【文章內(nèi)容簡介】 雙端工作狀態(tài)。其主要特點(diǎn)如下：　　(1) 8位分辨率；　　(2) 單信道差分輸入；　　(3) 5V的電源提供05V可調(diào)基準(zhǔn)電壓；　　(4) 輸入輸出可與TTL和MOS兼容；(5) 總失調(diào)誤差為1SB5．3．2單片機(jī)電路系統(tǒng)中使用的單片機(jī)的型號為W78E58B，芯片引腳如圖532所示。W78E58B是具有帶 ISP功能的Flash EPROM的低功耗8位微控制器；ISP功能的 Flash EPROM可用于固件升級。它的指令集同標(biāo)準(zhǔn)8052指令集完全兼容。W78E58B包含32K字節(jié)的主ROM、4K字節(jié)的輔助 ROM。（位于 4K 字節(jié)輔助ROM中的裝載（loader）程序，可以讓用戶更新位于32K主ROM中的程序內(nèi)容。）512字節(jié)片內(nèi) RAM；4個(gè)8位雙向、可位尋址的 I/O 口；一個(gè)附加的4 位 I/O 口 P4；3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器及一個(gè)串行口。這些外圍設(shè)備都由有8個(gè)中斷源和2級中斷能力的中斷系統(tǒng)支持。為了方便用戶進(jìn)行編程和驗(yàn)證，W78E58B內(nèi)含的ROM允許電編程和電讀寫。一旦代碼確定后，用戶就可以對代碼進(jìn)行保護(hù)。圖532 W78E58B引腳圖W78E58B有兩種節(jié)電模式，空閑模式和掉電模式，兩種模式均可由軟件來控制選擇?？臻e模式下，處理器時(shí)鐘被關(guān)閉，但外設(shè)仍繼續(xù)工作。在掉電模式下晶體振蕩器停止工作，以將功耗降至最低。外部時(shí)鐘可以在任何時(shí)間及狀態(tài)下被關(guān)閉，而不影響處理器運(yùn)行。W78E58B的體系結(jié)構(gòu)包括一個(gè)外圍有多個(gè)寄存器的核心控制器，4個(gè)通用 I/O口，一個(gè)4位可編程特殊功能 I/O口，512字節(jié)的 RAM，3個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和一個(gè)串行口。處理器支持 111 條不同的操作碼，并可訪問64K的程序地址空間和64K的數(shù)據(jù)存儲空間。W78E58B有512字節(jié)的片內(nèi)RAM，它被分成了2個(gè)區(qū)，一個(gè)256字節(jié)的暫存RAM區(qū)，和一個(gè)256字節(jié)的輔助RAM區(qū)。這些RAM通過不同的方式尋址。地址為0H7FH的RAM。這些RAM可以用與8051相同的直接或間接尋址方式來尋址。在選定的RAM區(qū)內(nèi)，尋址指針是R0和R1。地址為80HFFH的RAM 只能以與8051相同的間接尋址方式來尋址，在選定的RAM區(qū)內(nèi)，尋址指針是R0和R1。定時(shí)器0、2 分別包含2個(gè)8位數(shù)據(jù)寄存器。它們是定時(shí)器0下的TL0、TH0，定時(shí)器1 下的 TLTH1，定時(shí)器2下的 TLTH2。采集數(shù)據(jù)的工作流程圖如圖533所示：注入鹽水采集檢測電極1的數(shù)據(jù)容器是否裝滿？采集檢測電極2的數(shù)據(jù)電導(dǎo)率是否符合標(biāo)準(zhǔn)？NoYes輸出OUTPUT信號另作處理NoYes圖533采集數(shù)據(jù)的工作流程圖采集數(shù)據(jù)的程序用C51編寫。（程序見附錄二）系統(tǒng)的電路圖如圖： 6統(tǒng)優(yōu)化提高系統(tǒng)的抗干擾能力自動檢測系統(tǒng)在工作的過程中， 有時(shí)可能會出現(xiàn)某些不正常的現(xiàn)象，這表明存在著來自內(nèi)部或外部的影響其正常工作的各種因素，尤其是被測信號很微弱時(shí)，問題就更加突出了。