经很劳累了，根本过无暇再花大量的时间和精力去照顾我们花园中的这些花花草草，而且一些花草对空气温湿度及光照强度的要求随着时间和季节的变化而变化，为了更好地照顾这些花草，设计一个可以让我们更方便管理花园的系统就值得我们思考了。该作品就这样孕育而生了，该系统可以让我们方便快捷的了解到我们的花园的空气及土壤的温湿度及光照强度的情况，并作出相应地调节，让我们及时调整花园中的情况，为花草提供更适合他们的生长环境，从而更好的管理花园，让我们在快节奏的生活中享受置身于绿色花园中的宁静美好。1.2作品研究内容及实现功能该作品主要研究基于单片机的空气土壤湿度光光照强度的采集和WIFI传输的
16、应用，该设计以AT89C52单片机为核心，包含数据的采集和传输两大模块。为了方便数据采集，我们用光敏电阻采集光照强度，用防水的DS18B20采集土壤温度，用AD采集土壤湿度。用DHT11采集空气温湿度。这些传感器把采集来的数据传输给51单片机，单片机将这些数据显示在TFT彩屏上，另外，通过外接一个WIFI模块，实现单片机和手机之间的数据传输。通过手机APP发送命令来控制各种执行模块进行运作。本文主要研究内容及实现的功能有：1.对土壤温湿度的采集2.对空气温湿度的采集3.对光照强度的采集4.传感器如何将采集到的数据传输给单片机5.如何在TFT彩屏上显示出这些采集到的数据6.如何实现WIFI模块与
17、单片机的通信7.如何通过手机APP实现控制调节管理花园1.3作品研究意义该作品通过空气温湿度传感器,土壤温湿度传感器以及光敏电阻，对花园中的光照强度、空气和土壤的温湿度数据进行实时采集，然后通过一个TFT彩屏将各种数据显示在监控室的画面上，让我们足不出户就能了解花园内的各种实时数据，而且该作品还实现了可以将采集到的数据传输到手机上，让我们可以随时随地了解花园的情况，通过配置各种增加光照浇水降温等执行模块,我们就可以根据实时数据用手机来调节花园内的环境，给我们管理花园带来了极大的便利。第二章 系统总体方案设计2.1系统总体方案设计思路系统的设计思路整体可分为两大部分，一部分是硬件设计，一部分是软
18、件的设计。硬件设计包括AT89C52单片机的最小系统，采集空气温湿度的空气温湿度传感器DHT11，采集土壤温度的土壤温度传感器DS18B20，土壤湿度传感器，采集光照强度的光敏电阻，还包括执行部件抽水电机和它的驱动电路，最后还包括完成显示功能的TFT彩屏和实现单片机与手机之间通信的WIFI模块。软件部分主要包括：数据的采集，数据的传输和显示，数据通过WIFI模块的传输以及进行相应调节措施时数据执行时的软件操控。设计思路纵向也可划分为三个模块：信息的采集模块，信息的传输模块，信息的显示模块，信息的执行模块。系统总体设计框图如下：图2.1 系统总体设计框图Fig 2.1 Diagram of th
19、e system overall design2.2系统各个模块的设计2.2.1信息采集模块的设计信息的采集模块包括三个部分：1）空气温湿度的采集：采用的是空气温湿度传感器DHT11，由这一个芯片就可以完成对空气温度和湿度数据的采集和传输。通过采集空气温湿度我们就可以知道花园内部具体空气温湿度情况，让我们了解当前空气是否适合植物的生长。2）土壤温湿度的采集：土壤温度的采集由传感器DS18B20来完成，土壤湿度另外采用一个专门检测土壤湿度传感器来完成。通过空气温湿度我们知道了植物所在的环境中空气是否干燥，而对植物更重要的便是土壤的中的水分是否充足，所以我们又增加土壤的温湿度采集，更加直观看的观察
20、当前植物所生长的土壤是否最有利于植物的生长。3）光照强度的采集：采用一个光敏电阻来完成对光照强度的采集。光照对于植物的重要性如同水对于我们人类而言，重要性不必多说，如果光照环境不适，很有可能造成花园内绿色植物的大面积缺水从而导致植物枯萎甚至是死亡，所以我们采集当前光照强度，如果光照强度不合适，我们便可以人为的进行改善，从而让我们花园中的植物更加健康茁壮生长。2.2.2信息传输模块的设计为了与物联网时代相接轨，我们采用我们几乎人手一台的智能手机来与单片机进行数据的实时交互传递，通过给单片机添加一个WIFI模块，手机打开自制的手机APP客户端，就可实时接收和显示当前植物的温湿度情况，同时可以用手机
