【正文】 數(shù)據(jù)采集 處理 電路 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(duì) 8 路 05V 的輸入模擬電壓信號(hào)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。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。 2 1MSB21ADD B24ADD A25ADD C23VREF(+)12VREF()16IN31IN42IN53IN64IN75START62 58EOC7OUTPUT ENABLE9CLOCK10VCC112 220GND132 7142 6152 8LSB172 4182 319IN228IN127IN026ALE22U2ADC0809123U4:A74LS32456U4:BTR2型土壤濕度傳感器UVcc +5D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A274LS32 圖 LED顯示電路 微機(jī)化測(cè)控系統(tǒng)中常用的測(cè)量數(shù)據(jù)的顯示器有發(fā)光二極管顯示器 (簡(jiǎn)稱 LED 或數(shù)碼管 )和液晶顯示器 (簡(jiǎn)稱 LCD)。數(shù)碼管有共陰共陽(yáng)之分，本系統(tǒng)采用 8 段共陰型 LED，每位數(shù)碼管內(nèi)部有 8個(gè)發(fā)光二極管，公共端由 8個(gè)發(fā)光二極管的陰極并接而成，正常顯示時(shí)公共端接低電平 (GND)，各發(fā)光二極管是否點(diǎn)亮取決于 adp各引腳上是否是高電平。 由于系統(tǒng)要顯示的內(nèi)容比較簡(jiǎn)單，顯示量不多，所以選用數(shù)碼管既方便又經(jīng)濟(jì)。 二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地，而共陽(yáng)極則將發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接在一起，接入 +5V 的電壓。當(dāng)在某段發(fā)光二極管施加一定的正向電壓時(shí)，該段筆劃即亮；不加電壓則暗。 數(shù)碼管顯示器有兩種工作方式，即靜態(tài)顯示方式和 動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。動(dòng)態(tài)掃描顯示方式需要解決多位 LED數(shù)碼管的“段控”和“位控”問題，本電路的通過 P1 口實(shí)現(xiàn)：而每一位的公共端，即 LED數(shù)碼管的“位控”，則由 P3 口控制。在這一瞬時(shí)，只有這一位在顯示，其他幾位則暗。 因 AT89C51 單片機(jī) I/O 口資源有限，必須對(duì)其 Il0 口進(jìn)行擴(kuò)展才能滿足實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，如圖 7所示為用 8155 擴(kuò)展 1/0 口的 4個(gè) 8位 LED 動(dòng)態(tài)顯示器，顯示掃描由程控實(shí)現(xiàn)，其中 PA 口輸出字型碼， PC 口輸出位選信號(hào)即掃描信號(hào)，圖中片選線 CE 和 AT89C51的 口相連， IO/ M 選通輸入線與 口相連，該系統(tǒng)中當(dāng) =0 且 =1 時(shí)，選中 8155 芯片內(nèi)三個(gè) I/O口。電磁離合器是一種能在運(yùn)動(dòng)中及負(fù)載下對(duì)各種機(jī)械的主動(dòng)軸和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的從動(dòng)軸實(shí)現(xiàn)迅速聯(lián)結(jié)、分離、制動(dòng)或?qū)膭?dòng)軸的輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向進(jìn)行調(diào)節(jié)的自動(dòng)電磁元件，其應(yīng)用十分廣泛。電磁離合器工作過程分為啟動(dòng)、本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 力矩上升和離合器斷開過程。 帶有速度負(fù)反饋的電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的主要缺點(diǎn)是：在空載或輕載 (小于 lO％ 額定轉(zhuǎn)矩 )時(shí)，由于反饋不足，會(huì)造成失控現(xiàn)象；在調(diào)速時(shí)，隨著轉(zhuǎn)速降低，離合器的輸出功率和效率也相應(yīng)地按比例下降。為適應(yīng)低速運(yùn)轉(zhuǎn)的需要，在采用電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)作主驅(qū)動(dòng)中往往再配裝一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)作為低速電機(jī)使用。