這樣一些因素總稱為干擾。干擾不僅能使系統(tǒng)測量和控制失靈，以致降低產(chǎn)品的質(zhì)量，甚至造成全系統(tǒng)無法正常工作，對生產(chǎn)造成損失和事故。而隨著電子裝置的小型化、集成化、數(shù)字化和智能化的迅速發(fā)展，干擾的抑制和排除工作就變得更為重要了。提高系統(tǒng)抗干擾的能力，首先應(yīng)分析干擾產(chǎn)生的原因、干擾的引入方式及途徑，才能有針對地的解決系統(tǒng)抗干擾的問題。6．1關(guān)于干擾 干擾的分類研究干擾的分類是為了讓我們更好地了解各種干擾產(chǎn)生的原因，從而學(xué)會分析系統(tǒng)中出現(xiàn)的或可能出現(xiàn)干擾的成因，在改進(jìn)方案時(shí)做到追根溯源，對癥下藥。外部干擾：由于系統(tǒng)工作的外部環(huán)境所造成的干擾。主要有溫度、光、濕度和化學(xué)變化等產(chǎn)生的干擾。這些干擾對于要求高測量精度的系統(tǒng)來說是必須設(shè)法控制的。內(nèi)部干擾：由系統(tǒng)內(nèi)部的各種元器件、信道、負(fù)載和電源等引起的各種干擾。常見的有信號通道干擾，電源干擾和數(shù)字電路干擾。 研究干擾的引入途徑是因?yàn)樵肼曇ㄟ^一定的途徑侵入傳感器裝置才會對測量結(jié)果造成影響，因此我們只有了解了干擾的這些引入途徑和作用方式，才能有效地切斷這些途徑，以達(dá)到消除、抑制干擾的目的。干擾的引入途徑主要有從“路”引入和從“場”引入兩種形式。從“路”引入的干擾(1) 漏電流耦合形成的干擾：它是由于絕緣不良，由流經(jīng)絕緣電阻的漏電流所引起的。漏電流耦合干擾經(jīng)常發(fā)生的情況如下：①當(dāng)用傳感器測量較高的直流電壓時(shí)；②在傳感器附近有較高的直流電壓時(shí)；③在高輸入阻抗的直流放大電路中；(2) 傳導(dǎo)耦合形成的干擾：噪聲是經(jīng)導(dǎo)線耦合到電路中去的，是最明顯的干擾現(xiàn)象。當(dāng)導(dǎo)線經(jīng)過具有噪聲的環(huán)境時(shí)，即拾取噪聲，并經(jīng)導(dǎo)線送到電路而造成干擾。傳導(dǎo)耦合的主要現(xiàn)象是噪聲經(jīng)電源線傳到電路中來，通常交流供電線路在生產(chǎn)現(xiàn)場的分布，實(shí)際上構(gòu)成了一個(gè)吸收各種噪聲的網(wǎng)絡(luò)，噪聲可十分方便地以電路傳導(dǎo)的形式傳到各處，并經(jīng)過電源引入線進(jìn)入各種電子裝置，造成干擾。實(shí)踐證明，經(jīng)電源線引入電子裝置的干擾無論從廣泛性和嚴(yán)重性來說都十分明顯，但常常被人們忽視。(3) 共阻抗耦合形成的干擾：共阻抗耦合是由于兩個(gè)電路共有阻抗，當(dāng)一個(gè)電路中有電流流過時(shí)，通過共有阻抗便在另一個(gè)電路上產(chǎn)生的電壓。例如，幾個(gè)電路由同一個(gè)電源供電時(shí)，會通過電源內(nèi)阻相互干擾，在放大極通過接地線電阻相互干擾。從“場”引入的干擾(1) 靜電耦合形成的干擾：電場耦合實(shí)質(zhì)上是電容性耦合，它是由于在兩個(gè)電路之間存在寄生電容，可使一個(gè)電路的電荷變化影響另一個(gè)電路。當(dāng)有幾個(gè)噪聲源同時(shí)經(jīng)靜電耦合干擾同意接受電路時(shí)，只要是現(xiàn)行電路，就可以使用疊加遠(yuǎn)離分別對格在生源干擾進(jìn)行分析。(2) 電磁耦合形成的干擾：電磁耦合又稱互感耦合，它是由于在兩個(gè)電路之間存在互感，一個(gè)電路的電流變化，通過磁鉸鏈會影響到另一個(gè)電路，例如在傳感器內(nèi)部線圈或變壓器的漏磁是對鄰近電路的一種很嚴(yán)重的干擾，在電子裝置外部線圈在較長一段區(qū)間平行架設(shè)時(shí)，也會產(chǎn)生電磁耦合干擾。