【文章內容簡介】 ,則 ? ?22Y G wC?? 。 根據(jù)高頻電子線路理論可知 0Ck??? 。其中 , ? 表示土壤的介電常數(shù) 。 0? 表示真空中的介電常數(shù) ,等于 10 /Fm?? 。 k 取決于探針的幾何結構。當在探針上加一個電流 i 時 ,在電容兩端產生一個幅 值為 u ,相角為 ? 的電壓 ju ue?? ,則探針導納 可表示為jiY ue??。 土壤介電測量通用模型等效電路 ,如圖 所示。 圖 土壤介電測量模型的等效電路 根據(jù)矢量電壓表測得的電壓和相角以及信號源電流值 ,可以計算出導納 ,進而求得等效電容 C 和等效電導 G。當探針結構一定時 ,被測物質的介電常數(shù)決定著探針的阻抗 ,而土壤的介電 常數(shù)又主要取決于土壤含水量 ,這樣最終通過探針阻抗的測量得出土壤含水量的數(shù)值。 SHT10 數(shù)字溫濕度傳感器 由瑞士 Sensirion 推出的 SHTxx 系列數(shù)字溫濕度傳感器，基于領先世界的CMOSens 174。 數(shù)字傳感技術，具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。全量程標定，兩線數(shù)字接口，可與單片機直接相連，大大縮短研發(fā)時間、簡化外圍電路并降低費用。 此外，體積微小、響應迅速、低能耗、可浸沒、抗干擾能力強、溫濕一體，兼有露點測量，性價比高，使該產品能夠適于多種場合的應用。 （ 1） 產品特點： ① SHT10 系列為 貼片型溫濕度傳感器芯片 ② 全量程標定，兩線數(shù)字輸出； ③ 濕度測量范圍： 0～ 100%RH； ④ 溫度測量范圍： 40～ +℃ ； ⑤ 濕度測量精度： 177。%RH ⑥ 溫度測量精度： 177。℃ ⑦ 響應時間： 8s(tau63%)； ⑧ 低功耗 80μW(12 位測量， 1 次 /s)； ⑨ 可完全浸沒。 （ 2） 應用領域： 數(shù)據(jù)采集器、變送器、自動化過程控制、汽車行業(yè)、樓宇控制 amp。暖通空調、電力、計量測試、醫(yī)藥業(yè) 。 濕度傳感器與單片機的連接 濕度采集模塊組成和單片機的連接示意圖如圖 所示。高頻信號加到傳感器探頭 上 ,通過整流濾波電路獲取電壓信號 ,經過模數(shù)轉換器 AD574 送入單片機 AT89C51 濕 度 傳 感 器 A / D 轉 化A T 8 9 C 5 1 圖 濕度采集模塊組成和單片機的連接圖 計算得到含水量值 ,該值與通過鍵盤設定的門限值比較 ,以決定是否實現(xiàn)自動灌溉 [11]。通過串行通信模塊與上位機通信 ,可以實現(xiàn)對含水量的人工監(jiān)控 ,同時可以通過上位機下達指令 ,實行定點灌溉。 矩陣 鍵盤電路設計 矩陣式結構的鍵盤顯然比直接法要復雜一些，識別也要復雜一些，圖 中，列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機的 I/O 口作為輸出端，而列線所接的 I/O口則作為輸入。這樣，當按鍵沒有按下時，所有的輸出端都是高電平，代表無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會被拉低，這樣，通過讀入輸入線的 狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。具體的識別及編程方法如下所述。 確定矩陣式鍵盤上何鍵被按下介紹一種“行掃描法”。行掃描法行掃描法又稱為逐行 (或列 )掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識別方法，如 圖所示鍵盤，介紹過程如下。 判斷鍵盤中有無鍵按下將全部行線 H0H3 置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有 鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與 4根行線相交叉的 4 個按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下 [12]。 判斷閉合鍵所在的位置在確認有鍵按下后，即可進入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。圖 為本設計的鍵盤電路圖， 為行線， 為列線?？偣矘嫵?16 個鍵。其中包含數(shù)字鍵 09 共十個，模 式選 擇鍵手動和自動共兩個，功能鍵啟動、停止和數(shù)字清零鍵共三個。剩下的一個鍵是空閑鍵，留作擴展功能用。 