草坪智能喷灌系统设计毕业设计.docx

毕 业 设 计（说 明 书）题 目： 草坪智能喷灌系统设计毕 业设计 姓 名： 李 佳 敏 学 号： 20145000119 平顶山工业职业技术学院2019年5月20日平顶山工业职业技术学院毕 业 设 计 任 务 书姓名： 李佳敏 专业班级：14级机电一体化五年制2班 任务下达日期 2019 年 2 月 25 日设计开始日期 2019 年 3 月 14 日设计完成日期 2019 年 5 月 10 日设计题目： 草坪智能喷灌系统设计毕业设计 指 导 教 师 堵 会 晓 院（部） 主 任 郭 宗 跃 2019年2月25日平顶山工业职业技术学院毕业设计答辩委员会记录 电力工程 学院 机 电 一 体 化 专业，学生 李佳敏 于2019年 6 月 9 日进行了毕业设计答辩。设计题目： 草坪智能喷灌系统设计毕业设计 指导老师： 堵 会 晓 答辩委员会根据学生提交的毕业设计材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生 李佳敏 毕业设计成绩为 。答辩委员会 人，出席 人答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员： ， ， ， ， ， , 。平顶山工业职业技术学院毕业设计评语第 页共 页学生姓名： 李佳敏 专业班级 五年制机电一体化二班 年级 14级 毕业设计题目： 草坪智能喷灌系统设计毕业设计 评 阅 人： 指导教师： （签字） 2019 年6月12日成 绩： 系 主 任： （签字） 2019 年6 月13日毕业设计及答辩评语： 平 顶 山 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 说 书摘 要水是一切生命过程中不可替代的基本要素，水资源是国民经济和社会发展重要基础资源。我国是一个水资源严重缺乏，水旱灾害频繁，水资源的分布很不平衡的国家。在这样水资源严重短缺的情形下，目前我国大部分地区还仍然停留在人工检测旱情，决定灌溉与否凭个人经验，这样就会造成更严重的水资源浪费。近年来，随着现代农业的发展，农业经营模式正在向大型化、集约化方向发展。这样就推广全面、统一、大型、智能化灌溉系统提供了必要条件。现在已经实现大面积种植的就是农田农业，因此我设计了和实现了一套针对农田的智能化监测和灌溉系统。采用农业智能浇灌系统，可以根据各种农作物对水量的要求，以及土壤的水情合理配置各个供水设置设备运行情况。另外，通过自动化控制，可以使相关人员及时了解整个系统的相关资源信息，通过统计分析，进行合理使用，从而达到省水节能，省工省地的效果，以及发展节水农业的目的。关键词：智能喷灌；喷头第 1 页目 录第一章 绪论31.1 设计背景31.2园林草坪喷灌的特点3第二章 设计方案52.1灌溉系统的基本组成52.2智能喷灌8第三章 机械设计部分93.1喷头选型103.1.1固定式喷头113.1.2旋转式喷头113.2布置喷头123.2.1喷头的水利性能123.2.2喷头布置方式13第四章 单片机智能喷灌系统174.1主界面控制流程174.2液晶显示程序184.2.1 LCD1602地址194.2.2 LCD1602指令204.2.3 LCD1602字符集214.2.4 LCD1602程序214.3 时钟芯片程序224.4按键程序224.4.1 ADC0832芯片接口程序24致谢25参考文献26第 31 页第1章 绪论1.1 设计背景灌溉是弥补自然降水在数量上的不足与时空上的不均、保证适时适量的满足草坪生长所需水分的重要措施。以往的草坪绿化工程，很多没有配套完整的灌溉系统，灌水时只能采用大水漫灌或人工洒水。