【文章內容簡介】 CPU 送來，寬度應大于 100ns。EOC 為轉換結束輸出線，該線上高電平表示 A/D 轉換已結束，數字量已鎖入“三態(tài)輸出鎖存器” 。21—28 為數字量輸出線，21 為最高位。OE 為“輸出允許”線，高電平時能使 21—28 引腳上輸出轉換后的數字量。（4）電源線及其他（5 條）CLOCK 為時鐘輸入線，用于為 ADC0809 提供逐次比較所需640KHZ 時鐘脈沖序列。VCC 為+5V 電源輸入線，GND 為地線。VREF（+）和 VREF（）為參考電壓輸入線，用于給電阻階梯網絡供給標準電壓。VREF（+）常和 Vcc 相連，VREF（）常接地。 電動機介紹本系統(tǒng)采用最常用的三相異步電動機其運 行 性 能 好 ， 可 靠 性 高 ， 成 本 低 。 而 且 結構簡單，其內部結構由定子，定子繞組，機座，轉子，轉子繞組及軸承，風扇等組成。三相異步電動機的基本原理：當電動機接入三相交流電源時，三相定子繞組流過三相對稱電流產生的三相磁動勢（定子旋轉磁動勢）并產生旋轉磁場。電動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，電動機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電動機加一個脈沖信號，電動機則轉過一個步距角。這一線性關系的存在，加上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換成電動機軸上的角位移河北大學 2021 屆本科生畢業(yè)論文（設計）6或角速度輸出。分為直流和交流電動機兩大類，其主要特點是：當信號電壓為零時無自轉現(xiàn)象，轉速隨著轉矩的增加而勻速下降，伺服電機內部的轉子是永磁鐵，驅動器控制的 U/V/W 三相電形成電磁場，轉子在此磁場的作用下轉動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅動器，驅動器根據反饋值與目標值進行比較，調整轉子轉動的角度。電機的精度決定于編碼器的精度（線數） 。 電磁閥，噴頭電磁閥是用來控制流體的方向的自動化基礎元件，屬于執(zhí)行器；通常用于機械控制和工業(yè)閥門上面，對介質方向進行控制，從而達到對閥門開關的控制。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，而進油孔是常開的，液壓油就會進入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動油剛的活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞竿帶動機械裝置動。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機械運動。在選用電閥磁的時候要注意以下特性：一、安全性：腐蝕性介質，宜選用塑料電磁閥和全不銹鋼；對于強腐蝕的介質必須選用隔離膜片式。中性介質，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)境必須選用相應防爆等級產品，露天安裝或粉塵多場合應選用防水，防塵品種。電磁閥公稱壓力應超過管內最高工作壓力。二、適用性： 介質特性，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。介質溫度不合適，容易使線圈燒掉，密封件老化，嚴重影響壽命。介質清潔度不高時都應在電磁閥前配裝反沖過濾閥。介質流通方向不同，選用的型號也不同。介質溫度應選在電磁閥允許范圍之內。管道參數，根據介質流向要求及管道連接方式選擇閥門通口及型號。根據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選在允許范圍之內，如果相對濕度高及有水滴雨淋等場合，應選防水電磁閥，經常有振動，顛簸和沖擊等場合應選特殊品種，例如船用電磁閥，在有腐蝕性或爆炸性環(huán)境中的使用應優(yōu)先根據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。應根據電源容量選擇額定電流和消耗功率。須注意交流起動時 VA 值較高，在容量不足時應優(yōu)先選用間接導式電磁閥。 控制精度，普通電磁閥只有開、關兩個位置，在控制精度要求高和參數要求平穩(wěn)時要河北大學 2021 屆本科生畢業(yè)論文（設計）7選用多位電磁閥。三、可靠性：工作壽命：選用質量較高的產品壽命比較長。工作制式：分長期工作制，反復短時工作制和短時工作制三種。對于長時間閥門開通只有短時關閉的情況，宜選用常開電磁閥。工作頻率：動作頻率要求高時，結構應優(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 2021 屆本科生畢業(yè)論文（設計）8三　本系統(tǒng)主要硬件電路設計 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，轉化為電信號，A/D 轉換器將模擬電信號轉化為離散信號，傳給單片機。