圖 鍵盤電路圖 LCD 液晶顯示電路 12864 液晶顯示器 帶中文字庫的 12864 是一種具有 4 位 /8 位并行、 2 線或 3 線串行多種接口方式，內部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內置 8192 個 16*16 點漢字，和 128 個 16*8 點 ASCII 字符集。利用該模塊 靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互 圖形界面。 圖 12864 液晶顯示屏 可以顯示 84 行 1616 點陣的漢字，也可完成圖形顯示，低電壓低功耗。模塊有如下基本特性 : （ 1）低電源電壓（ VDD: + ~ +） （ 2）顯示分辨率 :12864 點 （ 3）內置漢字字庫，提供 8192 個 1616 點陣漢字 (簡繁體可選 ) （ 4）內置 128 個 168 點陣字符 （ 5） 2MHZ 時鐘頻率 （ 6）顯示方式： STN、半透、正顯 （ 7）驅動方式： 1/32DUTY， 1/5BIAS （ 8）視角方向： 6 點 （ 9）背光方式：側部高亮白色 LED，功耗僅為普通 LED 的 1/5—1/10 （ 10）通訊方式：串行、并口可選 模塊接口說明（此處用的是并行接口） 液晶顯示屏 LCD12864 有 20 個引腳，引腳可分類為： ①電源引腳（包括 VSS、 VCC） ②亮度調節(jié)引腳 V0 ③數(shù)據(jù)和指令選擇引腳 RS ④使能信號 E ⑥數(shù)據(jù)傳輸引腳 DB0~ DB7 ⑦并口串口選擇引腳 PSB 表 管腳號 管腳名稱 電平 管腳功能描述 1 VSS 0V 電源地 2 VCC +5V 電源正 3 V0 — 對比度（亮度）調整 4 RS(CS） H/L RS=“H”,表示 DB7——DB0 為顯 示數(shù)據(jù) RS=“L”,表示 DB7——DB0 為顯示指令數(shù)據(jù) 5 R/W(SID) H/L R/W=“H”,E=“H”,數(shù)據(jù)被讀到 DB7——DB0 R/W=“L”,E=“H→L”, DB7 ——DB0 的數(shù)據(jù)被寫到 IR 或 DR[13] 6 E(SCLK) H/L 使能信號 7 DB0 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 8 DB1 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 9 DB2 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 10 DB3 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 11 DB4 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 12 DB5 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 13 DB6 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 14 DB7 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 15 PSB H/L H： 8 位或 4 位并口方式， L：串口方式（見注釋 1） 16 /RESET H/L 復位端，低電平有效 17 VOUT — LCD 驅動電壓輸出端 18 A VDD 背光源正端（ +5V） 19 K VSS 背光源負端 模塊主要硬件構成說明 控制器接口信號說明： （ 1） RS， R/W 的配合選擇決定控制界面的 4 種模式： 表 RS R/W 功能說明 L L MPU 寫指令到指令暫存器（ IR） L H 讀出忙標志（ BF）及地 址記數(shù)器（ AC）的狀態(tài) H L MPU 寫入數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)暫存器（ DR） H H MPU 從數(shù)據(jù)暫存器（ DR）中讀出數(shù)據(jù) （ 2） E 信號 表 E 狀態(tài) 執(zhí)行動作 結果 高 —低 I/O 緩沖 —DR 配合 /W 進行寫數(shù)據(jù)或指令 高 DR—I/O 緩沖 配合 R 進行讀數(shù)據(jù)或指令 低 /低 —高 無 無 （ 3） 忙標志 BF： BF 標志提供內部工作情況 。 BF=1 表示模塊在進行內部操作 ,此時模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù) 。 BF=0 時 ,模塊為準備狀態(tài) ,隨時可接受外部指令和數(shù)據(jù) 。 