不但造成水的浪费，而且往往由于不能及时灌水、过量灌水或灌水不足，难以控制灌水均匀度，对草坪的正常生活产生不良影响。随着城镇建设的不断发展，城市人口大量集中，工业和生活用水迅速增加，旅游、休闲、运动场、及居民小区等各种绿地面积越来越大，城市供水的紧张状况日益突出、传统的地面大水漫灌已不能满足现代草坪灌溉的要求，采用高效的灌溉方式势在必行。现代园林草坪灌溉的方法主要是有喷灌和微灌技术，如果我们想使整个面积都得到相同的水量，通常用喷灌，如草坪喷灌。如果我们想让某一特定区域湿润而使周围干燥时，可采用微喷灌或滴灌，如灌木灌溉。滴灌有时也用于草坪地下灌溉。园林草坪喷灌技术以及节水、节能、省工和灌水质量高等优点，越来越被人们所认识。1.2园林草坪喷灌的特点园林草坪为改善环境、增加美感、陶冶性情等目的而栽植的，因此，要求它们最好长年生长皆绿，每年只需剪而不必种植，另外，草坪使土壤渗吸速度降低，要求采用少量频灌法灌溉，而且为了节约劳力和资金、提高喷灌质量的要求，园林草坪灌溉大多采用自动化控制固定式喷灌系统。要求水质和喷洒质量较为严格，特别是对高级观赏植物和高尔夫球场的草皮，要求喷灌均匀度较高，如有漏喷或喷洒过量。都会造成严重损失。草坪喷灌多数在夜间进行，其原因之一是草坪白天喷灌，蒸发损失大。一般夜晚喷灌时能比白天少消耗10%以上的水量；原因之二是有些草坪白天不允许喷洒，如高尔夫球场进行比赛、公园娱乐区进行文娱活动等。喷灌系统不能影响草坪的维护作业。草坪需要经常性的修剪、植保、施肥等，这些作业往往有机械完成。因此，需要选择特殊的设备。喷灌系统在满足草坪需水要求的同时，需充分注意景观环境效果。精心设计的喷灌系统，通过正确选择喷头和喷点的布置，不仅能满足草坪需水，而且在灌水时可以形成水动景观效果。园林喷灌能够有效提高劳动效率。传统灌溉方式费时、费工，甚至无法完成大面积绿地的养护工作。特别是在炎热的高温季节，浇灌作业成为绿地养护工作中的重中之重。传统方式的浇灌多采用人拿皮管浇灌为主，无法在大面积范围内同时灌溉，而且费时。喷灌在很短的时间内，就可以完成几百或几千平方米绿地的灌溉。以1个标准足球场为例，没有喷灌系统，至少需3人才能完成所有的养护工作，而具有自动喷灌系统的足球场，通常1人就可完成所有养护作业。配备有施肥泵的喷灌系统，还可在喷灌洒水的同时完成施 肥、打药等养护作业。另外喷灌时间由专业人士设定，可雇用非熟练的工人进行操作，在一定程度上降低管理的人工费用。园林喷灌是一种模拟天然降水的灌溉方式，可以使喷灌范围内的植物得到均匀-致的降水。采用自动控制的喷灌系统，均由专业的灌溉和绿地管理人员根据不同的种植区及植物需水来编程设定灌水制度，这就保证了不同植物都能得到最佳的水分条件，使植物生长状态达到最佳且基本一致，特别是草坪，颜色均匀一致的草坪更能给人以美的享受。另外水流经喷头喷射出后形成细小的水滴，不会对土表造成冲刷，这样就能够保持土壤结构，为植物根系创造良好生长的土壤环境。1.3设计目的伴随着人们快节奏的生活、工作、学习，人们已没有很多时间去精心照顾自己种的花卉植物等，因此市场上急需一种可以代替人类劳动的产品。由于现在市场上很多的喷灌设备主要是是针对温室、露天农作物、森林等大面积植物喷灌，而对于家庭小面积喷灌系统设备几乎没有，也没有达到自动化的水平。现代生活中，随着人们生活水平的提高，人们对花卉、树木等绿色植物的喜爱和种植越来越多，然而以前对花木的浇灌、施肥等工作都需要靠人工来实现，由于现代生活节奏的加快，人们往往忙于工作而忘记定期、及时地为花卉补充水分及养料，或者由于放假回家而将花放在办公室没有人管理导致花木枯死。