【正文】 3 濕度輸出信號 V 05 溫度范圍 ℃ 060 溫度精度 ℃ 177。 3～ 15 V之間 EIA RS232C 與 TTL 轉(zhuǎn)換 EIA RS232C 是用正負(fù)電壓來表示邏輯狀態(tài)與TTL 以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同因此為了能夠同計算機(jī)接口或終端的TTL 器件連接必須在 EIA RS232C 與 TTL 電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換232 芯片可完成 TTLEIA 雙向電平轉(zhuǎn)換 單片機(jī)與計算機(jī)之間的電路連接 計算機(jī)串口的電平執(zhí)行的是 RS232 標(biāo)準(zhǔn) RS232 定義的高低電平分別是25V3V 和 3V25V 與單片機(jī)的 TTL 邏輯中的高低電平 2V 到 5V 和 0V08V 不兼容可使用一個電平轉(zhuǎn)換接口芯片來實現(xiàn)電平匹配常用的接口芯片是 232 它 能很好地TTL 與 RS232 邏輯電平轉(zhuǎn)換 232 工作電壓與 AT89S51 單片機(jī)相同均為 5V 可以使用同一個電源 232集成了兩組電平轉(zhuǎn)換器下圖 232的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和管腳說明電平的變換工作主要有倍壓器電壓反相器及 13456 上的電容共同完成而管腳 10 和 11圖 35 232 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和管腳說明為 TTL 電平輸入單片機(jī)的 TXD 管腳與之相連而管腳 13 和 8 為 RS232 標(biāo)準(zhǔn)輸出計算機(jī)的 TXD 管腳與之相連管腳 12 和 9 為 TT 電平輸出單片機(jī)的RXD 管腳與之相連 如圖 36所示的 232芯片加上電容 C1C2C3和 C4完成了電壓的加倍與反相 成功實現(xiàn)了 TTL與 RS232的電平轉(zhuǎn)換通過 232的接口就可以輕松實現(xiàn)單片機(jī)與計算機(jī)串行口的通信鏈路連接 TXD 與 232 的第二足電平轉(zhuǎn)換器的 TTL 輸入端管腳 10 相連經(jīng)過 232 轉(zhuǎn)換后RS232 標(biāo)準(zhǔn)輸出端管腳 7 輸出的信號進(jìn)入計算機(jī)串口的 RXD 同樣的計算機(jī)串口的 TXD 與 232 的 RS232 標(biāo)準(zhǔn)輸入端管腳 8 相連經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換后有 TTL 輸出端管腳 9 輸出到單片機(jī)的 RXD 上這樣 232 完成了 TTL 與 RS232 之間的邏輯電平轉(zhuǎn)換使單片機(jī)與計算機(jī)之間的通信鏈路接口完成 圖 3AT89S51 與計算機(jī)的連接 3 無線射頻收發(fā)電路的設(shè) 計 31 PTR8000 的簡介 一 PTR8000 引腳及特性 PTR8000 是高性能嵌入式無線收發(fā)模塊具有可選頻道多低功耗抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點它的特性如下 1430868915MHz 多頻道 1936V 低電壓工作在發(fā)射模式時電流 11mA 接收模式時電流為 125mA 掉電模式時工作電流僅 25μ A 功耗很低 2 超小體積內(nèi)置環(huán)形天線性能穩(wěn)定對電源不敏感傳輸距離更遠(yuǎn) 3 最大發(fā)射功率 10dBm 高抗干擾 GFSK 調(diào)制可跳頻通信數(shù)據(jù)速率可達(dá)50kbps 4內(nèi)置完整的通信協(xié)議 自 動產(chǎn)生前導(dǎo)碼 CRC有獨特的載波檢測 CD地址匹配 AD 數(shù)據(jù)就緒等輸出 DR 接口方便使用簡單 5 使用 SPI 接口與單片機(jī)通信 PTR8000 通道切換時間小于 650ps PTR800 引腳說明如表 表 33 PTR8000 引腳說明 管腳 描述 功能 方向 管腳 描述 功能 方向 Pin 1 VCC 正電源 1936 I Pin 8 DR 數(shù)據(jù)就緒輸出 O Pin 2 TX_EN 1 發(fā)射模式 0 接收模式 I Pin 9 MISO SPI 輸出 O Pin 3 TRX_CE 時能TXRX 區(qū) 別配置模式 I Pin10 MOSI SPI 輸入 I Pin 4 PWR Power down I Pin11 SCK SPI 時鐘 I Pin 5 uCLK 時鐘分頻輸出 O Pin12 CSN SPI 使能低有效 Pin 6 CD 載波檢測輸出 O Pin13 GND 電源地 Pin 7 AM 地址匹配輸出 O Pin14 GND 電源地 PTR8000 有 10 個 IO 口按照工作可分為 3 組工作模式如表 34 所示 表 34 PTR8000 的工作模式 PWR TRX_CE TX_ 工作模式 0 X X 掉電和 SPI 編程模式 1 0 X 待機(jī)和 SPI 編程模式 1 1 0 接收 1 1 1 發(fā)射 PTR8000 工作時必須遵守下面的時序如下表 