利用 STATUS RD 指令 ,可以將 BF 讀到 DB7 總線 ,從而檢驗模塊之工作狀態(tài) 。 （ 4） 字型產生 ROM（ CGROM） ： 字型產生 ROM（ CGROM）提供 8192 個此觸發(fā)器是用于模塊屏幕顯示開和關的控制。 DFF=1 為開顯示（ DISPLAY ON),DDRAM 的內容就顯示在屏幕上， DFF=0 為關顯示（ DISPLAY OFF)。 DFF 的狀態(tài)是指令DISPLAY ON/OFF 和 RST 信號控制的。 （ 5） 顯示數(shù)據(jù) RAM（ DDRAM） ： 模塊內部顯示數(shù)據(jù) RAM 提供 642 個位元組的空間，最多可控制 4 行 16 字（ 64 個字）的中文字型顯示，當寫入顯示數(shù)據(jù) RAM 時，可分別顯示 CGROM 與 CGRAM 的字型；此模塊可顯示三種字型，分別是半角英數(shù)字型 (16*8)、 CGRAM 字型及 CGROM 的中文字型，三種字型的選擇，由在 DDRAM中寫入的編碼選擇，在 0000H—0006H 的編碼中（其代碼分別是 0000、 000 0000006 共 4 個）將選擇 CGRAM 的自定義字型， 02H—7FH 的編碼中將選擇半角英數(shù)字的字型，至于 A1 以上的編碼將自動的結合下一個位元組，組成兩個位元組的編碼形成中文字型的編碼 BIG5（ A140—D75F）， GB（ A1A0F7FFH）。 （ 6） 字型產生 RAM(CGRAM)：字型產生 RAM 提供圖象定義 (造字 )功能 , 可以提供四組 1616 點的自定義圖象空間，使用者可以將內部字型沒有提供的圖象字型自行定義到 CGRAM 中，便可和 CGROM 中的定義一樣地通過 DDRAM 顯示在屏幕中。 （ 7） 地址計數(shù)器 AC：地址計數(shù)器是用來貯存 DDRAM/CGRAM 之一的地址 ,它可由設定指令暫存器來改變，之后只要讀取或是寫入 DDRAM/CGRAM 的值時，地址計數(shù)器的值就會自動加一，當 RS 為 “0”時而 R/W 為 “1”時，地址計數(shù)器的值會被讀取到 DB6DB0 中。 步進電機驅動電路 步進電機簡介和原理 步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速 、 停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。感應子式步進電機以相數(shù)可分為：二相電機、三相電機、四相電機、五相電機等。 電機的位置和速度由導電次數(shù)（脈沖數(shù)）和頻率成一一對應關系。而方向由導電順序決定 [14]。 圖 四相步進電機步進 示 意圖 圖 是四相反應式步進電機工作原理示意圖。開始時，開關 SB 接通電源， SA、SC、 SD 斷開， B 相磁極和轉子 0、 3 號齒對齊，同時，轉子的 4 號齒就和 C、 D相 繞組磁極產生錯齒， 5 號齒就和 D、 A 相繞組磁極產生錯齒。當開關 SC 接通電源， SB、 SA、 SD 斷開時，由于 C 相繞組的磁力線和 4 號齒之間磁力線的作用，使轉子轉動， 4 號齒和 C 相繞組的磁極對齊。而 0、 3 號齒和 A、 B 相繞組產生錯齒， 5 號齒就和 A、 D 相繞組磁極產生錯齒。依次類推， A、 B、 C、 D 四相繞組輪流供電，則轉子會 沿著 A、 B、 C、 D 方向轉動。四相步進電機按照通電順序的不 同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉動力矩小 。 ULN2803 驅動芯片 （ 1） ULN2803 引腳說明 [15]： 18 號 引腳：輸入端 1118 號 引腳：輸出端 9 號 引腳：地端 10 號 引腳：電源 + （ 2） 達林頓驅動的典型應用： ① 用于大功率開關電路 ,電機調速 ,逆變電路。 利用 CMOS 電路經過達林頓管驅動高靈敏度繼電器的電路 。 ② 驅動 LCD 智能顯示屏 LCD 智能顯示屏是由微型計算機控制 ,以 LCD 矩 陣板作顯示的系統(tǒng) ,可用來顯示各種文字及圖案。該系統(tǒng)中的行驅動器和列驅動器均可采用高 β, 高速低壓降的達林頓管。應注意的是 ,達林頓管由于內部由多只管子及電阻組成 ,用萬用表測試時 ,基極的正反向阻值與普通三極管不同。 步進電機驅動模塊圖 ACBD ABCD1B12B23B34B45B56B67B78B81C182C173C164C155C146C137C128C11CO M10+ 8 8 . 8X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 0