已有的浇水器需要有人控制或者定时的浇灌，不能根据植物正常生长所需要的光照、水分、温度来实时调节植物生长环境的参数，不利于花木的成长，而且现在的名贵花如果因为以上原因而死亡得不偿失，鉴于以上情况，市场上急需提供一种能够根据光照、温度、湿度及光照的变化自动将水分和及光补充给花木，达到定期、及时浇灌花木自动灌溉器，所以本文就指智能灌溉系统来设计研究。第2章 设计方案2.1灌溉系统的基本组成一个完整的喷灌系统一般由水源、首部枢纽、管网和喷头等组成。1. 水源:一般多用城市供水系统作为喷灌水源，另外，井泉、湖泊、水库、河流也可作为水源。在草坪的整个生长季节，水源应有可靠的供水保证。同时，水源水质应满足灌溉水质标准的要求。2.首部枢纽:其作用是从水源取水，并对水进行加压、水质处理、肥料注入和系统控制。一般包括动力设备、水泵、过滤器、施肥器、泄压阀、逆止阀、水表、压力表，以及控制设备，如自动灌溉控制器、衡压变频控制装置等。首部设备的多少，可视系统类型、水源条件及用户要求有所增减。当城市供水系统的压力满足不了喷灌工作压力的要求时，可建专用水泵站或加压水泵室或专用水塔，有时可在自来水管路上加装一台管道泵即可。3.管网:其作用是将压力水输送并分配到所需灌溉的草坪种植区域。由不同管径的管道组成，如干管、支管、毛管等，通过各种相应的管件、阀门等设备将各级管道连接成完整的管网系统。现代灌溉系统的管网多采用施工方便、水力学性能良好且不会锈蚀的塑料管道，如PVC管、PE管等。同时，应根据需要在管网中安装必要的安全装置，如进排气阀、限压阀、泄水阀等。4.喷头:喷头用于将水分散成水滴，如同降雨一般比较均匀地喷洒在草坪种植区域。下图为灌溉系统基本组成示意图：图2-1 灌溉系统基本组成示例图典型的地灌系统应该包括：（1）水源及控制首部。（2）主管道-将水输送到各灌溉小区。（3）田间首部。（4）支管道-将主管道的水分配给滴灌管。（5）滴头、毛管、滴灌管及其接头。逆止阀、泄压阀、过滤系统、施肥系统、水表、减压持压阀、流量限制阀、控制器、压力表、空气阀首部控制水泵水源支管路系统（多孔连接管）田间首部主管路系统 滴头2.2智能喷灌智能喷灌系统要求能够实现以下要求:1.自动执行喷灌任务，既能够自动控制喷头在制定的时间段内定量的喷水。2.天气监测，即随时监测降雨情况，自动在降雨开始时停止喷灌，在降雨结束后根据降雨量大小决定是否补喷一定的水量。3.只能水量控制，即如发现降雨量满足需求则不再补喷，如不能满足需求则补喷一定水量直到满足需求。4.喷灌计划预制，既可以输入名项喷灌任务，可以在不同时间进行工作。智能化灌溉系统有如下优势:1、自动根据现场实时的气候、植物和土壤情况进行适时、适量地灌溉。2、通过智能控制技术的应用，更加节水节能，降低灌溉成本，提高灌溉质量。3、将使灌溉更加科学，方便、提高管理水平。4、减少灌溉中人员用量，更加合理的提高水源的利用率推广和使用智能化灌溉技术是实现节能型社会的需要。例如：根据站点可选择植物类型，如乔木、灌木、一年生植物等，不同的植物需水量不同。根据站点选择喷头类型，如齿轮旋转喷头、散射喷头、涌泉头等，或者直接设定灌水器的喷灌强度，让参数更加贴合实际。根据站点选择土壤类型，如壤土、粘土、沙土，和地形的坡度，控制器可根据土壤和地形计算运行/入渗周期，以防出现地表径流。第3章 机械设计部分整体的机构形式如下所述：水由出水口接入，经过水泵增压后，经过导水软管，最后从管的另一端喷射出来。机械臂主要由导水软管，套筒，舵机，步进电机与电机配合的传动装置组成。套筒下端固结有加工上锥齿的圆环，电机通过锥齿轮传动，带动套筒转动。舵机固定在套筒上，当套筒旋转时，舵机也随套筒旋转。导水软管穿过套筒与固定在套筒上端的舵机相固结，当舵机臂摆动时导水软管喷头处完成竖直方向的调整，以使喷出的水能够调整远近。