35 所示 表 3PTR8000 模式切換時間 PTR8000 重要時序 最大值 PWR_DWN →ST_BY 模式 3us STBY→ TX 或 RX 模式 650us RX→ TX 550us TX→ RX 550us PTR8000 的 SPI 配置 PTR8000 的 RF 配置寄存器見下表 36 所示 表 36 PTR8000RF 配置寄存器說明 參數(shù) 位寬 說明 CH_NO 9 同 HFREQ_PLL 一起設(shè)置中心頻率 HFREQ_PLL 1 設(shè)置 PLL 在 433或 868915MHZ 模式 0 器件工作在 433MHZ頻段 1 器件工作在 868915MHZ 頻段 PA_PWR 2 輸 出 功 率 00 10dBm01 2dBm10 6dBm11 10dBm RX_RED_PWR 1 降低接受模式電流消耗至 16mA0 正常模式 1 低壓模式 AUTO_RWTRAN 1 重發(fā)數(shù)據(jù)如果 TX 寄存器的 TRX_CE和 TX_EN 被設(shè)置為高 0 補充法術(shù)金額 1 重發(fā)數(shù)據(jù)包 RX_AWF 3 RX 地址寬度 001 1 字節(jié) RX 地址寬度 100 4 字節(jié) RX 地址寬度 TX_AWF 3 TX 地址寬度 001 1 字節(jié) TX 地址寬度 100 4 字節(jié) TX 地址寬度 RX_PW 6 RX 接收有效數(shù)據(jù)寬度 000001 1 字節(jié) RX 有效數(shù)據(jù)寬度 000010 2 字節(jié) RX 有效數(shù)據(jù)寬度100000 32 字節(jié) RX 有效數(shù)據(jù)寬度 TX_PW 6 TX 有效數(shù)據(jù)寬度 000001 1字節(jié) TX 有效數(shù)據(jù)寬度 000010 2 字節(jié) TX 有效數(shù)據(jù)寬度 100000 32 字節(jié) TX 有效數(shù)據(jù)寬度 RX_ADDRESS 32 RX 地址使用字節(jié)依賴于 RX_AFW UP_CLK_FREQ 1 輸出時 鐘頻率 00 4MHz01 2MHz10 1MHz11 500MHz UP_CLK_EN 3 輸出時鐘使能 0 沒有外部時鐘 1 1 外部時鐘信號使能 XOF 1 晶體振蕩器頻率 001 16 MHz CRC_EN 1 CRC 校驗允許 0 不允許 1 允許 CRC_MODE 3 CRC 模式 08 位 CRC 校驗位 1 16 位 CRC 校驗位 PTR8000 的發(fā)射接收模式 1 發(fā)射模式 1 當(dāng)單片機(jī)有數(shù)據(jù)需要發(fā)往規(guī)定節(jié)點時接收節(jié)點的地址和有效數(shù)據(jù)通過 SPI接口傳送給 PTR8000 應(yīng)用協(xié)議或單片機(jī)設(shè)置接口速度 2 單片機(jī)設(shè)置 TRX_CETX_EN 為高電平來啟動傳輸 3PTR8000 自動上電數(shù)據(jù)包完成加前導(dǎo)碼和 CRC 校驗碼并發(fā)送 4如果 AUTO_PWTRAN被置為高電平 PTR8000將連續(xù)地發(fā)送數(shù)據(jù)包直到 TRX_CE被設(shè)置為低電平 PTR8000 發(fā)射數(shù)據(jù)的時序圖如圖 3所示圖 3 PTR8000 發(fā)射模式時序圖 圖 3 PTR8000 接收模式時序圖 32 基于 PTR8000 的無線收發(fā)電路的設(shè)計 由于本單片機(jī)不具備 SPI接口所以要利用軟件模擬 SPI接口來實現(xiàn)單片機(jī)與PTR8000之間的通信由 PTR8000構(gòu)成的無線收發(fā)電路如下圖 3所 示 PTR8000的工作模式由單片機(jī)的 Pl5制 SPI通信由單片機(jī)的 P23P24腳模擬實現(xiàn) PTR8000的三個狀態(tài)輸出信號 DRAMCD分別與單片機(jī)的 P32連其中 AMSlll7一低壓差三端電壓調(diào)節(jié)器它的三端分別為輸入端 IN 調(diào)整端 ADJ 和輸出端 OUT 它的輸出電壓用兩個電阻 RlR2 就可以任意地設(shè)置在 125V138V 范圍內(nèi)的任何值如圖 3所示 圖 3 AM1117 輸出電壓設(shè)置圖圖 310 由 PTR8000 構(gòu)成的無線收發(fā)電路 圖 31 系統(tǒng)主站電路圖 41 數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計 土壤水分檢測電路的設(shè)計 TDR3 土壤水分傳感器可測量土壤水分的體積百分比是一款高精度高靈敏度的測量土壤水分的傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單安裝容易使用方便等特點 TDR3 土壤水分傳感器的技術(shù)參數(shù)如表 41 所示 m3 m3 Θ v 量程 m3 m3 0100 額定輸出 mA 420 輸出信號 V 025 精度 m3 m3 177。