基于嵌入式智能浇花WIFI远程遥控系统的硬件设计

基于嵌入式智能浇花WIFI远程遥控系统的硬件设计

姓名：严润发

身份证：36072119870713161X

摘要：随着社会的不断发展，人民的物质生活也在不断地改善，人民已经从单单纯地为了存而寻求更多的身体。植物是人类居住的重要部分，同时也是人类需要的。花朵是最受欢迎的一种，它能利用光合作用来吸附CO2，净化房间的环境，让空气变得更加的干净，有些花朵具有特殊的香味，具有特殊的功效，并且可以在家中的露台或者工作的桌子上种植。

关键词：YL-69土壤温湿度传感器；STC89C52；APP

1 课题研究背景

数千年来，人类一直在寻求健康。人们的环保意识，不就是人们对健康的向往么？因此，人类对周围的环境进行了改变，使自己的工作和生活条件得到了改善，从而减少了对人体的危害。

2  课题研究的目的与意义

随着社会的飞速发展，人们对生活的需求越来越高，为了便于人们对花草进行灌溉，使人工灌溉达到智能化，使人摆脱了繁重的浇灌工作，因此设计了智能化、远程控制的浇灌系统。

3  系统的硬件设计

3.1  单片机模块

3.1.1  功能特征描述

选择STC98C52为单片机。该芯片包含多种组件。

3.1.2  主要特性

(1)有8 K内存

(2)数据储存容量为512个字节

(3)具有3个定时装置

(4)联机程序设计

(5)闲置状态：MCU不工作，电源故障（可以通过外界的干扰）

(6)全双工非同步串行接口

3.1.3  引脚功能

(1)VCC,VSS

VCC供电5 V,VSS接地

(2)XTAL1与XTAL2

这两根针的作用是将时钟线路与晶体振荡相连。由于它是由单片机连接到晶体振子上的指针，晶振输出的脉冲就是从此处被送到芯片上的。在芯片中，逆变器将晶体共振所发出的脉冲信号进行放大，而内部的振子则根据晶体振动的速度来生成一个时钟。

(3)一个控制的电波管

①RST是一个输入管针的重置。对单片机的原始状态进行了监控。

②ALE/PROG，一个地址锁定的容纳针，用于锁定一个位址，使CPU能够在存取一个外部程式或资料储存后，返回原始位址。

③PSEN-只有当从外程式存贮器中取出一个命令时，外程式记忆读取门讯号才是生效的。

④EA/VPP-EA端子维持在低级状态，表明可以对外界进行接入，但是只能对外部的程序内存进行访问。

⑤P0至P3的平行I/O端口P3端口

P0只能在P1、P2和P3接口中安装了一个上拉式电阻器，P1和P2是一个准双向I/O接口，它的性能不如P0接口，P3是一个上拉式P0接口。

3.1.4  外部中断

在操作期间，由单片机对发生的突发情况进行实时的控制叫做“中断”。所谓的“中断”，就是指当一个突发的情况发生后，向MCU发出的信号，而所谓的“中止”，就是指在处理一个突发的情况下，由MCU来完成，而“中断”则是指在完成了一个任务之后，由MCU来完成。

每个注册单元的相应函数：

(1)允许外部的中断比特。对INT0和INT1的中断信号进行控制。

(2)ET0(ET1)时间/计数的允许比特。如果计时/计数器T0、T1发生过溢，则计时/计数器将请求单控制器的中断，而单片计算机能否解决这个中断则视该许可位的开启与否而定。

（3）ES允许的串行端口中断比特。在进行数据的时候，串口可以在每次完成一个字节的数据后，都可以进行一个中断，但是，这个许可位的开启与否决定了一个MCU的存取。

（4）EA总的允许中断比特。要生成一个中断要求，必须在IE内开启EA标记，由于IE注册的地址是0xA8，因此可以处理它的比特。EA标记是整个中断体系的主要转换器，这一步骤至关重要。接下来，您将生成的中断编号与IE对应的高电平对应的IE，包含EX0（外部中断0）、ET0（计时0）、EX1（外部干扰1）、ET1（1）、ES（串行中断）。接下来的步骤就是确定是否是一个电平或一个脉冲，这一步骤就是要对TCON寄存器进行处理，把IT0设为1代表一个脉冲，0代表一个水平的触发器。