異步電機(jī)作為原動(dòng)機(jī)使用，當(dāng)它旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)離合器的電 樞一起旋轉(zhuǎn)，電氣控制裝置是提供滑差離合器勵(lì)磁線圈勵(lì)磁電流的裝置。它包括電樞、磁極和勵(lì)磁線圈三部分。主動(dòng)部分和從動(dòng)部分在機(jī)械上無任何聯(lián)系。此時(shí)若電樞被鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)拖著旋轉(zhuǎn)，那么它便切割磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，于是從動(dòng)部分的磁極便跟著主動(dòng)部分電樞一起旋轉(zhuǎn)，前者的轉(zhuǎn)速低于后者，因?yàn)橹挥挟?dāng)電樞與磁場(chǎng)存在著相對(duì) 運(yùn)動(dòng)時(shí)，電樞才能切割磁力線，磁極隨電樞旋轉(zhuǎn)的原理與普通異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子跟著定子繞組的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的原理沒有本質(zhì)區(qū)別，所不同的是：異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由定子繞組中的三相交流電產(chǎn)生，而電磁滑差離合器的磁場(chǎng)則由勵(lì)磁線圈中的直流電流產(chǎn)生，并由于電樞旋轉(zhuǎn)才起到旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用 。首先 ，對(duì)本系統(tǒng)硬件部分先進(jìn)行了總體概述并選擇出單片機(jī)型號(hào)，除單片機(jī)的最小系統(tǒng)外，將其它需設(shè)計(jì)的電路歸為輸入與輸出通道的設(shè)計(jì)。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 第 4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)主要包括 :主程序設(shè)計(jì)，采樣子程序設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)處理程序，顯示子程序，串口通信程序等。INO 通道 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存放首址 ADTURN1 EQU 2CH 。1N0 采集數(shù)據(jù)經(jīng)濾波處理數(shù)據(jù)存 放地址 LINEADR1 EQU 38H 。平均值存放地址 HUMID EQU 3BH 。BCD 轉(zhuǎn)換后的濕度值存放地址 HUMADR EQU 3DH 。上位機(jī)傳來的時(shí)間值存放地址 T100US EQU 25650 。顯示區(qū)數(shù)據(jù)存放首址 ORG OOOOH SJMP START ORG OOOBH 。串行 I/O中斷服務(wù)程序入口 Limp SERVE ORG 0050H START: MOV SP, 50H 。選中寄存器 3 SETS OD4H MOV R0, HUMADR CLR OD3H 。主程序初始化 MOV TH1, OF3H MOV TLl, OF3H MOV SCON, 50H MOV PCON, 80H MOV DPTR, 7FF8H MOV A, 4DH MOVX DPTR, A SETB TR1 SETB EA SETB ES RUN: LCALL AD。調(diào)用濾波子程序 LCALL TURN。將濕度值 送往上位機(jī) MOV SBUF, A LCALL TWOSEC。調(diào)用 BCD轉(zhuǎn)換子程序 LCALL SHOW。 檢測(cè)到的濕度值大于上位機(jī)送來 的濕度值時(shí)，則循環(huán)采樣，否則報(bào) 警灌溉 DONE: CLR LCALL ALARM。灌水結(jié)束等待 10分鐘 Limp RUN。 程序清單 : AD: MOV R0, ADTURNO MOV R6, OBH ADLOOP: MOV DPTR, OBFF8H。 延時(shí)等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 DLAY: NOP NOP NOP NOP 開 始初始化設(shè)定值輸入采樣濕度值送單片機(jī)土壤濕度是否達(dá)到預(yù)設(shè)值滴灌停止灌溉噴灌當(dāng)前濕度值YN本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 NOP DJNZ R7, DLAY MOVX A, DPTR MOV R0, A。為了克服隨機(jī)干擾引起的誤差，硬件上可采用濾波技術(shù) 。本系統(tǒng)即采用數(shù)字濾波法。