【正文】 在灌溉控制器的研制方面還沒有形成規(guī)模大，應(yīng)用范圍廣的成套控制產(chǎn)品。 農(nóng)業(yè)是人類社會最古老的行業(yè)，是各行各業(yè)的基礎(chǔ)，也是人類頓以生存的最重要的行業(yè)。除了能大大減少勞動量，更重要的是它能準(zhǔn)確、定時、定量、高效地給作物自動補充水分，以提高產(chǎn)量、質(zhì)量，節(jié)水、節(jié)能。農(nóng)業(yè)的根本出路在科技，在教育。即使有些地方搞了一些灌溉工程的自動化控制系統(tǒng)，也是根據(jù)經(jīng)驗法來確定每天灌溉次數(shù)和每次灌溉最。 研究內(nèi)容 本設(shè)計需研究的內(nèi)容為： 節(jié)水灌溉自動控制 系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r ； 節(jié)水灌溉自動 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成，即選擇系統(tǒng)設(shè)計的基本方案與硬件及軟件等方 面的設(shè)計。隨后，調(diào)虧灌溉技術(shù)發(fā)展很快。然而，這些試點僅限于試驗階段，沒有得到廣泛應(yīng)用，而且也沒有采用自動化控制的思想。我國最早的滲灌工程是山西臨汾的龍子祠引泉工程和河南省濟源的合瓦地灌排工程。節(jié)能效果良好的恒壓噴灌技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用，如日本在大多數(shù)旱地灌溉系統(tǒng)的／； H／五泵站中使用調(diào)壓罐控制。仍然以以色列為例，以色列是世界上微灌技術(shù)發(fā)展最具有代表性的國家， 目前全國農(nóng)業(yè)土地基本上實現(xiàn)了灌溉管理自動化，并且普遍推行自動控制系統(tǒng)，按時、按量將水、肥直接送入作物根部，水資源利用率和單方水的糧食產(chǎn)量都相當(dāng)高。 產(chǎn)品立項前的市場管理活動沒有規(guī)范化： 市場信息收集和分析工作薄弱， 生產(chǎn)廠家 對新產(chǎn)品近 35年的產(chǎn)品路標(biāo)規(guī)劃也不清晰，往往只有 12年的開發(fā)項目計劃； 產(chǎn)品研發(fā)缺乏一個整合企業(yè)資源的清晰的研發(fā)流程： 產(chǎn)品線建設(shè)明顯滯后于資源線的建設(shè) 專業(yè)研發(fā)人才缺乏： 在培養(yǎng)關(guān) 鍵性研發(fā)人才上，缺少相應(yīng)的機制保障。 在通用操作系統(tǒng)例 了 如 DOS， WINDOWS環(huán)境下 : 采用實時核實 現(xiàn)程序的實時多任務(wù)特性。該電路主要由 AT89C51系統(tǒng)電路、電源電路、濕度檢測電路、顯示電路、開關(guān)控制電路等組成。 ADC0809 轉(zhuǎn)換器的分辨率為 8位，最大不可調(diào)誤差小于士 1LSB，采用單一 +5V供電，功耗為 15mW,不必進行零點和滿度調(diào)整。由于 ALE 與 START 連在一起，因 此 ADC0809 在鎖存通道地址的同時也啟動轉(zhuǎn)換，在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時，用單片機的讀信號 RD 和 p2.。 本章小結(jié) 本章首先介紹 了 計算機控制系統(tǒng)的 五種 基本形式， 根據(jù)實際情況與技術(shù)要求，畫出了 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，并擬定了系統(tǒng)總體設(shè)計方案，包括數(shù)據(jù)采集單元、鍵盤及顯示單元、控制與執(zhí)行單元、系統(tǒng)各部分所需電源等輸入與輸出通道，并 對每一部分都進行了較詳細的敘述。 單片機的選擇及分析 單片機的定義和特點 所謂單片機就是把 CPU、寄存器、 RAM/ROM、 I/O 接口電路集成在一塊集成電路本科生畢業(yè)設(shè)計 12 芯片上，構(gòu)成一個完整的微型計算機。而在許 多微型計算機 (如 Z80, Inte18085, M6800 等 )中，大都采用兩類存儲器合二為一 (即統(tǒng)一編址 )的方式。這種 8 位機一般不帶有 I/O 接口，尋址范圍通常為 4KB。 16 位單片機除了 CPU為 16 位外，片內(nèi) RAM 和 ROM 的容量也進一步增大，片內(nèi) RAM 為 232 字節(jié)， ROM 為 8KB，片內(nèi)帶有高速輸入輸出部件，多通道 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換部件，中斷處理為 8 級，其實時處理能力更強。 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 可編程串行通道 引腳功能說明 如下 ： 圖 AT89C51引腳圖 Pl 口： P1 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級叫可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。 在訪問外部序程存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVXDPTR指令）時， P2 口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。 