【正文】 的溫濕度及壓力參數(shù)就顯得尤其重要。 Atmega64。它的主要功能是完成數(shù)據(jù)采集、處理、顯示、控制以及與PC機之間的通信等。論文主要論述對土壤內(nèi)部溫度、濕度、壓力等數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。 data collect system。隨著計算機、集成電路等技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字采集系統(tǒng)的設(shè)計正朝著速度快、容量大、體積小、重量輕的方向發(fā)展。就使用的總線而言，實驗室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多采用并行總線，工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多采用串行數(shù)據(jù)總線。這兩種系統(tǒng)中，如果采集測試任務(wù)改變，只需將新的儀用電纜接入系統(tǒng)，或?qū)⑿驴ㄔ偬砑拥綄Ｓ玫臋C箱即可完成硬件平臺重建，顯然，這種系統(tǒng)比專用系統(tǒng)靈活得多。由于采用了高密度，屏蔽型，針孔式的連接器和卡式模塊，可以充分保證其穩(wěn)定性及可靠性，但其昂貴的價格是阻礙它在自動化領(lǐng)域普及的一個重要因素。要求對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)及功能進行分析，設(shè)計并實現(xiàn)采用單片機為核心，擴展電源電路、復(fù)位電路、LCD接口電路以及監(jiān)控電路等，并要求配有標(biāo)準(zhǔn)RS232和RS422串行通信接口。上電系統(tǒng)初始化溫濕度及壓力采集送LCD顯示示數(shù)據(jù)存儲傳送溫度標(biāo)志開？傳送濕度標(biāo)志開？傳送壓力標(biāo)志開？傳送溫度到串口傳送濕度到串口傳送壓力到串口圖22系統(tǒng)主程序流程圖 系統(tǒng)主要功能本系統(tǒng)是以ATmega64單片機為核心的土壤參數(shù)采集系統(tǒng)，主要采集土壤溫濕度及壓力并進行相應(yīng)的分析，系統(tǒng)設(shè)計了3個按鍵，當(dāng)傳感器探針插入土壤后，按鍵1（KEY1）按下，此時系統(tǒng)開始工作，執(zhí)行測量命令，按鍵2（KEY2）按下，系統(tǒng)則將采集到的溫濕度及壓力數(shù)據(jù)送LCD顯示同時儲存當(dāng)前數(shù)值到片外擴展的E2PROM，按鍵3（KEY3）按下時，系統(tǒng)檢查是否通過RS232連接PC機，若連接成功，則執(zhí)行傳輸命令同時清空E2PROM內(nèi)數(shù)據(jù)組。Atmega64單片機是AVR單片機家族中的高性能單片機，具有比其他型號更高的性能，Atmega64片內(nèi)帶有64KB的系統(tǒng)可編程Flash程序存儲器，具有在寫的過程中還可以讀的能力，即同時讀寫（RWW）；2KB的E2PROM；4KB的SRAM；53個通用I/O端口線；32個通用工作寄存器；實時時鐘（RTC）；4個靈活的具有比較模式和PWM的定時器/計數(shù)器（T/C）；2個USART；面向字節(jié)的兩線接口（TWI）；8通道10位ADC；可選的可編程增益；片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器；串行外圍接口（SPI）；與IEEE ，此接口同時還可以用于片上調(diào)試；6種可以通過軟件選擇的省電模式。其具體產(chǎn)品特點如下：、低功耗的8位微處理器。? 2KB的E2PROM，壽命為10000次寫/擦除周期。：? 2個具有獨立的預(yù)分頻器和比較器功能的8位定時器/計數(shù)器。? 2個可編程的串行USART。? 可以通過軟件進行選擇的時鐘頻率。：地。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性，可以輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若內(nèi)部上拉電阻使能，則端口被外部電路拉低時將輸出電流。：AVCC為端口F以及ADC的電源，須與VCC相連接，即使沒有使用ADC也應(yīng)該如此。 系統(tǒng)復(fù)位電路復(fù)位操作有兩種基本形式：一種是上電復(fù)位，另一種是按鍵復(fù)位。PC機幾乎都具有RS232接口，因此單片機通過RS232接口與PC機通信最方便，也是最常用的方法。一個完整的RS232接口有22根線，采用一種標(biāo)準(zhǔn)的“D”型保護殼的25針插頭座通常使用的RS232接口信號只有9針。本采集系統(tǒng)使用RS422接口完成單片機與PC機的長距離數(shù)據(jù)傳輸。I2C總線最大的優(yōu)點是其簡單性和有效性。：SCL為高電平時，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳輸數(shù)據(jù)。