畢業(yè)設(shè)計說明書 無線遙控節(jié)水灌溉自動控制系統(tǒng)的設(shè)計 SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 畢業(yè)設(shè)計說明書 無線遙控節(jié)水灌溉自動控制系統(tǒng)的設(shè)計 學(xué) 院 電氣與電子工程學(xué)院 專 業(yè) 電子信息工程 學(xué)生姓名 杜含笑 學(xué) 號 0712201701 指導(dǎo)教師 王金麗 2021 年 6 月 摘 要 本文在充分調(diào)研了國內(nèi)外節(jié)水 灌溉狀況的基礎(chǔ)上研究和分析無線節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)的控制原理并重點論述了無線節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計在硬件設(shè)計方面本文根據(jù)儀器的精度實時性和成本要求選擇了合適的元器件并以模塊化的設(shè)計思路將儀器硬件分成幾個模塊進(jìn)行分別的設(shè)計各個模塊調(diào)試成功后再合成一個完整的系統(tǒng)從而保證了硬件的質(zhì)量和便于維修調(diào)試在軟件設(shè)計方面按照儀器預(yù)定完成的功能根據(jù)硬件電路的設(shè)計以模塊化的設(shè)計方法完成單片機(jī)的初始化模擬信號采樣信號處理實時顯示驅(qū)動無線發(fā)射接收以及 PC 機(jī)端的界面設(shè)計串口通信設(shè)計等無線節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)的工作方式采用命令應(yīng) 答方式主站下達(dá)采集數(shù)據(jù)指令子站對主站發(fā)出的地址信息進(jìn)行處理若與本機(jī)地址相符則執(zhí)行命令采集端將 TDR3土壤水分傳感器 CHTW02溫濕度傳感器等采集的作物生長的環(huán)境參數(shù)土壤水分空氣濕度和溫度等經(jīng) AD 轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送到子站單片機(jī)子站單片機(jī)對采集過來的信號進(jìn)行編碼并對編碼信號加起始位和校驗碼構(gòu)成傳輸?shù)臄?shù)據(jù)禎禎信號通過無線射頻收發(fā)芯片 PTR8000 按照一定的協(xié)議進(jìn)行打包加入字頭和 CRC 循環(huán)冗余校驗將作物生長的環(huán)境參數(shù)土壤水分空氣濕度和溫度等發(fā)送到主站主站的接收天線接收載波信號經(jīng)濾波電路消噪后通過無線射頻收 發(fā)芯片 PTR8000 解調(diào)再由主站單片機(jī)解碼解碼后的信號經(jīng) PC 機(jī)存入數(shù)據(jù)庫同時根據(jù)軟件設(shè)計的灌溉預(yù)報模塊和灌溉控制模塊決策出作物需水量情況并經(jīng)過驅(qū)動電路控制電磁閥的開閉和電磁閥打開的時間 關(guān)鍵詞無線數(shù)據(jù)傳輸節(jié)水灌溉數(shù)據(jù)采集 PTR8000 單片機(jī)Abstract In the respect of hardware design according to the precision time and the cost of the detector we select the appropriate chips and divide the whole hardware system into several modules to design respectively following the theory of module design When each module is adjusted successfully we bine them into a plete entity to ensure the high quality of hardware and makes it easy to test and maintain In the respect of software according to the predicted function of this detector and the design of the hardware circuit the software is specified as follows initialization for MCU and system chips sampling analog signals signal process real time display and serial port munication on MCU and program interface design serial port munication ete The control system works in the way of mand responsethe master station gives the order to collect datathe substation processes the address information from the master and carries the order out if the address fits the local address Environmental parameters of growing planta soil moistureair hum