【正文】 成，接著較為詳細(xì)的描述了系統(tǒng)中幾個(gè)關(guān)鍵模塊 如鍵盤及顯示模塊以及采樣模塊等 的實(shí)現(xiàn)方案 ，并總結(jié)出相應(yīng)的子程序流程圖與程序清單。 (4)系統(tǒng)成本低廉，操作非常簡(jiǎn)單，可擴(kuò)展性強(qiáng)，只要稍加改變，即可增加其他使用功能。 (3)將模糊智能控制技術(shù)引入對(duì)土壤濕度的分析和處理中，模糊控制決策無(wú)需建立被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，系統(tǒng)的魯棒性強(qiáng)，適合對(duì)非線性、時(shí)變、滯后系統(tǒng)的控制，對(duì)灌溉系統(tǒng)采用模糊控制非常適合。顯示 4位 LED SHOWLED: MOV R6, 20H MOV R7, 00H DIR 1:MOV A, 00H 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 MOV DPTR, 7FFBH MOVX DPTR, A MOV A,R0 MOV DPTR, TAB MOV A, A+DPTR MOV DPTR, 7FF9H MOVX DPTR,A MOV A,R6 MOV DPTR, 7FFBH MOVX DPTR,A HERE:DJNZ R7,HERE DEC RO CLR C MOV A,R6 RRC A MOV R6,A JNZ DIR1 DJNZ R1,SHOWLED DJNZ R4,SHOWSTART CLR 0D4H TAB:DB OCOH, OF9H, OA4H, OBOH DB 99H, 92H, 82H, OF8H DB 80H, 90H, 88H, 83H DB OC6H, OA1H, 86H, 8EH RET 本章小結(jié) 軟件設(shè)計(jì)是本系統(tǒng)的重點(diǎn)，它直接影響到系統(tǒng)的整體性能。程序如下 : BCDTURN: MOV SHOWADR+3, 00H‘因濕度值只能小于 100，故千位數(shù)為 0 MOV B, 100 MOV A, HUMID DIV AB MOV SHOWADR+2,A‘將百位數(shù)送 SHOWADR+2 顯示地址 MOV A, 10 XCH A, B 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 DIV AB MOV SHOWADR+1,A‘將十位數(shù)送 SHOWADR+1 顯示地址 MOV SHOWADR, B‘將個(gè)位數(shù)送 SHOWADR 顯示地址 RET LED動(dòng)態(tài)顯示程序 根據(jù) LED動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)電路 , 8155控制口的地址為 7FF8H, POA口地址為 7FF9H , PC口地址為 7FFBH，片內(nèi)顯示緩沖區(qū)為 SHOWADRSHOWADR+3 (40H43H)，共 4 個(gè)單元對(duì)應(yīng)4個(gè)數(shù)碼管。例如當(dāng)被測(cè)溫度為 1000 C，經(jīng)熱電偶轉(zhuǎn)換成熱電勢(shì)，再經(jīng)放大和A/D 轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字是 10，這個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 10雖然與 1000C 溫度是對(duì)應(yīng)的，但數(shù)字上并不是相等的。 數(shù)字濾波無(wú)需硬件，它是用軟件算法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，只要適當(dāng)改變軟件濾波程序的運(yùn)行參數(shù)，就能方便的改變其濾波特性，實(shí)時(shí)性很強(qiáng)?；氐街鞒绦? COMP:JC DONE LJMP RUN END 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 圖 采樣子程序設(shè)計(jì) 根據(jù)電路圖 5，因 EOC 未接入單片機(jī)，故只能采用延時(shí)等待的方法來(lái)讀取 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果， ADC0809 的 INO 和 INl 兩個(gè)地址分別是 OBFF8H, OBFF9H, INO 通道采集到的 11個(gè)數(shù)據(jù)放入以 ADTURNO(片內(nèi) 21H)為首址的一片數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)， IN1 通道采集到的 11 個(gè)數(shù)據(jù)放入以 ADTURN1(片內(nèi) 2CH)為首址的另一片數(shù) 據(jù)區(qū)內(nèi)。調(diào)用濕度轉(zhuǎn)換子程序 MOV A, HUMID。定時(shí)器 0中斷服務(wù)程序入口 Limp TOINT ORG 0023H 。INl 采集數(shù)據(jù)經(jīng)濾波處理數(shù) 據(jù)存放地址 LINEADR EQU 39H 。 本章小結(jié) 本章主要敘述了控制系統(tǒng)的硬件電路 的 設(shè)計(jì)過(guò)程。 