21、发送命令来控制执行模块的加温加湿加水等。2.2.3信息显示模块的设计信息的显示模块主要指将传感器和光敏电阻采集到的信息在监控室的TFT彩屏上显示出来以及如何将屏幕上显示的数据传给手机，让手机上也能显示出花园中的温湿度和光照强度信息。当主控芯片采集到各种数据信息要让我们看到，我们便采用直观显示的方式，采用一个TFT彩屏来显示，TFT彩屏支持16位真彩色，具有普通黑白显示屏无法比拟的优势，让我们的作品更加人性化，直观化，同时TFT彩屏自带触摸屏输入，我们可以根据触摸屏输入来对执行部件进行控制，更加方便我们管理花园，使我们的系统更加智能化。2.2.4信息执行模块的设计信息的执行模块主要包括如何通过手
22、机发送命令，根据花园中此刻传输来的环境信息做出相应地调节措施，如植物缺水，可以让抽水电机执行管理者发出的命令为花园中的植物浇水等。执行模块主要是根据实时的温湿度光照等情况来进行智能调节，可以增加光照，喷水，降温等来对花园内的植物生存环境进行人为调节，这样更有利于植物的生长，为花园中的绿色植被提供一个更适合生长的环境。 第三章 系统元器件的选择及硬件电路的设计3.1主控芯片的选择和介绍主控芯片我们采用大家所熟悉的AT89C52,这款芯片是51单片机系列经典之一，作为单片机初学者再合适不过，学习资料全，价格低廉等种种原因让我们选择这款芯片作为我们的主控芯片。下面简单来了解一下这款经典的芯片。3.1
23、.1 AT89C52单片机的介绍1）AT89C52单片机的硬件结构如下图所示，是AT89C52的硬件结构图。从图中我们不难看出C52单片机的内部结构和C51系列单片机的基本相同，都是由中央处理器CPU，程序存储器ROM，数据存储器RAM，定时器或者叫计数器，并行IO接口和中断系统这些部分组成。它的硬件结构框图如下图所图3.1 单片机AT89C52硬件结构框图Fig 3.1 SCM AT89C52 hardware structure diagram 2）主要性能参数 8K字节可以重复擦写Flash闪速存储器 1000次可擦写周期 全静态操作：0Hz-24MHz 三级加密程序存储器 2568字节
24、内部RAM 32个可编程I/O口线 3个16位定时/计数器 8个中断源 可编程串行UART通道 低功耗空闲和掉电模式图 3.2 AT89C52外部引脚图Fig 3.2 AT89C52 external pins3.1.2 AT89C52单片机引脚的介绍表3.1 单片机的引脚介绍Table 3.1 Pin of MCUu VCC：电源u GND：接地u P0口：是一个双向的8位数据总线，它可以作为输入也可以作为输出，P0口可以当作普通I/O口，也可以在系统外部扩展存储器的时候，可输出低8位的地址。u P1口：是一个双向的8位数据总线，它可以作为输入也可以作为输出，P1口一般用作通用I/O端口，它
25、也可以实现位处理，各位都可以单独输出或输入信息。另外，与AT89C51不同点是，P1.0和P1.1还能分别作为定时/计数器2的外部计数输入和输出，详细功能如表3.2所示。u P2口：P2口可以当作普通I/O口，也可以在系统外部扩展存储器的时候，输出高8位的地址。当它作为输入使用时，也会输出电流ILL。u P3口：P3端口是一个可以位操作的端口。当作为普通I/O端口时，P3口可以实现位操作，是准双向端口。P3口除了作为一般的I/O口线外，更值得我们关注的是它的第二功能，如表3.3所示。u RST：是复位信号。如果晶振正常，RST引脚若持续2个机器周期的高电平，单片机将会被自动复位。u ALE/：
26、ALE是用来锁存P0口输出的低8位地址的。PROG是如果片内存在EPROM的芯片，在EPROM编程的时候，这个引脚将会被输入编程脉冲。 u ：片外ROM读选通信号。如果单片机想与外部程序存储器进行通信，在每个机器周期会被选通两次，而如果是访问外部数据储存器，将不会被选通，一直处于封锁状态。u ： EA是选择片内ROM或者片外ROM的选通信号。 VPP的功能是如果片内有EPROM的芯片存在，在EPROM编程过程中，为单片机提供编程电源。表3.2 P1.0和P1.1的第二功能 Table 3.2 P1.0 and P1.1 second function 引脚号功能特性P1.0T2（定时/计数器2