P3 口除了作為一般的 I/0 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表 所示。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 本系統(tǒng)硬件 電路 部分 本系統(tǒng)硬件電路主要包括：單片機主系統(tǒng)電路、時鐘電路、數(shù)據(jù)的存儲擴展電路、本科生畢業(yè)設(shè)計 17 LED顯示電路等組成。內(nèi)部自帶2K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲器的低電壓、高性能 COMS 八位微處理器，與 Intel MCS51系列單片機的指令和輸出管腳相兼容。 ADC0809 轉(zhuǎn)換器的分 辨率為 8位，最大不可調(diào)誤差小于士 1LSB，采用單一 +5V供電，功耗為 15mW,不必進行零點和滿度調(diào)整。 LED有共陰極和共陽極兩種。這種連接方式由于多位字段線連在一起，因此，要想顯示不同的內(nèi)容，必然要采取輪流顯示的方式，即在某一瞬間，只讓其中的某一位的字位線處于選通狀態(tài)，其它各位的字位線處于斷開狀態(tài)，同時字段線上輸出這一位相應(yīng)要顯示字符的字段碼。由于它具有調(diào)速范圍廣、速度調(diào)節(jié)平滑、起動轉(zhuǎn)矩大、控制功率小、有速度負反饋的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)時機械特性硬度高等一系列優(yōu)點，因此得 到廣泛應(yīng)用。電樞為鑄鋼制成的圓筒形結(jié)構(gòu)，它與鼠籠式異步電動機的轉(zhuǎn)軸相連接，俗稱主動部分；磁極做成爪形結(jié)構(gòu)，裝在負載軸上，俗稱從動部分。各芯片地址編碼為 : 本科生畢業(yè)設(shè)計 24 RAM6116: OFOOOHOF7FFH 81551/0 口 :7FF8H 7FFDH ADC0809: OBFF8HOBFFFH 本 系統(tǒng)的主程序設(shè)計 ADTURNO EQU 21H 。上位機傳來的濕度值存放地址 TIMEADR EQU 3EH 。選中寄存器 0 CLR OD4H 本科生畢業(yè)設(shè)計 25 MOV TMOD, 22H。調(diào)用顯示子程序 MOV A, HUMID CJNE A, HUMADR, COMP。將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送入以 ADTURNO 為首址的一片 RAM 內(nèi) INC RO DJNZ R6, ADLOOP SJMP AD RET 數(shù)據(jù)處理 采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 在單片機進行數(shù)據(jù)采集時，輸入信號總難免受到這樣那樣的隨機干擾，它們來自被測信號源、傳感器、 外界干擾等，從而使 A/D送入單片機的數(shù)據(jù)中存在誤差，這種因隨機千擾而引入的誤差為隨機誤差，其特點是在相同條件下測量同一量時，其大小和符號作無規(guī)則變化而無法預(yù)測，但測量次數(shù)足夠多時，其總體服從統(tǒng)計規(guī)律，大多數(shù)隨機誤差服從正態(tài)分布。 中位值濾波算法實際上是一種排序方法，其具體思路是 :對被測參數(shù)連續(xù)采樣 N 次(一般 N 為奇數(shù) )，然后把 N 次采樣值按大小排列，取其中間值為本次采樣值。即根據(jù)上面公式， DL=0lD H =255， NL=0, NH=100. TURN: SETB OD3H CLR OD4H。設(shè)置 8155 工作方式字 MOVX DPTR, A。 系統(tǒng)以單片機 AT89C51 為核心部件，單片機系統(tǒng)完成對土壤濕度信號的采集、處理、顯示等功能 。 (2)應(yīng)同時考慮土壤濕度和作物需水量兩個因素，判斷是否要對作物進 行灌溉以及所需灌水量的多少。利用 MCS51匯編語言編制 ,運行程序該系統(tǒng)本科生畢業(yè)設(shè)計 35 的主要特點是 : (1)適用性強，用戶只需對界面參數(shù)進行設(shè)置并啟動系統(tǒng)正常運行便可滿足不同作物對土壤濕度的要求，實現(xiàn)對土壤濕度的實時監(jiān)控，下位機也可脫離上位機單獨工作。選中寄存器 2 組 MOV R4, OFFH SHOWSTART: MOV R0, SHOWADR+3 。在計算機中十進制數(shù)常采用 BCD 碼 (即用四位二進制數(shù)代表單片機控制的節(jié)水灌溉系統(tǒng)的研究一位十進制數(shù) )表示， 這樣采樣得到的數(shù)據(jù)才可以以十進制的形式輸出顯示。 程序清單 : MAOPAO: MOV Rl, ADTURNO MOV R5, OAH 本科生畢業(yè)設(shè)計 28 CLR OOH FILTER: MOV 3CH, R1 INC Rl MOV A, R1 CLR C SUBB A, 3CH JNC NEXT MOV A, Rl MOV R1, 3CH DEC R1 MOV Rl, A INC Rl SETB OOH NEXT: DJNZ R5, FILTER JB OOH, MAOPAO MOV LINEADRO, 26H RET （流程圖如圖 ） 坐標(biāo)變換 在微機化測控系統(tǒng)中，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換器接口送入微機的數(shù)據(jù)，是對被測量進行測量得到的原始數(shù)據(jù)。