(3) 輻射電磁場耦合形成的干擾：輻射電磁場通常來源于大功率高頻電氣設(shè)備，管波發(fā)射臺，電視發(fā)射臺等，如果再輻射電磁場中方只一個(gè)導(dǎo)體，則在導(dǎo)體上產(chǎn)生正比強(qiáng)電磁場強(qiáng)度的感應(yīng)電動勢，輸配電線路，特別是架空輸配電線路都將在輻射電磁場中感應(yīng)出干擾電動勢，并且通過供電線路侵入傳感器，造成干擾，在大功率廣播發(fā)射機(jī)附近的強(qiáng)電磁場中，傳感器外殼或傳感器內(nèi)壁尺寸較小的導(dǎo)體也能感應(yīng)出較大的干擾電動勢，例如，當(dāng)中波廣播發(fā)射的垂直極化波的強(qiáng)度為100mV/m、長度為10cm的垂直導(dǎo)體可以產(chǎn)生5mV的感應(yīng)電動勢。各種干擾在傳感器系統(tǒng)的輸出端往往反映為一些與檢測量無關(guān)的電信號，這些無用的電信號稱為噪聲，當(dāng)噪聲達(dá)到檢測電路無法正常工作時(shí)，該噪聲電壓稱為干擾電壓。信噪比在測量過程中，人們不希望有噪聲，但是人們無法完全排除噪聲，實(shí)際上只能要求噪聲盡可能小些，究竟允許多大的噪聲存在，則必須與有用信號聯(lián)系在一起考慮，顯然又用信號很強(qiáng)時(shí)，則可以允許有較大的噪聲；有用信號很弱時(shí)，則允許的噪聲必須很小，于是，很自然就產(chǎn)生了“信噪比”這一概念?！靶旁氡取敝傅氖窃谛盘柾ǖ乐杏杏眯盘柍煞峙c噪聲成分之比，他表示噪聲對有用信號影響的大小，設(shè)有用功率為，有用信號電壓為，噪聲功率為，噪聲電壓為，則用dB（分貝）為單位表示信噪比為 由上式可知，信噪比越大，表示噪聲對測量結(jié)果的影響越小，即干擾越不明顯，在測量過程中應(yīng)盡可能提高信噪比。 抑制干擾的基本措施中消除干擾源是最有效最徹底的方法，但實(shí)際上不少干擾源是不可消除的，人們在長期的生產(chǎn)中總結(jié)出了許多行之有效的抗干擾技術(shù)，常用的方法有接地、隔離、濾波、屏蔽等。(1) 接地技術(shù) 這里的“地”是指輸入信號與輸出信號的公共零電位，它本身可能與大地相隔。接地已不僅是為保護(hù)人身和設(shè)備安全，也是為抑制噪聲干擾，保證系統(tǒng)穩(wěn)定的關(guān)鍵技術(shù)，在設(shè)計(jì)和安裝的過程中，如果能正確的處理各處的接地，是可以抑制大部分的干擾的，因此接地是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須充分考慮的問題。下面是在處理接地時(shí)經(jīng)常遇到的一些問題，以及處理這些問題的原則。交流地與信號地在一段電源地線的兩點(diǎn)間會有數(shù)毫伏，甚至幾伏的電壓，對低點(diǎn)平的信號電路來說，這是一個(gè)非常嚴(yán)重的干擾，必須加以隔離和防治，因此，交流地和信號地不能公用。模擬地與數(shù)字地模擬地是模擬信號的公共零點(diǎn)位，數(shù)字地是數(shù)字信號的公共零點(diǎn)位。由于數(shù)字信號處于脈沖工作狀態(tài)，它在接地阻抗上產(chǎn)生的壓降往往成為微弱模擬信號的干擾源，為避免數(shù)字信號對模擬信號的干擾，兩者的地線應(yīng)分別設(shè)置為宜。一點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地一般來說，系統(tǒng)內(nèi)印制電路板的基本原則是高頻電路應(yīng)就近多點(diǎn)接地，低頻電路應(yīng)一點(diǎn)接地。(2) 隔離與耦合在抗干擾措施中，還采用各種隔離和耦合的方式來提高系統(tǒng)的抗干擾能力，使用這種方法的原理就是，讓兩個(gè)電路相互獨(dú)立，不形成一個(gè)環(huán)路，從而減少兩個(gè)電路之間的相互影響。