電磁離合器電機(jī)結(jié)構(gòu)及原理 電磁離合器電機(jī)是由普通鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)、電磁滑差離合器和電氣控制裝置三部分組成。 電磁離合器異步電動(dòng)機(jī) 電機(jī)概念介紹 電磁離合器電機(jī) 又稱為電磁調(diào)速異步電動(dòng)或滑差電機(jī)，它是一種恒轉(zhuǎn)矩交流無(wú)級(jí)變速電動(dòng)機(jī)。為了保護(hù)各段 LED 不被損壞，需外加限流電阻。這兩種顯示器都具 有線路簡(jiǎn)單、耗電少、成本低、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，本系統(tǒng)輸出結(jié)果選用 4 個(gè) LED 顯示。 圖 中外接晶體以及電容 C2和 C1 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，它們起穩(wěn)定振蕩頻 率、快速起振的作用，其值均為 30P 左右，晶振頻率選 6MHz。該電路主要由 AT89C51系統(tǒng)電路、電源電路、濕度檢測(cè)電路、顯示電路、開(kāi)關(guān)控制電路等組成。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成 自激振蕩器，振蕩電路參見(jiàn) 圖 32。如 EA 端為高電平（接 VCC端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片 機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 無(wú)效。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。P 3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的力式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口寫“ 1”可作為高阻抗輸入端用。空閑方式停止 CPU的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 1288 位內(nèi)部 RAM 圖 其引腳圖。這類單片機(jī)有 Intel 公司的 MCS51, Motorola公司的 6801 和 Ziiog 公司的 Z8 等。這種單片機(jī)的 特點(diǎn)是價(jià)格便宜，控制功能強(qiáng)，片內(nèi)含有多種I/O 接口，如并行 I/O 接口、串行 I/O 接口、定 時(shí) 計(jì)數(shù)器接口、中斷功能接口等。 和微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行比較，單片機(jī)不僅體積大大減小，而且功能大為增強(qiáng)。 輸入 部分 接口電路包括各種模擬信號(hào)，數(shù)字信號(hào)與單片機(jī)的接口信號(hào)調(diào)理電路以及按鍵接口電路。數(shù)碼管有共陰共陽(yáng)之分，本系統(tǒng)采用 8 段共陰型 LED，每位數(shù)碼管內(nèi)部有 8個(gè)發(fā)光二極管，公共端由 8個(gè)發(fā)光二極管的陰極并接而成，正常顯示時(shí) 公共端接低電平 (GND)，各發(fā)光二極管是否點(diǎn)亮取決于 adp各引腳上是否是高電平。 ADC0809的時(shí)鐘頻率范圍要求在 101280kHz , AT89C51 單片機(jī)的 ALE 腳的頻率是單片機(jī)時(shí)鐘頻率的 1/6，因此當(dāng)單片機(jī)的時(shí)鐘頻率采用 6MHz,ADC0809 輸入時(shí)鐘頻率即為 CLK=1MHz，發(fā)生啟動(dòng)脈沖后需延時(shí) 100Us 才可讀取 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)框圖如圖 種 植 物 的 土 壤 土 壤 濕 度 傳 感A / D 轉(zhuǎn) 換A T 8 9 C 5 1 單 片 機(jī)L E D 顯 示放 大 驅(qū) 動(dòng)電 磁 閥 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 圖 系統(tǒng)框圖 AT89C51微控器構(gòu)成的最小系統(tǒng) 根據(jù)本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求來(lái)判斷是否需要對(duì)此微控器進(jìn)行片外程序存儲(chǔ)器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。 系統(tǒng)總體方案 根據(jù)實(shí)際情況及系統(tǒng)技術(shù)要求，擬采用 AT89C51微控器作為控制與數(shù)據(jù)處理的核心以構(gòu)成 節(jié)水灌溉 控制系統(tǒng)。但要求程序員熟悉實(shí)時(shí)多任務(wù)編程技術(shù)，而且圖形界面不太好。 總之，目前國(guó)外灌溉控制器已逐步趨于成熟、系列化，并朝著大型分布式控制系統(tǒng)和小面積單機(jī)控制兩個(gè)方向發(fā)展，產(chǎn)品 一般都能與微機(jī)進(jìn)行通信，并由 機(jī)對(duì)其施行控制。