而套筒转动则实现了喷水方向的调整。这样，通过水平旋转及竖直摆动，实现了喷灌的精准定位。考虑到水对电机、齿轮传动部分的腐蚀影响，电机及其套筒的传动部分通过密封箱密封，导线引出，连接到控制电路部分及电源部分，以实现对机械系统的电力输入及控制。机械臂通过套筒下端深埋入土壤进行固定。在喷口的设计中，由于市场上所售的喷头多利用水压将水达到某个固定的位置，因此不能实现喷灌位置的可调性要求。因此喷管管口需要重新设计，可以在喷口处用钢管做导水管，将水直接引导喷头，而喷头处设计成可以转动的形式，通过增加一个电机并通过细杆与喷头处连接实现竖直方向的转动，水平方向的转动还是靠另一个电机带动套筒来实现。其中要注意密封问题，喷口转动时对其密封要求较高，且此处水压较高，更增加密封难度，还有，底部的电机如何使上部的喷头进行竖直方向的摆动。此处传动距离较长，增加材料势在必增加水平转动电机的负载，且此电机好密封，极易漏水烧毁电机。于是我们直接采用了接导水软管的方法。导水软管是一种橡皮材料做成的，一端接过水泵流过的水，一端穿过套筒固定在舵机上，有较好的弹性，使灌溉机械臂在转动时，水管不会产生较大的阻力矩，也不会发生塑性变形影响使用。这种形式的优点是结构简单，使用方便，一根管足以解决喷头处的设计问题。缺点是电机带动套筒的转角不能持续朝一个方向转动，否则水管会打结使水流不通，且从水管浇灌到地面的水流成柱状，对地面冲击较大。软管长期拉伸压缩会造成水管脱胶，破碎等问题。在实际设计计算中，需要进行软管的拉压的疲劳强度的校核，及齿轮传动的校核计算。通过查机械设计手册可以计算出所需材料及其他要求。在进行设计的过程中，我查阅了上市的喷头的基本工作原理，对其有了初步的了解。在进行结构设计的过程中，我查阅了相关的机械原理、机械设计方面的书籍，增长了我在机械方面的知识及解决机械设计问题的能力。3.1喷头选型喷头种类很多， 每种喷头都有自己特有的使用范围， 选择喷头时， 应考虑以下一些因素：用户对喷头形式的要求灌区大小和地形植物类型现有水压和流量当地环境条件（风、温度和降雨量）土壤类型和入渗率喷头的一致性灌区大小和地形、灌溉植物的种类影响喷头的选择，例如，草坪、灌木、树林可能需要不同类型的喷头。在“水力学基础” 中我们已经知道， 水压和流量是设计者首先要考虑的因素。每一种喷头都有其自己的工作压力， 如果不增加水泵， 而直接使用自来水管网的水压，所选择的喷头应满足现场可提供水压力和流量要求。特殊气候条件的地区需要特殊的喷头， 例如， 有风地区需要低角度喷头， 使水流紧贴地面以防被风吹走， 炎热干旱地区需要大流量的喷头。在“收集资料”中，我们已经谈到，喷灌强度不能大于土壤入渗率，低灌溉强度的喷头在坡地喷灌中常用， 这样可以减少地表径流和水土流失。在布置支管或把喷头按不同的控制阀分组时， 最重要的原则是尽可能不要在同一阀所控制的管路上把不同类型的喷头混在一起使用， 即灌水强度不同的喷头应该分开布置在不同的控制阀管路上。 如果灌水强度不同的喷头放在一起， 用户或系统维护人员就可能对某一个小区过量灌溉， 才能使另一小区的灌水量合适。3.1.1固定式喷头一般用于四周有障碍物和有阻挡旋转喷头工作的浓密树丛的情形，当植物混合种植和需要不同的灌水量时， 也需要采用固定式喷头。固定式喷头工作时喷出的水流或是一束， 或是多束， 或是呈扇形 （以固定的模式）。最常见的形式是全圆型、3/4圆弧型、2/3圆弧型、半圆型、1/3圆弧型和1/4圆弧型。除弧度喷洒外，还有一些特殊形式的喷洒方式，如带状。另外，另外，还有喷洒角可调节的喷嘴（VAN），即用于特殊形状的小区。其喷洒角度的调节范围一般为 0到360度。固定式喷头的工作压力较低，大约在100200 kPa之间，工作半径一般为1 . 