27、外部计数脉冲输入），时钟输出P1.1T2EX定时/计数2捕获/重装载触发和方向控制表3.3 P3口引脚第二功能Table 3.3 Second P3 mouth pin function引脚号第二功能P3.0RXD（串行输入）P3.1TXD（串行输出）P3.2INT0（外部中断0）P3.3INT1（外部中断1）P3.4T0（定时器0外部输入）P3.5T1（定时器1外部输入）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据存储器读选通）3.2外围电路元器件的选择和介绍主控芯片我们用的是AT89C52,围绕着主控芯片的外围电路中我们外接了一些采集数据用的传感器和一个无线WIFI模块，还外
28、接有一些执行部件，下面就简单介绍一下这些元器件的选取。3.2.1 空气温湿度传感器DHT11空气温湿度采集我们采用数字型输出传感器DHT11,精度湿度+-5%RH,温度+-2，量程湿度20-90%RH， 温度0-50。可以满足我们花园的日常采集需要。下面我们介绍一下DHT11这个传感器。DHT11 是数字信号输出的传感器，而且它可以同时检测到温湿度，它具有可靠性高和长期稳定性这些优点。它还拥有着非常小的体积和极低的功耗，信号传输的最远距离有20米，这些优点让它成为本次设计的最后选择。DHT11是 4 针单排引脚封装保存的。DHT11传感器主要有以下性能指标：1)工作电压范围：3.5V5.5V2
29、)工作电流：平均0.5mA3)温度测量范围：050，4)湿度测量范围：2090RH 5)湿度分辨率：1RH6)温度分辨率：1（8位），7)采样周期：1s。DHT11引脚说明如表3.3所示。 表3.3 DHT11引脚说明Table 3.3 DHT11 pinDHT11 传感器应用电路图3.3所示。图3.3 DHT11传感器应用电路图Fig 3.3 DHT11 sensor application circuit diagram DHT11 传感器实物图如图3.4所示。图3.4 DHT11 传感器实物图Fig 3.4 DHT11 sensor object diagram3.2.2 土壤温度传感器
30、DS18B20及土壤湿度AD采集1）土壤温度传感器DS18B20土壤温度采集我们用的是数字式温度传感器DS1820,它有着可以把温度信号直接转换成数字信号供单片机处理的功能。而且DS18B20是一种常用的检测湿度的传感器，我们选择它的依据是它防水，并且具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点，防水的可以插入土壤内部采集土壤的温度，然后我们再用单片机进行读取。下面简单介绍一下这款经典的传感器。土壤湿度传感器DS1820的性能：1)测温范围为-55 75 2)精度为0.5 3)9位温度读数4)A/D变换时间为200ms5)单线接口6)无需外围元件7)用户自设定温度报警上下限,其值是非易失
31、性8)构成多点温度检测系统而无需任何外围硬件,不需要A/D转换DS18B20仿真设计图如图3.5所示。图3.5 DS18B20仿真设计图Fig 3.5 DS18B20 simulation designDS18B20传感器应用电路图如图3.6所示。图3.6 DS18B20传感器应用电路图Fig 3.6 DS18B20 sensors application circuit diagramDS18B20传感器实物图如图3.7所示。图3.7 DS18B20传感器实物图Fig 3.7 DS18B20 sensors real figure2）土壤湿度AD采集土壤湿度我们选用土壤湿度传感器进行采集，土