AT24C64的管腳定義如表35：表35 AT24C64的管腳定義名稱管腳功能A0~A2地址輸入；SDA串行數(shù)據(jù)輸入/輸出SCL串行時鐘輸入WP寫保護VCC電源GND電源地圖37為AT24C64的8引腳PDIP封裝管腳圖： 圖37 AT24C64引腳圖 AT24C64與ATmega64單片機接口連接如圖38 所示為ATmega64與AT24C64的硬件連接圖。 SHT75的主要性能；；；；；，溫度值輸出分辨率為12位，可編程降至12位和8位；+%RH，溫度測量精度為+℃；；，保證100%的互換性；：~；SHT75的封裝形式為小體積4腳單線封裝，其引腳說明如表36表36 SHT75管腳定義引腳名稱功能1SCK串行時鐘輸入2VDD電源端：~3GND接地端4DATA雙向串行數(shù)據(jù)段 硬件設(shè)計如圖39所示為ATmega64與SHT75的硬件連接圖。%，它包括非線性、遲滯、重復(fù)性誤差，穩(wěn)定性、溫度影響和檢定所用標(biāo)準(zhǔn)的誤差等，%/年。圖311 鍵盤接口圖在本采集系統(tǒng)中，單片機3個I/O口外接3個按鍵，可以實現(xiàn)3個按鍵的輸入。接口定義及功能如表38表38 1602引腳定義表引腳編號符 號含 義功 能1VSS接地電源地2VDD接電源電源正極3Vo液晶驅(qū)動電壓對比度調(diào)整端4RS寄存器選擇高電平：選擇數(shù)據(jù)寄存器低電平：選擇指令寄存器5R/W讀/寫信號高電平：讀低電平：寫6EN片選使能EN端電平下降沿觸發(fā)模塊工作7~14D0~D7雙向數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)15BLK背光燈引腳接陰極16BLA背光燈引腳接陽極1602的顯示原理是：在其內(nèi)部存儲器中保存字符圖形，通過控制器向1602寫入指定的顯示存儲地址，相應(yīng)地址對應(yīng)的字符即被顯示到液晶屏幕上。系統(tǒng)主程序及頭文件“include”完整代碼見附錄D。使用8/12/14位的分辨率測量分別需要大約11/55/210ms。首先設(shè)置溫度啟動命令，等待轉(zhuǎn)換完成，然后讀取溫度測量值，并進行溫度轉(zhuǎn)換。8250的可編程串行接口，內(nèi)部有10個寄存器，共占用7個地址，其COM1通信口的端口地址見下表41。(2)控制字（LCR）進行串行通訊之前，應(yīng)將通訊的數(shù)據(jù)格式寫入線路控制寄存器（LCR），即填寫控制字。串行口工作方式1MOV R0， 38H 。 片外存儲器擴展軟件設(shè)計系統(tǒng)初始化啟動I2C設(shè)置I2C波特率向AT24C64讀寫數(shù)據(jù)結(jié)束圖44 AT24C64讀寫程序流程圖程序中利用Atmega64單片機的I2C接口能輕松的對AT24C64芯片進行操作。程序清單見附錄D，程序流程圖如圖45所示：端口初始化讀取鍵盤值按鍵處理按鍵按下？圖45 鍵盤掃描程序流程圖 LCD顯示子程序設(shè)計1602是典型的字符點陣LCD，其硬件電路連接簡單，可以通過Atmega64直接對其編程。指令4：顯示開關(guān)控制。指令10：寫數(shù)據(jù)?！敖Y(jié)論”以前的所有正文內(nèi)容都要編寫在此行之前。系統(tǒng)通過I2C接口實現(xiàn)片外E2PROM的擴展。崔老師知識淵博，治學(xué)嚴謹，平易近人，使我深受教誨。 embedded systems typically include embedded software applications and embedded operating system. Embedded operating systems ranging from hardware and application procedures, is responsible for task scheduling and management of realtime applications, plete control of the hardware and operation. Realtime applications are based on realtime embedded operating system, the use of realtime operating system mechanisms for the pletion of the specific function of a specific embedded system applications. Embedded systems is different from the general puter system, it has other applications do not have a number of characteristics.Embedded Linuxbased data acquisition system board design, mainly by a motherboard and a plug9 motherboard. All the plug3U structure, the module dualsocket connection between the module system motherboard linked to improve the reliability of the entire device. One plugin boards for signal acquisition and processing。