57m， 所以它们一般用在灌溉小块草坪和水源水压较低的情况。扇形喷洒的喷头的喷灌强度达25100 mm/h，不宜用在在细质土壤或坡地上， 这种情况采用 8-38mm/h灌水强度的多束固定式喷头较为合适。道路边的灌木丛可以用弹出高度为15cm和30cm地埋式固定喷头。灌溉结束后， 喷头降到地面以下， 可减少对它恶意破坏的可能性， 并增加行人的安全。3.1.2旋转式喷头地埋式旋转喷头一般用于灌溉草坪。一般来说，每个旋转式喷头都有一个或两个喷嘴， 其喷洒角度一般从20度到240度可调， 许多还可以作全圆喷洒。与固定式喷头比较， 旋转式喷头一般工作压力较高， 绝大多数喷头的工作压力在150700 kPa。这种喷头的射程范围比固定式喷头大的多， 小的大约为6m，大的可大于30m。这种喷头的流量也较大，一般为90450 L/min。尽管流量很大， 但与固定式喷头比较， 旋转式喷头的灌水强度要小， 因为它的喷洒面积较大， 其喷灌强度一般为6-50 mm/h， 因此旋转式喷头适合于坡地灌溉、细质土壤以及其它低入渗率的土壤。在进行大面积喷灌时，选用大射程旋转式喷头是比较经济的。各种喷头的工作压力、射程、喷灌强度可从制造厂家获得。3.2布置喷头喷灌系统中喷头的布置包括喷头的组合形式、喷头沿支管上的间距及支管间距等。喷头布置的合理与否，直接关系到整个系统的灌水质量。3.2.1喷头的水利性能在讨论喷头间距布置之前， 我们先了解一下单个喷头的水量分布， 将喷头置于一个固定的点上， 沿着湿润面积的半径等间距地放上盛水容器（图3-1）， 喷洒一定时间完后， 测量每个容器中水的深度， 即可绘出水量分布图。图3-1 喷头水量分布特性的测定图3-2 单个喷头土壤中的水分分布喷头的水量分布图可从制造厂家获得， 该图反映了喷头的水量分布特性， 是表征一个喷头好与坏的重要指标单个喷头的水量分布，从喷头处向两边象一个30度的斜坡，即象一个楔形。对于全圆喷头，其图形象一个锥体，喷头在中间，向四周倾斜的斜坡，随着距喷头距离的增大，盛水容器中得到的水量越来越少。最后，在喷灌半径的最远段的容器，由于距喷头比较远，几乎没有收集到水。图3-3 喷头射程的60%的位置在喷灌半径5060%的范围内， 即使各喷头水量不重叠， 灌水量也能充分满足植株生长。而在60%以外，即喷头射程的后40%部分，随着距离的增大，水量越来越小， 便不能满足植物的生长需要（图23）， 需要用相邻的喷头重叠喷灌的方法来增加灌水量， 提高灌水均匀度。图34喷头间距为喷洒直径的60所以建议相邻喷头的最大间距是各自喷洒半径的 60%之和 （图 24）。在土壤质地粗糙、风速大、低湿度、高温等情况下，建议喷头间距要更小一些。在草坪灌溉中，喷灌头间距常选用喷射直径的50%。当有风时，可以用更小一些的间距如40%。 当喷头间距过大时， 草坪上会有灌溉不到的干地。这些灌溉不到的地方草坪会出现缺水的症状， 枝叶暗绿或枯死。3.2.2喷头布置方式有三种主要的喷头布置方式：正方形：这种方式中相邻四个喷头组成的四条边距离相等， 用于灌溉正方形的区域或有90度角的区域。 尽管该方式有时均匀度欠佳， 但四周有围栏的地区常使用这种方式。正方形布置方式灌水覆盖度较差，其原因是因为对角线上两个喷头间距比边线上的要长。当边线上两个喷头间距为喷头的射程时（即50%法），对角线上两个喷头间距则为射程的70%，使得正方形中心喷水量偏少（图35）。图35 正方形布置时的水量偏少区域在风速小和没风的情况下可以使用 55%的间距， 有风时建议用更小的间距，这取决于风的大小， 下面给出风速和最大间距的对照表：灌溉地点的风速（km/h） 使用的最大间距（%直径）05 55610 501120 45三角形：该模式常用于边界不规则的地区。 