世界著名的耐特費(fèi)姆 (Netfim)灌溉設(shè)備和滴灌系統(tǒng)公司生產(chǎn)的微灌系統(tǒng)基本由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制運(yùn)行，可根據(jù)作物的生長(zhǎng)及水、肥狀況進(jìn)行灌 水和施肥，節(jié)約大量人力，且管理及時(shí)，使作物產(chǎn)量和品質(zhì)都有較大幅度的提剮 161。 節(jié)水農(nóng)業(yè)在國(guó)外的發(fā)展已有幾十年的歷史，在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，節(jié)水灌溉的應(yīng)用面積和產(chǎn)業(yè)化程度很高。北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué)研制的自動(dòng)化灌溉控制系統(tǒng)是以 8031單片機(jī)為核心，可對(duì)多通道土壤水分進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多路通道進(jìn)行自動(dòng)灌溉控制的功能。噴灌硬件設(shè)施方面的研究有：低壓管噴及其節(jié)水高產(chǎn)機(jī)理研究；水田自動(dòng)給水灌溉系統(tǒng)中非均勻出流問(wèn)題的研究；田間噴管結(jié)合灌水技術(shù)體系的 研究 ；灌區(qū)灌溉中的模糊控制； GPS節(jié)水灌溉系統(tǒng)的研究。節(jié)水灌溉制度包括灌水時(shí)期、灌水定額和輪灌周期等內(nèi)容。我國(guó)自己的現(xiàn)代灌溉控制器的研制和使用尚處于起步階段，因此，作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，中國(guó)研究開(kāi)發(fā)自己的先進(jìn)的低成本、使用維護(hù)方便、系統(tǒng)功能強(qiáng)且擴(kuò)展容易的國(guó)產(chǎn)化數(shù)字 式節(jié)水灌溉器是一項(xiàng)極有意義的工作。傳統(tǒng)的灌溉模式自動(dòng)化程度極低，基本上屬粗放的人工操作，即便對(duì)于給定的量，在操作中也無(wú)法進(jìn)行有效的控制，為了提高灌溉效率，縮短勞動(dòng)時(shí)問(wèn)和節(jié) 約水資源，必須發(fā)展節(jié)水灌溉控制技術(shù)。用高新技術(shù)改造農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，實(shí)施節(jié)水灌溉已成為我國(guó)農(nóng)業(yè)乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展帶戰(zhàn)略性的根本大事。農(nóng)業(yè)與工業(yè)、交通等行業(yè)相比仍然比較落后，農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)尤其落后。 現(xiàn)代灌溉控制器的研究使用在我國(guó)的農(nóng)林及園藝為數(shù)不多，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，有較大的差距，還基本停留在人工操作上，即使有些地方搞了一些灌溉工程的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，也是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法來(lái)確定每天灌溉次數(shù)和每天灌溉量，如果灌溉量與作物實(shí)際需水量相比較少，便不能有效的促進(jìn)作物健康成長(zhǎng)；而灌溉量太多，肥水流失，又會(huì)造成資源浪費(fèi)，同時(shí)傳統(tǒng)的灌溉法還需要相關(guān)的專家實(shí)時(shí)觀察并經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)生產(chǎn)，勞動(dòng)生產(chǎn)率低 ，這也不能與現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)向優(yōu)化，高效化方向發(fā)展要求同步 選題背景及研究的目的與意義 選題背景 生命之起源，水為必要條件，沒(méi)有了水，地球上的生命將會(huì)枯竭。究其原因一則是開(kāi)發(fā)性能完 善的灌溉控制系統(tǒng)需要大量的人力和物力的投入，需要多部門，多學(xué)科的融合，這在一定程度上限制了性能的完善，適應(yīng)性強(qiáng)的控制器的開(kāi)發(fā)。節(jié)水灌溉控制器近期在中 國(guó)應(yīng)朝著價(jià)格低，性能可靠操作簡(jiǎn)便的方向發(fā)展。同時(shí)隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，模糊控制，神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)等技術(shù)為節(jié)水灌溉控制器的研制開(kāi)辟了 廣闊 的應(yīng)用前景。水資源危機(jī)已成為全球性的突出問(wèn)題，利用科技手段緩解這一危機(jī)，將是人類主要的出路。 