實(shí)際操作中經(jīng)常使用光電耦合器件、變壓器、電壓跟隨器作為隔離電路。現(xiàn)在最常用到的隔離方法是光電耦合隔離，它具有以下的優(yōu)點(diǎn)：(1)光電耦合器件響應(yīng)速度較其他隔離方法快得多；(2)因?yàn)楣獾膫鬏斒菃蜗虻模暂敵龅男盘柌粫答佊绊戄斎攵耍?3)輸入輸出回路完全是隔離的，能很好地解決不同電位、不同邏輯之間的隔離和傳輸?shù)拿?。線性光電耦合器件常用在模擬電路中的信號線性變換場合。(3) 濾波技術(shù)濾波器是一支噪聲干擾的重要的手段之一，所謂濾波器技術(shù)就是用電容和電感線圈或電容和電阻組成的濾波器。常接在電源輸出端，測量線路輸入端，放大器輸入端等處，使干擾信號衰減，以阻止干擾信號進(jìn)入放大器。常用的又RC型、LC型機(jī)雙T型等。選用濾波器時(shí)應(yīng)考慮：①對干擾頻率的信號衰減100倍以上；②合理的選擇濾波器件的參數(shù)，減少濾波電路對負(fù)載的影響；③濾波器的時(shí)間常數(shù)對自動檢測測系統(tǒng)性能的影響。(4) 屏蔽技術(shù)利用金屬材料制成容器，將需要防護(hù)的電路寶在其中，可以防止電場或磁場的耦合干擾，此種方法稱為屏蔽。屏蔽分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和低頻磁屏蔽等幾種。6．3抗干擾技術(shù)在系統(tǒng)中的應(yīng)用為提高本系統(tǒng)的性能，在對系統(tǒng)中可能存在的干擾進(jìn)行了分析之后，找到了這些干擾村產(chǎn)生的原因和引入的途徑，在系統(tǒng)中采用了相應(yīng)的抑制干擾的方法來提高系統(tǒng)的可靠性。(1)接地技術(shù)在系統(tǒng)中的應(yīng)用為了保證系統(tǒng)中檢測信號產(chǎn)生電路和檢測信號采集電路的獨(dú)立，盡量避免他們通過地線相互干擾,在設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)@兩部分電路的接地線進(jìn)行了分別的處理。(2)光耦技術(shù)在系統(tǒng)中的應(yīng)用系統(tǒng)中采用了光耦芯片TL25214和線性光耦芯片HCNR201構(gòu)成的耦合電路，對信號的傳輸起到了非常有效的隔離作用。而線性光耦的應(yīng)用不僅有效的抑制了系統(tǒng)中的干擾，還使耦合電路前后的信號具有良好的線性關(guān)系。保證了測量的準(zhǔn)確性。系統(tǒng)用的抑制干擾手段的示意圖如圖631所示。檢測信號產(chǎn)生檢測信號采集GND1GND2光 耦VCC1VCC2圖631系統(tǒng)接地、光耦處理示意圖7 結(jié)論隨著我國加快三農(nóng)建設(shè)步伐，農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖自動化生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)成為了關(guān)注的熱點(diǎn)。雖然我國是農(nóng)業(yè)大國，但我國在這個(gè)領(lǐng)域中很多課題的研究還處于落后狀態(tài)，而經(jīng)驗(yàn)的匱乏又限制了研究人員在這一領(lǐng)域的發(fā)揮。在經(jīng)過對牛奶電導(dǎo)自動檢測系統(tǒng)這個(gè)課題的研究之后，我也逐漸體會到了面對這樣一個(gè)課題時(shí)所需要克服的困難是很多的，但在一次又一次的嘗試之后，最終還是完成了課題的研究，并得到了解決相關(guān)問題的很多經(jīng)驗(yàn)。