正三角形布置是指三个相邻喷头之间间距相等。 与正方形布置方式相比， 三角形布置不存在象正方形布置中的水量偏少地带。 因此工程设计多数使用三角形布置（图26）。S代表喷头间距， L代表支管间距。在一个正三角形布置时， L是 S的 0. 866倍。例如喷头间距为24m,支管间距则为20.8m。可以看出， 这种模式没有正方形模式中对角线间距比边线间距大的问题。 由于这个原因,在有风的情况下, 允许喷头之间有更大的间距（如下表）:图36三角形布置方式灌溉地点的风速(km/h) 最大间距(直径的%)05 60611 551120 50矩形:矩形布置方式具有抗风的优点, 并且适合灌溉有直线边界和角落的地区。 其喷头和支管间距如下表：灌溉地点风速(km/h) 最大间距(直径的%)05 L=60, S=50611 L=60, S=451120 L=60, S=40为适应特殊的工程条件， 同一地域可以用上述各种不同模式的组合，例如，为适应特殊的工程条件，同一地域可以用上述各种不同模式的组合，例如,交错型间距布置方式、曲线边界喷头布置方式。如果一块较大草坪既有草坪又有树和灌木丛, 就需交错使用不同的模式。遇到树或灌木丛我们可以交错使用正方形或矩形、 平行四边形或三角形模式， 绕过或穿过障碍物后, 其它地方仍可以使用原来的喷头间距模式 （图27）。图37 交错型间距布置方式对于曲线边界, 可采用从正方形或矩形模式变到平行四边形或三角形模式布置喷头（如图28）， 还可以再变到原来的布置模式。这样既灌溉整个区域，同时避免在曲线边界以内喷头过于集中和灌溉区域超出边界。图38 曲线边界喷头布置方式第4章 单片机智能喷灌系统上面是我们设计的硬件的部分，的确硬件部分很重要，但是软件部分的系统设计也是本系统的核心，也是非常重要的一个部分。软件的编程部分也会关系到系统的稳定性，以及效率。为了让系统更好的运行，稳定，我们采用了最为基础的语言C语言，它具有稳定性，软件我们用Keil软件。4.1主界面控制流程主界面如图4.1所示，从程序控制的硬件来看，智能灌溉系统被启动时，单片机进行复位，液晶显示屏也开始显示启动，晶振电路在单片机控制下复位并工作。LCD1602显示屏在最开始的内容就是系统默认的初始值，还有当前土壤的湿度值，这时候的默认值为百分之四十和百分之二十，在最上面的显示的是传感器传回来的湿度值。启动并且有显示后，可以通过四个按键开始分别进行湿度的上限值和下限值以及复位设置，通过按键的调整，得到我们所需要的湿度控制范围，再点击按键中的开始，这样，灌溉系统就可以启动了。图4.1是由程序控制的大体流程图，各模块的详细控制将在讲解各模块时做详细介绍。图4-1程序流程图4.2液晶显示程序对于时钟的设计，我们就是要看到显示出来的信息；所以在本设计中，显示这一部分是最重要的。在这一部分程序中，主要有：LCD显示的初始化，读取数据，写入指令，查状态和在指定位置显示字符等程序。下面我们来介绍关于LCD1602的地址和指令15。4.2.1 LCD1602地址HD44780内置了DDRAM（显示数据存储RAM）、CGROM（字符存储ROM）和CGRAM（用户自定义RAM）。显示数据就储存在DDRAM中，它来寄存将要显示的字符代码。一共80个字节，地址与屏幕的对应关系见下表4.1：表4.1 DDRAM地址和屏幕的关系显示位置1234567.40DDRAM地址第一行00H01H02H03H04H05H06H.27H第二行40H40H41H42H43H44H45H46H67H打个比方要在LCD上面一个地方显示“K”我们要输入命令，在哪个地方输入这个字符就对了。至于详细的写入我们要在下面讲到。