單片機軟件系統(tǒng)根據事先的設定值對采集的信息進行處理，輸出離散的控制信號。D/A 轉換器將離散的控制信號轉化為模擬電量。通過模擬電量來控制閥門的動作，從而實現(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，經放大器放大后送到 A/D 轉換器。A/D 轉換器將連續(xù)的模擬量轉化為單片機能接受的離散的數字量。單片機收到流量信號后，在控制系統(tǒng)軟件的作用下，發(fā)出相應的執(zhí)行命令給進電機。進行控制。 單片機主系統(tǒng)電路AT89C51 內部自帶 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 和閃速存儲器結合在單個芯片中所以 AT89C51 構成的單片機系統(tǒng)具有結構簡單、造價低廉、效率高的特點，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)的性價比，AT89C51RC 片內總共有 512 字節(jié)的用戶數據區(qū)，而 256 字節(jié)的內部擴展數據區(qū)需通過清 SFR(8EH)的位 1 并用 MOVX 指令訪問，片內置通用 8 位中央處理器和 FlASH 存儲單元，另一個 256BytesRAM 區(qū)與 ATMEL 之AT89 系列 8052 兼容的單片機是一致的，AT89C51RC 結合通用的 8 位微處理器和Flash 存儲技術構成功能強大單片微處理器，可提供許多高性能低價位的系統(tǒng)控制應用場合。河北大學 2021 屆本科生畢業(yè)論文（設計）9圖 32 A/D 信號變換圖CPU 的 P0 口是地址數據復用總線，由鎖存器 373 鎖存低 8 位地址，經譯碼器譯碼產生地址為 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 ADC0809 轉換為數字信號，對 F0H 地址的寫操作啟動 A/D 轉換，然后查詢 EOC 結束信號，直到 EOC 輸出高電平表示 A/D 轉換結束， CPU 通過對 F0H 地址的讀操作讀取轉換結果，CPU 經過數據處理后發(fā)出控制命令給電機系統(tǒng)，控制發(fā)動電機系統(tǒng)抽水打開閥門進行灌溉，傳感器不斷傳送土壤的濕度值給單片機，當土壤濕度值達到了預定設的濕度指數，發(fā)出信號關閉閥門停止灌溉。傳感器每隔一定時間便給單片機傳送土壤濕度值，一但未到到預設的濕度，不適合農作物生長的條件下，主機系統(tǒng)便開始循環(huán)自動灌溉。 時鐘電路單片機的時鐘信號用來提供單片機片內各種微操時間基準，時鐘信號通常有兩種電路形式:內部振蕩和外部振蕩。51 單片機內部有一個用于構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，由于采用內部方式時，電路簡單，所得的時鐘信號穩(wěn)定，實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)或陶瓷諧振器就構成了內部振蕩方式，片內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成一個自激振蕩器并產生振蕩時鐘脈沖。外接晶體以及電容 C2 和 C1 構成并聯(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 2021 屆本科生畢業(yè)論文（設計）10圖 33 時鐘電路 數據存儲器的擴展電路AT89C51 單片機外接數據 RAM 時，P2 口輸出存儲器地址的高 8 位，PO 口分時輸出地址的低 8 位和傳送指令字節(jié)或數據。PO 口先輸出低 8 位地址信號，在 ALE 有效時將它鎖存到外部地址鎖存器中，然后 PO 口作為數據總線使用，地址鎖存器選用 74LS373.C51 單片機的系統(tǒng)存儲器結構及存儲器的編址方法 :ADC0809 是一種 8 位逐次逼近式 A/D 轉換器，內部具有鎖存控制的 8 路模擬開關，外接 8 路模擬輸入端，可同時對 8 路 05V 的輸入模擬電壓信號分時進行采集轉換，本系統(tǒng)只用到 INO 和 INl 兩路輸入通道。ADC0809 轉換器的分辨率為 8 位，采用單一+5V供電，功耗為 15mW,不必進行零點和滿度調整。由于 ADC0809 轉換器的輸出數據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 位數據輸出引腳可直接與數據總線相連。A/D 轉換器需外部控制啟動轉換信號方能進行轉換，由 CPU河北大學 2021 屆本科生畢業(yè)論文（設計）11提供這一啟動轉換信號，對啟動轉換信號的要求不同，A/D 轉換器型號也不同，有脈沖啟動和電平啟動兩種，ADC0809 采用脈沖啟動轉換，只需給 A/D 轉換器的啟動控制轉換的輸入引腳((START)加入正脈沖信號，就可以啟動 A/D 轉換器進行轉換。轉換開始后，轉換結束信號輸出端(EOC)信號變低，轉換結束時，EOC 返回高電平，以通知主機讀取轉換結果的數字量，這個信號可以作為 A/D 轉換器的狀態(tài)信號供查詢，也可以用作中斷請