32、壤湿度的采集是通过AD进行读取，而AT89C52没有AD，所以我们选用了一款外部数字型AD芯片PCF8591进行采集，PCF8591与单片机之间通信采用常用的IIC总线进行，具体方式我们在软件电路设计在详细描述。下面是土壤湿度采集的仿真图设计。图3.8 土壤湿度采集的仿真图设计Fig 3.8 Soil moisture acquisition simulation diagram design3.2.3 光敏电阻及TFT彩屏1）光敏电阻光照强度采集我们采用光敏电阻，然后对数据进行校准，光敏电阻是根据半导体的光电导效应做成，它的电阻值会随着入射光的强弱而改变，所以又被叫做光电导探测器；当入射光增
33、强时，阻值减小，入射光减弱，阻值增大。当然，它也有另一种阻止与入射光强弱成正比的，我们这里用不到就不具体介绍了。光敏电阻跟土壤湿度采集一样通过PCF8591进行读取，PCF8591自带4通路AD采集，足够我们的使用。下面介绍一下光敏电阻的工作原理。光敏电阻能够采集光照强度归功于内光电效应。它的两个电极一般都做成梳子的形状，这是为了提高它的灵敏度。制作光敏电阻的材料一般都是一些半导体。这是因为，当它们处在很暗的环境中时，它的电阻值很高，然而当它接受光照以后，当光子能量足够大时，它就可以跃到到导带，这样在它原来的位置处就留下一个空穴，这个空穴带正电荷，这样就改变了半导体材料中的电子的数目，从而实现
34、了让它的电阻率减小的目的，进而造成光敏电阻阻值的下降。而且光照强度越大，阻值越低。当光照消失后，由光子跃迁所产生的电子空穴对就自然而然地会复合了，光敏电阻的阻值也就降到和原来一样了。光敏电阻的实物图如图3.9所示。图3.9 光敏电阻的实物图Fig 3.9 Physical picture of photosensitive resistance2）TFT彩屏数据采集我们采用2.2寸的TFT彩屏进行显示，TFT彩屏自带一个ILI9341驱动控制器来控制TFT彩屏的显示，该彩屏支持16位真彩色显示，可以满足我们的颜色要求，它自带的XPT2046触摸控制器，可以支持我们对TFT彩屏的触摸输入，也可以
35、对我们的控制信息进行选择。下面对TFT彩屏简单介绍一下。首先，介绍一下它名字的来历，TFT的全称是Thin Film Transistor 。其次，我们之所以选择它，是因为它能够做到高速度，高亮度，高对比度地显示出我们想要它显示的信息。而在TFT 中我们一般用背光技术，因为这能让我们准确地控制不同象素的颜色和亮度，就好像在各个象素之后放有一个窗户一样，当这个窗户打开时，光线就可以通过窗透进来，而当窗户关上后，光线就无法再进来。TFT彩屏实物图如图3.10所示。图3.10 TFT彩屏实物图Fig 3.10 TFT color screen real figure3.2.4 实现手机与单片机通信的
36、WIFI模块WIFI模块在我们单片机与手机之间通信之中处于一个桥梁作用，WIFI模块与单片机之间通过串口进行数据传输，然后WIFI模块远程将数据传送给手机，手机客户端采用自己编写的安卓APP进行读取。有了这个WiFi模块 ，一般的串口设备不需要改变任何外部硬件配置，就可以通过网络来传输自己想传输的数据。为我们传输花园中的环境信息带来了极大的便利。WIFI模块实物图如图3.11所示。图3.11 WIFI模块实物图Fig 3.11 The WIFI module physical figure3.2.5 执行部件抽水电机的驱动电路为了实现对花园环境的改变，我们采用日光灯来实现对光照的增强，用风扇来
37、实现对环境的降温，用抽水电机来实现对环境的增加湿度等，其他可能涉及机械的知识，就不在此赘述了。对这些执行部件的工作需要大电流驱动电路，我们采用的是LM298N驱动模块，通过它我们就可以对这些大功率器件用单片机来进行控制。LM298N驱动模块的原理图如图3.12所示。 图3.12 LM298N驱动模块原理图Fig 3.12 The principle diagram of the LM298N driver moduleLM298N驱动模块实物图如图3.13所示。图3.13 LM298N驱动模块实物图 Fig 3.13 LM298N driver module object graph3.3硬件
