自动浇花控制系统的设计(简版)分解

学位论文独创性声明本人郑重声明：1、坚持以“求实、创新”的科学精神从事研究工作。2、本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。3、本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。4、本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。5、其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示了谢意。作者签名：日期：2014-05摘要本设计是基于MSP430G2553单片机设计的小型自动浇花控制系统。它的工作原理是通过土壤湿度传感器检测到土壤的相对湿度，传输到单片机进行信息处理，将所测湿度值与设定湿度值对比，当大于设定湿度时，单片机输出控制信号，控制继电器开关吸合，继而启动水泵，实现自动浇花，当低于设定的湿度值，则停止浇花。本系统浇灌方式智能，合理，能够在无人照看的情况下科学的对植物进行浇灌，避免植物因无人照料而枯死。关键字：MSP430G2553单片机;土壤湿度传感器;自动浇花AbstractThisdesignisasmallautomaticwateringcontrolsystem,whichisbasedonMSP430G2553microcintroller.Theoperatingprincipleofthissystemistodetecttherelativehumidityofthrsoilbysoilmoisturesensor,andthensenttothemicrocontrollerforinformationprocessing,thencomparingmoisturemeasurementvaluewiththegivenhumidity,themicrocontrolleroutputsacontrolsignalforcontrollingtherelayswitch,whenmeasurementvalueisgreaterthanthesetvalue,thenstartthepumptowatertheflowerautomatically.Whenthehumidityisbelowthesetvalue,thenstopwatering.Thewayofthiswateringsystemisintelligentandreasonable.Itcanwateringplantsscientificallyincaseofpossibleunattendedtoavoidplantsduetounattendeddead.Keywords:MSP430G2553microcontroller;soilmoisturesensor;Automaticwatering目录绪论.......................................................................................................................11系统设计...............................................................................................................11.1系统分析...................................................................................................11.2系统框图...................................................................................................12硬件电路设计.......................................................................................................22.1系统硬件原理图设计...............................................................................22.2主要模块...................................................................................................32.2.1MSP430G2553单片机....................................................................32.2.2MSP430G2553的时钟设置和模数（A/D）转换模块..................32.2.2电源模块电路设计.......................................................................42.2.3土壤湿度检测电路设计...............................................................52.2.4液晶显示电路设计.......................................................................52.2.5水泵控制电路设计.......................................................................63软件设计.............................................................................................................73.1软件设计思路.........................................................................................73.2主要模块流程图.......................................................................................73.2.1初始化程序...................................................................................83.2.2LCD1602显示程序........................................................................83.2.3AD采样程序..................................................................................83.2.4继电器控制程序...........................................................................93.2.5延时程序.....................................................................................94设计总结...............................................................................................................9参考文献.............................................................................................................9致谢.........................................................................................错误!未定义书签。1绪论目前，国内外均有自动浇花系统的应用，而大多数自动浇花系统是利用虹吸原理，即利用渗透的方式浇花，这种方式浇花过程是连续的、不间断的，采用这种方式只能保证花不会干旱而死，不是花需要浇水时才进行浇灌。还有一些自动浇水系统，可以设定何时进行浇灌及浇灌时间，与上一种方式相同，不是花需要浇水时才进行浇灌。另外还有一些自动浇水系统，是采用单片机控制，利用湿度传感器采集湿度信息，需要浇水时自动浇灌，但是需要用在外部有水龙头的情况下，而家庭花草种植一般都放在阳台上，阳台上一般均没有水龙头，使用起来非常不方便。而基于单片机的智能浇花系统则可以在阳台上使用，能够按需自动浇花。1系统设计1.1系统分析本系统设计以MSP430单片机为中心,由电源、继电器、土壤传感器、液晶显示五个模块组成。用FC_28土壤湿度传感器检测盆景土壤湿度，将“湿度值”传送到单片机中，由液晶屏显示；另外，单片机根据湿度值控制系统判断“湿度过高”或“湿度过低”，当土壤湿度值大于阈值，“湿度过低”，需要浇水，则单片机控制输出信号，使继电器线圈通电，常开触点闭合，驱动水泵，实现土壤湿度自动控制浇水。当设定浇水时间到，检测到的土壤湿度未低于阈值值，则继续浇水；当达到阈值时，由单片机发出信号，使继电器线圈断电，对应常开触点断开，水泵不工作，停止浇水。在自动控制浇花系统工作时，由1602液晶屏上显示已设定土壤湿度阈值和当前土壤湿度值。1.2系统框图本系统以MSP430G2553单片机为中心,由电源、继电器、土壤传感器、液晶显示五个模块组成。自动浇花控制系统结构框图如图1-2所示，2图1-2自动控制浇花系统结构图2硬件电路设计2.1系统硬件原理图设计本系统硬件电路由单片机、土壤湿度传感器、继电器、液晶屏、二极管、三极管、水泵、电源等组成。自动控制浇花系统原理图如图2-1所示：图2-1自动控制浇花系统原理图MSP430G2553单片机LCD1602显示继电器水泵保险丝水盆水管水管花盆电源模块FC-28土壤湿度传感器32.2主要模块本系统采用的是MSP430G2553单片机；土壤湿度采集用的是FC-28土壤湿度传感器，能够较准确的测出半径为3cm圆内土壤湿度值；显示部分是LCD1602显示器，能够显示多种数据和符号；控制部分采用继电器电路，控制水泵的浇水工作。2.2.1MSP430G2553单片机本设计采用MSP430G2553单片机作为核心部件。MSP430G2553的特点：*低电压（1.8V-3.6V）*超低功耗--运行模式：230uA(1MHz频率，2.2V电压)--待机模式：0.5uA--关闭模式（RAM保持）：0.1uA*0.5k-16kB系统内可编程(ISP)Flash*使用中断请求将CPU从低功耗模式下唤醒时间：6us*快速的指令执行时间。MSP430G2553为16位精简指令集（RISC）架构，指令周期为62.5ns。*具有灵活的时钟设计。具有四种校准频率并高达16MHz的内部频率。内部超低功耗低频（LF）振荡器。32kHz晶振。外部数字时钟源。*两个16位Timer_A，分别具有三个捕获/比较寄存器*多达24个支持触摸感测的I/O引脚*通用串行通信接口（USCI）。UART,IrDA编码器和解码器，同步SPI，I2C。*用于模拟信号比较功能或者斜率模数转换的片载比较器。*片内有10位200-ksps模数（A/D）转换器，带有内部基准。其A/D转换器具有采样保持和自动扫描的特点。*串行板上编程，无需外部编程电压，利用安全熔丝实现可编程代码保护。*具有两线制接口的片上仿真逻辑电路。方便的调试功能。2.2.2MSP