軟件上可按照統(tǒng)計規(guī)律采用數(shù)字濾波方法來抑制有效信號中的干擾成分，消除誤差。調(diào)用報警延時子程序進行灌溉動作 LCALL TIME ORL P1, 02H LCALL TENMIN。調(diào)用 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 LCALL MAOPAO。延時參 Cl00US EQU 3FH SHOWADR EQU 40H 。IN1 通道 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存放首址 LINEADRO EQU 37H 。當(dāng)勵磁線圈通過電流時產(chǎn)生磁場，爪形結(jié)構(gòu)便形成很多對磁極。所以此電機適用于長期高速運轉(zhuǎn)和短時間低速運轉(zhuǎn)。在本系統(tǒng)中，字位線的選通與否是通過 PNP 三極管的導(dǎo)通與截止來控制，即三極管處于“開頭”狀態(tài)。一位顯示器由 8個發(fā)光二極管組成，其中 7個發(fā)光二極管構(gòu)成字型“ 8”的各個筆劃（段） a～ g，另一個小數(shù)點為 dp 發(fā)光二極管。 A/D轉(zhuǎn)換器需外部控制啟動轉(zhuǎn)換信號方能進行轉(zhuǎn)換，這一啟動轉(zhuǎn)換信號可由 CPU 提供，不同型號的 A/D 轉(zhuǎn)換器，對啟動轉(zhuǎn)換信號本科生畢業(yè)設(shè)計 20 的要求也不同，分脈沖啟動和電平啟動兩種， ADC0809 采用脈沖啟動轉(zhuǎn)換，只需給 A/D轉(zhuǎn)換器的啟動控制轉(zhuǎn)換的輸入引腳 ((START)上，加入正脈沖信號，即啟動 A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換開始后，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端 (EOC)信號變低，轉(zhuǎn)換結(jié)束時， EOC返回高電平，以通知主機讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量，這個信號可以作為 A/D轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)信號供查詢，也可以用作中斷請求信號，如圖 。 本科生畢業(yè)設(shè)計 18 XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST939383736353433321234567810111213141716152821222324252627AT89C51C1100nC2100nX1CRYSTALD0D1D2D3D4D5D6D7C3100nR11kVcc 5vR610k 圖 單片機主機系統(tǒng)圖 時鐘電路 單片機的時鐘信號用來提供單片機片內(nèi)各種微操作的時間基準(zhǔn)，時鐘信號通常用兩種電路形式得到 :內(nèi)部振蕩和外部振蕩。用濕度檢測電路中的濕敏電阻對土壤濕度進行采集，所得電流信號經(jīng)處理得到可用的電壓信號，輸入到 A/D轉(zhuǎn)換器 ADC0809轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進行處理。 欲使 CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000HFFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。 本科生畢業(yè)設(shè)計 16 如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。 表 P3 口第二功能 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0 （外中斷 0） INT1 （外中斷 1） T0（定時 /計數(shù)器 0） T1（定時 /計數(shù)器 1） WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD （外部數(shù)據(jù)存儲去讀選通） Flash 編程或校驗時， P2 亦接收高位地址和其它控制信號。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被本科生畢業(yè)設(shè)計 15 外部信號拉低時會輸出一個電流（ IIL）。GND：地 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 功能性概述 AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32個 I/O 口線，兩個 16 位定時 /計數(shù)器，一個 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信本科生畢業(yè)設(shè)計 14 口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。 全靜態(tài)工作 ： 0Hz24MHz 在今后 單片機的發(fā)展趨勢將是 :向著大容量、高性能化，小容量、低價格化和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展 。