38、电路的设计前面我们介绍了外围电路中的元器件和主控芯片，下面我们简述一下硬件电路的设计过程。首先，我们用AT89C52单片机的最小系统作为我们硬件电路设计的核心部分，然后将空气温湿度传感器DHT11和土壤温度传感器DS18B20接到最小系统上，让它们可以将采集来的数据传输给单片机，土壤湿度的采集我们用的是AD，而AT89C52最小系统中并没有集成AD，所以我们选用了一款外部数字型AD芯片PCF8591采集土壤湿度，PCF8591与单片机之间通常用的IIC总线进行数据的传输。这是数据采集部分的外围电路的设计。其次，为了实现手机与单片机之间能相互传输数据，我们选择用一个无线WIFI模块来实现该功能，
39、这个WIFI模块操作十分简单，只需要把它接到单片机最小系统上再用程序初始化一下，就可以实现WIFI传输了，而且一般的串口设备不需要改变任何外部硬件配置，就可以通过网络来传输自己想传输的数据。最后，是在最小系统中接入一些执行部件，执行部件的工作需要较大电流的驱动电路，我们采用的是LM298N驱动模块，通过它我们就可以对这些大功率器件用单片机来进行控制。这个模块也是一个现成的集成好的模块，只要接入最小系统的板子上，再初始化一下就可以实现驱动功能了，操作十分简单。最后还外接有抽水电机，来实现浇水功能，抽水电机也是直接用杜邦线接到51板子上的，再初始化一下就可以通过LM298N模块来驱动抽水电机了。因
40、为51最小系统无法驱动需要大电流的抽水电机，所以我们外接了一个驱动模块来驱动它。第四章 系统的软件设计系统总体软件设计流程框图如下:图4.1 总体软件设计流程框图Fig 4.1 The overall software design flow diagram4.1 数据的采集 以上我们已经介绍我们采集的数据主要有空气温湿度，土壤温湿度，光照强度，涉及到的电子器件主要有DHT11,DS18B20,PCF8591,下面我们进行分述我们如何对这些数据进行采集。DHT11和DS18B20都是采用单总线传输协议来进行与单片机数据通信，单总线是近年来比较流行的一种传输协议，一根天线即可以传输时钟又传输数据
41、，毫无疑问，它的优势便是硬件结构简单，一条线即可，当然正是因为一条线的设计也限制了单总线的速度，使它的速度存在一定上限，不过可以实现一个主机对多个从机的通信，利大于弊。单总线的硬件接口电路图如下。图4.2 单总线硬件接口示意图Fig 4.2 Single bus hardware interface diagram 时序命令流程图如下：图4.3 ROM时序命令流程图Fig 4.3 ROM timing command flow chartDHT11读取空气温湿度的函数如下：单总线命令读取一个字节程序如下：/*读一个字节的数据*/static unsigned char ReadValue(vo
42、id)unsigned char count, value = 0, i;status = OK; /设定标志为正常状态for(i = 8; i 0; i-)/高位在先value = 1;count = 0;/每一位数据前会有一个50us 的低电平时间.等待50us 低电平结束while(dht11 = 0 & count+ = NUMBER)status = ERROR; /设定错误标志return 0; /函数执行过程发生错误就退出函数我们采集光敏电阻和土壤湿度采用了一个外部AD芯片PCF8591,该AD芯片可以采集4通道ADC，通过I2C和单片机进行数据传输。I2C包括两条信号线，一根数据线，一根时钟线。下面是I2C总线数据传输示意图。图4.4 I2C总线数据传输示意图Fig 4.4 I2C bus data transmission schematic diagramI2C发送字节的函数为:/*- 字节数据传送函数 发送出去,可以是地址,也可以是数据,发完后等待应答,并对 此状态位进行操作.(不应答或非应答都使ack=0 假) -*/void Sen