3.1.6  单片机模块设计

该单片机的主要功能是：提供整个电路的电源，控制整个电路的开关，决定单片机的工作速度的时钟电路，使电路回到开始工作的复位电路，给单片机编写编程的下载接口，STC89C52主芯片。

(1)供电：1脚接VCC,2和3脚接GND。

(2)断路器：连接于供电和VCC的自锁式断路器是主控断路器。

(3)重置回路：启动重置可以是启动时的重置，也可以是手动的重置，但是不管怎么说，重置的基本原则就是RST管脚在高电平上。

(4)时钟：作为单片机中的信号传输的是时钟，而组成时钟的主要的硬件是晶体振子。比如，晶振就像是一台单片机的心脏，没有了心跳，单片机就会停止工作，晶振的频率高了，MCU的转速也会变得更高，但有的时候，芯片的转速并不是最好的，因为芯片的速度足够了，就会受到影响，稳定性也会降低。为保证晶体振荡输出的稳定，采用30 pF的电容器在晶体振荡的两端，采用12 MHz的晶体振动。

(5)下线界面：断开供电，待一小会儿，开机，进行在线编程，然后下载到 MCU，进行实时的测试。这时，串接口将接收到一个法定的指令，然后将它进行下载，如果没有，则重置。

3.2  湿度传感器模块

湿度敏感部件：

在电阻型传热材料上，由于其上的蒸汽会使器件的电阻发生变化，从而能够检测到湿度在大气中的比例，从而可以制造出一种电阻型湿度传感器。

由于在大气中受到水分的作用，聚合物膜的介电常数和电容器的体积会发生改变，从而可以测量到空气中的湿度。

该模组使用YL-69型土壤水分感应器，专门用来进行土面观测。

3.3  显示模块

LCD1602主要用于英文，阿拉伯数字，日文和通用的数字。总共可以展示32个字，每个16个，总共两个。由于每一个字间都有一段间隔，而一行和一行间的间隔较大，因此无法很好地表现出图像。

屏幕特点：LCD1

(1)工作电压4.5至5.5 V,5.0 V的最优操作电压

(2)工作电流为2.0毫安

(3)具有多种显示，具有复位电路和11条简单的操作说明

(4)可储存80个字节的显示器资料的 DDRAM

(5)有多个 HYPERLINK, CGROM用于产生一个字母，还有8个可任意设置的 CGRA

4 结论

(1) A/D转换是我的软肋，出现的问题也最多，为了保证整个系统的工作，在取样之后，对模组进行了延迟，使得数据的同时传输更为平稳，同时也防止了数据过多的更新。

(2)在整个电路的设计中，要考虑到电路的线路和元件的摆放，以便于使用和焊接。

(3)降低电路的难度，减小硬件体积，提高硬件的集成性，从而使线路更加简单。

(4)本系统的电源由电压稳定的晶片提供，以确保系统的电力供应精度。

(5)采用放大器对感测器所获取的讯号进行加强，使 A/D变换器接收的讯号更加准确、稳定。

(6)为改善系统的工作效能，本系统的整体结构设计成无计算机自动操作，无须计算机进行操作。

参考文献：

[1]潘育勤,陈褒丹.计算机远程遥控系统在无人船中的应用[J].舰船科学技术,2021,43(20):88-90.

[2]谢春华.基于5G技术的矿山台车远程遥控系统分析[J].电子技术与软件工程,2021(05):5-6.

[3]施升涛.基于5G技术的台车远程遥控系统在矿山的应用[J].有色设备,2020,34(05):35-39.