在LCD中有四十个地址，我们用前十六个满足了就。应见下表4.2：表4.2 DDRAM地址与显示位置的对应关系1234.13141516第一行00H01H02H03H.0CH0DH0EH0FH第二行40H41H42H43H.4CH4DH4EH4FH在这里我们要强调一个注意事项，在显示中我们在第一个位置输入一个数字“2”我们不能直接把“2”输入进去，这样做是一个容易出错的，所以我们要拿出来讲解下，如果要输入字，我们要在这个地址上面加上80H，也就是你想要输入的地址都要加上80H这样就能正确的显示了。4.2.2 LCD1602指令表4.3 LCD1602指令集指令如表4.3想要看到什么样的信息，就输入对应的指令，上表说了十一条指令：1602液晶的操作有4种：状态读操作输入：RS=0、R/W=1、E=1，输出：DB0DB7的状态字；数据读操作输入：RS=1、R/W=1、E=1，输出：DB0DB7的数据；指令写操作输入：RS=0、R/W=0、E=1，输出：无；数据写操作输入：RS=1、R/W=1、E=1，输出：无。4.2.3 LCD1602字符集在LCD显示屏的内部有个储存器（记忆器），在这个记忆器可以生产出字符，这些字符可以输出一个图，大致的目标就是下面这样的：阿拉伯数字，字母、包括大小写和符号每个字符能够针对一段代码，打比方一个字母C对应43H，这个就是用十六进制来表示的，最后的显示就是把对应的地址中的数据拿出来就会显示在LCD屏上了。这个对应是由ASCII码识别的，只能够用它来识别，所以在设计中我们用的都会被转化成ASCII码，ASCII可以直接显示，也可以由LCD内部的记忆器转换，这个过程不需要我们人为的去转换。4.2.4 LCD1602程序那么我们简单说下LCD的初始化和在一个固定地方显示字符；初始化的流程图如图4.2所示：包括液晶显示开始启动，显示模式设置初始化，关闭显示，清屏显示，显示光标移动设置，显示开以及光标设置、退出等。LCD屏的初始化是有关显示器的机制，和原理的相关操作。我就不多说了。下面是在一个固定位置显示的代码，如下：void DLC(uchar X, uchar Y, uchar code *DData)uchar ListLength,j;ListLength = strlen(DData);Y &= 0x1;X &= 0xF; /限制X不能大于15，Y不能大于1if (X = 0xF) /X坐标应小于0xFfor(j=0;jListLength;j+)DOC(X, Y, DDataj); /显示单个字符X+;上面这些代码，很简单主要是在LCD屏上的固定的位置显示一堆字符；我们可以看到代码中定义了一个unchar的变量X，Y他们的值分别小于等于十五，小于等于一，这里他们表示了LCD中显示的位置，为什么用这样的限制，这里我们还要看上面对LCD的介绍，上面说了LCD的屏幕大小只有16长度，2列宽度，所以对X,Y的值做了这样的限制。4.3 时钟芯片程序这里呢首先我们要从DS1302这个里面读取它内部的信息，给了单片机，接着呢在LCD的屏中显示出来，还有呢就是在它的时间需要对准的时候，外部按键更正时间，然后在存入芯片里面。4.4按键程序机械性质是一般按键都有的性质。问题在按键点下的时候，不会很好的连接。还有问题是我们按下的时候来回弹跳，时间极快，我们人体感知是不会体会到的，但是我们都知道单片机的运行时上百万次的，所以这个在我们按下来回弹跳时间对单片机来说时间是极长的。