【文章內(nèi)容簡介】 CPU 送來，寬度應(yīng)大于 100ns。EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出線，該線上高電平表示 A/D 轉(zhuǎn)換已結(jié)束，數(shù)字量已鎖入“三態(tài)輸出鎖存器” 。21—28 為數(shù)字量輸出線，21 為最高位。OE 為“輸出允許”線，高電平時(shí)能使 21—28 引腳上輸出轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。（4）電源線及其他（5 條）CLOCK 為時(shí)鐘輸入線，用于為 ADC0809 提供逐次比較所需640KHZ 時(shí)鐘脈沖序列。VCC 為+5V 電源輸入線，GND 為地線。VREF（+）和 VREF（）為參考電壓輸入線，用于給電阻階梯網(wǎng)絡(luò)供給標(biāo)準(zhǔn)電壓。VREF（+）常和 Vcc 相連，VREF（）常接地。 電動機(jī)介紹本系統(tǒng)采用最常用的三相異步電動機(jī)其運(yùn) 行 性 能 好 ， 可 靠 性 高 ， 成 本 低 。 而 且 結(jié)構(gòu)簡單，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)由定子，定子繞組，機(jī)座，轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子繞組及軸承，風(fēng)扇等組成。三相異步電動機(jī)的基本原理：當(dāng)電動機(jī)接入三相交流電源時(shí)，三相定子繞組流過三相對稱電流產(chǎn)生的三相磁動勢（定子旋轉(zhuǎn)磁動勢）并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。電動機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)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，電動機(jī)的轉(zhuǎn)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(fù)載變化的影響，即給電動機(jī)加一個(gè)脈沖信號，電動機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上只有周期性的誤差而無累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域變的非常的簡單。在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機(jī)軸上的角位移河北大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）6或角速度輸出。分為直流和交流電動機(jī)兩大類，其主要特點(diǎn)是：當(dāng)信號電壓為零時(shí)無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降，伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動器控制的 U/V/W 三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)） 。 電磁閥，噴頭電磁閥是用來控制流體的方向的自動化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器；通常用于機(jī)械控制和工業(yè)閥門上面，對介質(zhì)方向進(jìn)行控制，從而達(dá)到對閥門開關(guān)的控制。電磁閥的工作原理，電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，每個(gè)孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動來檔住或漏出不同的排油的孔，而進(jìn)油孔是常開的，液壓油就會進(jìn)入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動油剛的活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞竿帶動機(jī)械裝置動。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動。在選用電閥磁的時(shí)候要注意以下特性：一、安全性：腐蝕性介質(zhì)，宜選用塑料電磁閥和全不銹鋼；對于強(qiáng)腐蝕的介質(zhì)必須選用隔離膜片式。中性介質(zhì)，也宜選用銅合金為閥殼材料的電磁閥，否則，閥殼中常有銹屑脫落，尤其是動作不頻繁的場合。爆炸性環(huán)境必須選用相應(yīng)防爆等級產(chǎn)品，露天安裝或粉塵多場合應(yīng)選用防水，防塵品種。電磁閥公稱壓力應(yīng)超過管內(nèi)最高工作壓力。二、適用性： 介質(zhì)特性，液態(tài)或混合狀態(tài)分別選用不同品種的電磁閥，有液態(tài)與氣態(tài)之分。介質(zhì)溫度不合適，容易使線圈燒掉，密封件老化，嚴(yán)重影響壽命。介質(zhì)清潔度不高時(shí)都應(yīng)在電磁閥前配裝反沖過濾閥。介質(zhì)流通方向不同，選用的型號也不同。介質(zhì)溫度應(yīng)選在電磁閥允許范圍之內(nèi)。