在研究的開始階段，進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證各種方案的的必要步奏，在實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)許多理論中涉及不到的現(xiàn)象，這對確定方案是有所幫助的。在本課題的研究過程中，就是經(jīng)過了對三種的方案的試驗(yàn)之后，通過綜合的考慮，最終確定利用脈沖信號進(jìn)行測量。實(shí)驗(yàn)證明，這一方案實(shí)現(xiàn)起來有較高的可靠性，能夠保證測量的準(zhǔn)確性，也能滿足實(shí)際生產(chǎn)的各種要求。在確定方案之后的電路設(shè)計(jì)過程中，我查閱了大量的相關(guān)資料，對每部分電路進(jìn)行分析，目的是為了找到既能有針對性地完成該系統(tǒng)所要求的任務(wù)，又簡單易行的電路，最終挑選到的是一些經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的典型電路來完成相應(yīng)的功能。這也可以降低調(diào)試的難度。對芯片的選擇則是本著“物美價(jià)廉”的原則，盡量在保證系統(tǒng)可靠性的前提下，降低系統(tǒng)成本。為了便于在生產(chǎn)中使用，此系統(tǒng)已經(jīng)與奶牛自動飼養(yǎng)管理系統(tǒng)的其他功能模塊集成在了一起，并被制成了PCB板。目前，該系統(tǒng)已經(jīng)調(diào)試成功，并達(dá)到了預(yù)期效果。實(shí)際使用效果表明，該系統(tǒng)工作情況穩(wěn)定，能自動完成牛奶電導(dǎo)檢測，并將電導(dǎo)率合格的牛奶導(dǎo)入輸送管道，將電導(dǎo)率不合格的牛奶進(jìn)行相應(yīng)處理的整個(gè)牛奶采集生產(chǎn)過程。雖然該系統(tǒng)已經(jīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，但對這一課題的研究仍然沒有停止，還可以在系統(tǒng)中使用很多更先進(jìn)的技術(shù)來優(yōu)化系統(tǒng)的性能。在研究過程中，我通過資料了解到，許多國外的牛奶生產(chǎn)廠從鮮奶采集到制成品的運(yùn)輸已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化。自動化標(biāo)準(zhǔn)廣泛應(yīng)用于鮮奶的采集、成分檢測、分類、脂肪分離等各個(gè)環(huán)節(jié)。先進(jìn)的自動化生產(chǎn)技術(shù)不僅保證了乳制品的質(zhì)量，也有效地節(jié)約了能源，減少了污染。這些技術(shù)都是我們今后研究的方向，也是養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的方向。由于畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間有限，我對本課題的研究只能告一段落。我相信今后我國對這一領(lǐng)域的研究必將趕超國外的先進(jìn)技術(shù)，達(dá)到國際先進(jìn)的水平。參考資料[1]. 孫傳友、孫曉斌 《感測技術(shù)基礎(chǔ)》[M] 電子工業(yè)出版社 2001[2]. 鮑存會，馬帥旗，劉沛師 《控制裝置的研制》[M] 2002[3]. 張洪潤、張亞凡 《傳感技術(shù)與實(shí)驗(yàn)—傳感器件外形標(biāo)定與實(shí)驗(yàn)》[M] 清華大學(xué)出版社 2004[4]. 何旭平、陸榮蘊(yùn)《基干PIC單片機(jī)的擠奶機(jī)脈動控制器的設(shè)計(jì)》[Z]刊于《中國牛奶》2006年 第九期[5]. 何立民 《單片機(jī)高級教程》[M] 北京：北京航空航天大學(xué)出版社 2003張洪潤、張亞凡 [6]. 李剛、王艷林 《Protel DXP電路設(shè)