現(xiàn)代智能型控制器是進(jìn)行灌溉系統(tǒng)田間管理的有效 手段和工具，它可提高操作準(zhǔn)確性，有利于灌溉過(guò)程的科學(xué)管理，降低對(duì)操作者本身素質(zhì)的要求。農(nóng)業(yè)的發(fā)展從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看非常重要，一是水的問(wèn)題，二是科技的問(wèn)題。 現(xiàn)代灌溉控制器的研究使用在我國(guó)農(nóng)、林、及園藝為數(shù)不多，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，有本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 較大的差距，還基本停留在人工操作上。本文旨在設(shè)計(jì)一套能對(duì)作物生長(zhǎng)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控的系統(tǒng)，它能對(duì)作物進(jìn)行適時(shí)、適量的灌水，起到高效灌溉、節(jié)水、節(jié)能的作用 。 20世紀(jì) 80年代開(kāi)始，許多研究者放棄了充分灌溉的研究，轉(zhuǎn)向節(jié)水型劣態(tài)或亞劣態(tài)試驗(yàn)，結(jié)果表明與充分灌溉相比，節(jié)水灌溉條件下的產(chǎn)量降低并不嚴(yán)重。 1975年以后，山西省萬(wàn)榮縣、河南省許昌市及江蘇省的常熟、雌寧、南通、啟東、徐州等地進(jìn)行了滲灌試點(diǎn)。北京奧特思達(dá)科技有限公司研制的我國(guó)的微灌技術(shù)在 70年代就有所研究發(fā)展。一些發(fā)達(dá)國(guó)家的噴灌系統(tǒng)中廣泛使用多功能壓力流量控制設(shè)備，如法國(guó)和日本均開(kāi)發(fā)并使用集給水拴、壓力控制、流量顯示、水量控制等功能于一體的多功能壓力流量控制給 水拴。他們采用先進(jìn)的節(jié)水灌溉制度，由傳統(tǒng)的充分灌溉向非充分灌溉發(fā)展，對(duì)灌區(qū)用水進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)，實(shí)行動(dòng)態(tài)管理，采用遙感技術(shù)，監(jiān)測(cè)土 4壤墑情和作物生長(zhǎng)，開(kāi)發(fā)和制造了一系列用途廣泛，功能強(qiáng)大的數(shù)字式灌溉控制器，并得到了廣泛的應(yīng)用。 技術(shù)開(kāi)發(fā)體系沒(méi)有受到應(yīng)有的重視和規(guī)范： 一方面，技術(shù)開(kāi)發(fā)規(guī)劃工作缺乏，預(yù)見(jiàn)性不強(qiáng)；另一方面，技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程不規(guī)范，對(duì)開(kāi)發(fā)周期、成本和風(fēng)險(xiǎn)等方面的控制有待加強(qiáng) 。用戶只需要按照規(guī)定方式，根據(jù)實(shí)際對(duì)象要求，調(diào)用相應(yīng)模塊，即可構(gòu)成應(yīng)用程序。系統(tǒng)將檢測(cè)得土壤的濕度值，送到 LED顯示電路顯示，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤濕度的監(jiān)測(cè)監(jiān)控，能進(jìn)行適度范圍設(shè)置和顯示，同時(shí)通過(guò)模糊控制算法實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵開(kāi)關(guān)的只能控制。 數(shù)據(jù)采集部分 ADC0809 是一種 8 位逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部具有鎖存控制 的 8路模擬開(kāi)關(guān)，外接 8 路模擬輸入端，可同時(shí)對(duì) 8 路 05V 的輸入模擬電壓信號(hào)分時(shí)進(jìn)行采集轉(zhuǎn)換，本系統(tǒng)只用到 INO 和 INl 兩路輸入通道?？刂?ADC的地址鎖存和轉(zhuǎn)換啟動(dòng)。 由于 電壓源 是現(xiàn)成的設(shè)備， 可以在市場(chǎng)上訂制，所以不在涉及范圍內(nèi)，不再予以講述。 從硬件具體組成來(lái)看，整個(gè)硬件電路包括主控電路 部分 (主要由 AT89C51單片機(jī)、數(shù)字接口、模擬接口組成 )、 土壤濕度 信號(hào)采集 電路部分 (主要由 濕度 傳感器 、必要的數(shù)字接口電路組成 )、 時(shí)鐘電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)擴(kuò)展電路、 LED顯示電路組成。這是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器相互獨(dú)立的一種結(jié)構(gòu)。 第二階段 :低、中檔 8 位機(jī) (19741978 年 )。此階段的主要特征是， 一方面不斷完善高檔 8 位機(jī)，改善其結(jié)構(gòu)，以滿足不同用戶的需要；另一方面發(fā)展 16 位單片機(jī)及專用單片機(jī)。 4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲(chǔ)器 5 個(gè)中斷源