管道參數(shù)，根據(jù)介質(zhì)流向要求及管道連接方式選擇閥門通口及型號。根據(jù)流量和閥門管徑選擇不同的型號。最低工作壓差在 以上可選用間接先導(dǎo)式；最低工作壓差接近或小于零的必須選用直動式或分步直接式。 環(huán)境條件，環(huán)境的最高和最低溫度應(yīng)選在允許范圍之內(nèi)，如果相對濕度高及有水滴雨淋等場合，應(yīng)選防水電磁閥，經(jīng)常有振動，顛簸和沖擊等場合應(yīng)選特殊品種，例如船用電磁閥，在有腐蝕性或爆炸性環(huán)境中的使用應(yīng)優(yōu)先根據(jù)安全性要求選用耐發(fā)蝕，環(huán)境空間若受限制，可選用多功能電磁閥，因其省去了旁路及三只手動閥且便于在線維修。電源條件，根據(jù)供電電源種類，分別選用交流和直流電磁閥。一般來說交流電源取用方便。電壓規(guī)格用盡量優(yōu)先選用 。電源電壓波動通常交流選用+%10%.15%，直流允許177。%10 左右，如若超差，須采取穩(wěn)壓措施。應(yīng)根據(jù)電源容量選擇額定電流和消耗功率。須注意交流起動時(shí) VA 值較高，在容量不足時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用間接導(dǎo)式電磁閥。 控制精度，普通電磁閥只有開、關(guān)兩個(gè)位置，在控制精度要求高和參數(shù)要求平穩(wěn)時(shí)要河北大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）7選用多位電磁閥。三、可靠性：工作壽命：選用質(zhì)量較高的產(chǎn)品壽命比較長。工作制式：分長期工作制，反復(fù)短時(shí)工作制和短時(shí)工作制三種。對于長時(shí)間閥門開通只有短時(shí)關(guān)閉的情況，宜選用常開電磁閥。工作頻率：動作頻率要求高時(shí)，結(jié)構(gòu)應(yīng)優(yōu)選直動式電磁閥，電源優(yōu)選交流。動作可靠性：對可靠性要求卻很高，如消防、緊急保護(hù)等。噴頭介紹：噴頭用于將水分散成水滴，如同降雨一般比較均勻地噴灑在作物種植區(qū)域。河北大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）8三　本系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的工作原理濕度傳感器采集到濕度信息，通過變換器，轉(zhuǎn)化為電信號，A/D 轉(zhuǎn)換器將模擬電信號轉(zhuǎn)化為離散信號，傳給單片機(jī)。單片機(jī)軟件系統(tǒng)根據(jù)事先的設(shè)定值對采集的信息進(jìn)行處理，輸出離散的控制信號。D/A 轉(zhuǎn)換器將離散的控制信號轉(zhuǎn)化為模擬電量。通過模擬電量來控制閥門的動作，從而實(shí)現(xiàn)自動控制。系統(tǒng)原理框如圖 31：圖３１　系統(tǒng)原理圖通過濕度傳感器采集濕度信息，經(jīng)放大器放大后送到 A/D 轉(zhuǎn)換器。A/D 轉(zhuǎn)換器將連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)化為單片機(jī)能接受的離散的數(shù)字量。單片機(jī)收到流量信號后，在控制系統(tǒng)軟件的作用下，發(fā)出相應(yīng)的執(zhí)行命令給進(jìn)電機(jī)。進(jìn)行控制。 單片機(jī)主系統(tǒng)電路AT89C51 內(nèi)部自帶 2K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲器的低電壓以及高性能 COMS 八位微處理器，與 Intel MCS51 系列單片機(jī)的指令和輸出管腳兼容。由于將多功能八位CPU 和閃速存儲器結(jié)合在單個(gè)芯片中所以 AT89C51 構(gòu)成的單片機(jī)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、效率高的特點(diǎn)，省去了外部的 RAM、ROM 和接口器件，減少了硬件開銷，節(jié)省了成本，提高了系統(tǒng)的性價(jià)比，AT89C51RC 片內(nèi)總共有 512 字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)區(qū)，而 256 字節(jié)的內(nèi)部擴(kuò)展數(shù)據(jù)區(qū)需通過清 SFR(8EH)的位 1 并用 MOVX 指令訪問，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 FlASH 存儲單元，另一個(gè) 256BytesRAM 區(qū)與 ATMEL 之AT89 系列 8052 兼容的單片機(jī)是一致的，AT89C51RC 結(jié)合通用的 8 位微處理器和Flash 存儲技術(shù)構(gòu)成功能強(qiáng)大單片微處理器，可提供許多高性能低價(jià)位的系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。