单片机会接受到非常多的高低电流，如果不适当控制下，会影响性能，所以我们做了个判断具体流程下图4.4所示：图4.2 按键流程图下面为按键程序：unsigned char v_readkey_f(void);/延时程序unsigned char key;if(P17=0)delay(30); /延时30msif(P17=0)key=1;while(!P17)/等待释放elsekey=04.4.1 ADC0832芯片接口程序为了能够使信息传输得更快和稳定，由于C语言的模块化接口比较好用，所以，本设计利用C语言进行接口编程是非常好的。数模转换装置是非常快的，其转换时间一般只有短短的32us，所以A/D转换的周期小，频率非常快，这也有利于在一些特定的需要中使用。数据是在子程序中被赋予的，屏蔽了外面函数模块中的信息，尽量减少了全局变量的使用，因为全局变量在各个模块函数中都能够被使用，在这样的情况下，如果在一个子程序中使用了全局变量，又在另外一个子程序中使用了此全局变量，那变量数据就有可能达不到我们所要的要求，数据也有可能被某个模块中的函数破坏掉了，这样对于整个设计是非常不利的。而如果我们使用的是模块函数，并且使用的是局部变量，这样就可以屏蔽外界的信息，保证本模块能够唯一做一件事，不会对其他模块中的数据产生影响，并且在程序运行的时候，动态类的局部变量是存在于栈中的，一旦子程序定义了此类变量，程序才开始为此变量分配空间，一旦子程序运行完毕，这个变量所属的空间会释放掉，不再占用内存空间，这样更有利于解决单片机内存不足，运行速度稍微慢等缺点。此外，模块化的程序设计思想，有利于程序的移植，即当我们写过一个程序，下一次要做同样类似的操作的时候，可以进行代码复用，有利于缩短开发的周期，结余了时间和成本。如图4.3所示的是ADC0832读取数据的流程图：图4.3 ADC0832读取数据流程图致谢感谢堵会晓老师在我大学的最后学习阶段毕业设计阶段给我的指导，从最初的定题，到资料收集，到写作、修改，到论文定稿，他给了我耐心的指导和无私的帮助。在最后阶段，堵会晓老师耐心的帮助我检查设计中出现的错误，以及论文在书写的过程中应注意的一些问题，再次感谢堵会晓老师的帮助。 同时，感谢所有任课老师和所有同学在这四年来给自己的指导和帮助，是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意，并祝所有的老师培养出越来越多的优秀人才，桃李满天下！参考文献1甘学温，赵宝瑛，陈中建，金海岩.集成电路原理与设计M.北京大学出版社，2006.2周志敏，纪爱华.LCD背光驱动电路设计与应用实例M.人民邮电出版社，2009.3孙育才，王荣兴，孙华芳.ATMEL新型AT89S52系列单片机及其应用M.清华大学出版社，2006.4田民波，叶锋.薄型显示器丛书2TFTLCD面板设计与构装技术M.科学出版社，2010.5常伟，白映泽.中国与钟表M.上海文艺出版社，上海锦绣文章出版社，2009.6史密斯.专用集成电路M.电子工业出版社，2007.7张新强.点阵LCD驱动显控原理与实践M.北京航空航天大学出版社，2010.8刘法治.常用电子元器件及典型芯片应用技术M.机械工业出版社，2007.9田民波，叶锋.TFT液晶显示原理与技术M.科学出版社，2010.10杨欣，莱诺克斯，王玉凤，刘湘黔.实例解读51单片机完全学习与应用M.电子工业出版社，2011.11李朝青.单片机原理及接口技术(第3版)M.北京航空航天大学，2005.12赵建领，薛园园.51单片机开发与应用技术详解(珍藏版)M.电子工业出版社，2009.13杨欣，王玉凤，刘湘黔.51单片机应用实例详解M.清华大学出版社，2010.14彭伟.单片机C语言程序设计实训100例M.电子工业出版社，2009.15唐文彦.传感器(第4版)M.机械工业出版社,2011.16松井邦彦,梁瑞林.传感器应用技巧141例M.科学出版社,2006.