我謹向關(guān)心和幫助我的所有老師、同學(xué)、朋友致以最誠摯的感謝。由于工作環(huán)境主要為野外，考慮到環(huán)境因素，該系統(tǒng)在硬件和軟件方面進行了抗干擾設(shè)計，軟件編寫采用模塊化設(shè)計，便于移植及擴展。該模塊有電源電路，時鐘電路和復(fù)位電路，其中時鐘電路采用內(nèi)部晶振，頻率為8MHz，復(fù)位電路采用按鍵復(fù)位。本章包括主程序設(shè)計，溫濕度及壓力參數(shù)采集程序設(shè)計，通信程序設(shè)計，片外E2PROM讀寫程序設(shè)計以及鍵盤掃描程序和LCD顯示子程序設(shè)計。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令2：復(fù)位光標(biāo)。 鍵盤及顯示模塊軟件設(shè)計 鍵盤讀取程序設(shè)計在使用單片機對鍵盤處理時，必須消除鍵盤抖動的影響。等待發(fā)下一幀數(shù)據(jù)CLR TI 。單片機采用方式雙工通訊，波特率1200時計算得T1的值為E6H，單片機工作，匯編語言編程如下：COMM：MOV TMOD， 20H 。，先查狀態(tài)寄存器LSR的D5位（THRE位），發(fā)送保存寄存器為空（THRE=1）才能發(fā)送。壓力采集端采用26PCB壓力傳感，26PC壓力傳感器輸出的模擬信號可通過單片機的ADC接口直接輸入單片機進行轉(zhuǎn)化，并進行相應(yīng)的控制操作，溫濕度及壓力采集程序流程圖42所示系統(tǒng)啟動系統(tǒng)初始化啟動溫濕度及壓力采集是否接到采集命令？送顯示并存儲送顯示并存儲？圖42 采集程序流程圖 標(biāo)準(zhǔn)RS232及RS422接口擴展軟件設(shè)計 RS232接口擴展軟件設(shè)計在PC內(nèi)接有PC16550（和8250兼容）串行接口、EIATTL的電平轉(zhuǎn)換器和RS232C連接器，除鼠標(biāo)占用一個串行口以外，還留有兩個串行口給用戶，這就是COM1(地址3F8H～3FFH)和COM2(地址2F8H～2FFH)，通過這兩個口，可以連接Modem和電話線進入互聯(lián)網(wǎng)，也可以連接其他的串行通訊設(shè)備，如單片機、仿真器等。通信在確認CRC數(shù)據(jù)位后停止。 硬件設(shè)計1602與ATmega64單片機如圖313所示。 顯示接口設(shè)計 LCD1602簡介1602是典型的字符點陣LCD，可以顯示16位2行共32個字符。引腳1：電源（VDD）； 引腳2：輸出（+）；引腳3：輸出（）； 引腳4：接地（VDD）圖310 26PC引腳圖 鍵盤接口設(shè)計鍵盤是單片機系統(tǒng)中進行人機對話的基本接口，是單片機系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入的重要方式。 數(shù)字壓力計是以壓力傳感器為感應(yīng)元件。圖38 ATmega64與AT24C64硬件連接圖 溫濕度采集端設(shè)計本采集系統(tǒng)采用SHT75溫濕度傳感器。 AT24C64簡介AT24C64是ATMEL公司的兩線制串行E2PROM芯片。一個主控能夠控制信號的傳輸和時鐘頻率。在PC機端，使用電平轉(zhuǎn)換接口將RS422電平轉(zhuǎn)換為PC機能夠識別的RS232電平單片機 RXD TXD PD4 MAX485RXD ATXD B DEREA 電平轉(zhuǎn)換電路BDB9圖36 MAX485與ATmega64單片機及PC機的連接圖，單片機的PD4口控制MAX485的DE和/RE端口，以實現(xiàn)接收和發(fā)送控制。 表32 RS232信號定義名稱說明FG信號地，該引腳為所有電路提供參考電位TXD數(shù)據(jù)發(fā)送引腳，數(shù)據(jù)傳送時，數(shù)據(jù)由此引腳發(fā)出，在不傳送數(shù)據(jù)時，異步串行通信接口維持該腳為邏輯“1”RXD數(shù)據(jù)接收引腳RTS要求發(fā)送數(shù)據(jù)，用于通知Modem計算機請求發(fā)送數(shù)據(jù)CTS回應(yīng)對方發(fā)送的RTS的發(fā)送許可，告訴對方可以發(fā)送DSR告知本機在待命狀態(tài)，用于通知計算機，Modem準(zhǔn)備好DTR告訴數(shù)據(jù)終端處于待命狀態(tài)CD載波檢出，用于確認是否收到Modem的載波RI振鈴信號指示引腳，用于通知計算機有來自電話網(wǎng)的 RS232接口的電氣規(guī)范表33給出了RS232總線的電氣規(guī)范，從表中可以看出RS232采用負邏輯，其中邏輯“1”為5 ~ 15V ，邏輯“0”為+5 ~ +15V。它適于數(shù)據(jù)傳輸速率在0～20000bps的通信。LM7805CK是常見的三端穩(wěn)壓器件，如圖34所示，它具有良好的溫度系數(shù)，應(yīng)用范圍很廣。在上電復(fù)位時，保持PEN為高電平，將使器件進入SPI串行下載模式。