河北大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）9圖 32 A/D 信號變換圖CPU 的 P0 口是地址數(shù)據(jù)復(fù)用總線，由鎖存器 373 鎖存低 8 位地址，經(jīng)譯碼器譯碼產(chǎn)生地址為 F0H 的輸出信號作為 ADC0809 的選通信號，從傳感器送來的模擬信號經(jīng) ADC0809 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，對 F0H 地址的寫操作啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，然后查詢 EOC 結(jié)束信號，直到 EOC 輸出高電平表示 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束， CPU 通過對 F0H 地址的讀操作讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，CPU 經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后發(fā)出控制命令給電機(jī)系統(tǒng)，控制發(fā)動電機(jī)系統(tǒng)抽水打開閥門進(jìn)行灌溉，傳感器不斷傳送土壤的濕度值給單片機(jī)，當(dāng)土壤濕度值達(dá)到了預(yù)定設(shè)的濕度指數(shù)，發(fā)出信號關(guān)閉閥門停止灌溉。傳感器每隔一定時(shí)間便給單片機(jī)傳送土壤濕度值，一但未到到預(yù)設(shè)的濕度，不適合農(nóng)作物生長的條件下，主機(jī)系統(tǒng)便開始循環(huán)自動灌溉。 時(shí)鐘電路單片機(jī)的時(shí)鐘信號用來提供單片機(jī)片內(nèi)各種微操時(shí)間基準(zhǔn)，時(shí)鐘信號通常有兩種電路形式:內(nèi)部振蕩和外部振蕩。51 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳 XTALl 和 XTAL2 分別是此放大電器的輸入端和輸出端，由于采用內(nèi)部方式時(shí)，電路簡單，所得的時(shí)鐘信號穩(wěn)定，實(shí)際使用中常采用這種方式，如圖 33 所示在其外接晶體振蕩器(晶振)或陶瓷諧振器就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式，片內(nèi)高增益反向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可構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。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 。河北大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）10圖 33 時(shí)鐘電路 數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展電路AT89C51 單片機(jī)外接數(shù)據(jù) RAM 時(shí)，P2 口輸出存儲器地址的高 8 位，PO 口分時(shí)輸出地址的低 8 位和傳送指令字節(jié)或數(shù)據(jù)。PO 口先輸出低 8 位地址信號，在 ALE 有效時(shí)將它鎖存到外部地址鎖存器中，然后 PO 口作為數(shù)據(jù)總線使用，地址鎖存器選用 74LS373.C51 單片機(jī)的系統(tǒng)存儲器結(jié)構(gòu)及存儲器的編址方法 :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 路模擬開關(guān)，外接 8 路模擬輸入端，可同時(shí)對 8 路 05V 的輸入模擬電壓信號分時(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。ADC0809 轉(zhuǎn)換器的分辨率為 8 位，采用單一+5V供電，功耗為 15mW,不必進(jìn)行零點(diǎn)和滿度調(diào)整。由于 ADC0809 轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)據(jù)寄存器具有可控的三態(tài)輸出功能，輸出具有 TTL 三態(tài)鎖存緩沖器，故其 8 位數(shù)據(jù)輸出引腳可直接與數(shù)據(jù)總線相連。A/D 轉(zhuǎn)換器需外部控制啟動轉(zhuǎn)換信號方能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由 CPU河北大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）11提供這一啟動轉(zhuǎn)換信號，對啟動轉(zhuǎn)換信號的要求不同，A/D 轉(zhuǎn)換器型號也不同，有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)加入正脈沖信號，就可以啟動 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)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(shí)，EOC 返回高電平，以通知主機(jī)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量，這個(gè)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