常用的數(shù)字濾 波算法有 :限幅濾波法、中位值濾波法、算術(shù)平均濾波法、去極值平均濾波法、移動(dòng)平均濾波法、加權(quán)平均濾波法、低通濾波法、復(fù)合濾波法等。因本系統(tǒng)的被測(cè)參數(shù)土壤濕度為緩慢變化參數(shù)，故采用中位值濾波算法。 本程序每次對(duì)土壤濕度連續(xù)采樣 11 次， ADTURNO 為片內(nèi) RAM 的 21H 地址單元，是采樣值放入內(nèi)存的首地址，濾波結(jié)果放入片內(nèi) RAM 的 37H 地址單元，即 LINEADRO 地址。這些原始數(shù)據(jù)送入微機(jī)后通常要先進(jìn)行一定的處理，然后才能輸出作為顯示器的顯示數(shù)據(jù)。因此，不 能當(dāng)作溫度值去顯示或打印，必須把 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 10 變換成供顯示或打印的溫度值 100，這個(gè)變換就 數(shù)字顯示的標(biāo)度變換。 圖 在該系統(tǒng)中，土壤濕度測(cè)量范圍 0100%對(duì)應(yīng)的輸出電壓范圍為 05V,ADC0809 為 8位 A./D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換輸出的 數(shù)碼為 0255。選則第一組寄存器 CLR C MOV A, LINEADR MOV B, 20 MUL AB CLR OD2H 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 MOV R7, B MOV R6, A MOV R5, 00H MOV R4, 33H LOOP1: MOV A, R7 JNZ LOOP2 MOV A, R6 JNZ LOOP2 MOV R7, 0 MOV R6, 0 SJMP$ LOOP2: CLR A MOV R2, A MOV R3, A MOV Rl, 16 ADIN: CLR C MOV A, R6 RLC A MOV R6, A MOV A, R7 RLC A MOV R7, A MOV A, R2 RLC A MOV R2, A MOV A, R3 RLC A LOOP3:DJNZ R1,ADIN MOV A,R3 JB , LOOP4 MOV A, R2 RLC A 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 MOV R2,A MOV A, R3 RLC A SUBB A,R5 JC DONE1 JNZ LOOP4 MOV A,R2 SUBB A,R4 JC DONE1 LOOP4:MOV A,R6 ADD A,1 MOV R6,A MOV A,R7 ADDC A,0 MOV R7,A DONE1: MOV HUMID,R6 CLR 0D3H RET BCD轉(zhuǎn)換 計(jì)算機(jī)所能識(shí)別和處理的是二進(jìn)制數(shù)，在進(jìn)行標(biāo)度變換后的結(jié)果都是用二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行計(jì)算和存儲(chǔ)的，而在輸入 /輸出系統(tǒng)中，按照人們的習(xí)慣均采用十進(jìn)制數(shù)比較直觀一些。本系統(tǒng)將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成 BCD 數(shù)的方法是將其除以 10”次冪，即得相應(yīng)位數(shù)，最后的余數(shù)為個(gè)位數(shù)。程序中先取 SHOWADRI3中的數(shù)，對(duì)應(yīng)選中最左邊的數(shù)碼管，其余類推。指向 8155 控制口 MOV A, 4DH。設(shè) A口、 C 口均為輸出 SHOW: CLR OD3H SETB OD4H 。指向緩沖區(qū)末單元 MOV R1, 4。本章詳細(xì)講述了控制軟件的功能和設(shè)計(jì)。 顯示程序開始89 C 51 初始化顯示緩沖區(qū)末地址 R 0數(shù)碼管個(gè)數(shù) R 1 ， 位選字 R 6字形碼送 89 C 51 A 口 ， 位選字送89 C 51 C 口顯示延時(shí)指向下一個(gè)顯示單元 （ R 0 ） 14 位數(shù)碼管是否顯示完 ？（ R 6 ） 左移一位 ， 指向下一位NY本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 圖 LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示流程圖 結(jié) 論 本 系統(tǒng)主要根據(jù)目前節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和國(guó)內(nèi)實(shí)際的應(yīng)用特點(diǎn)和要求，采用了自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤濕度的自動(dòng)檢測(cè)和控制。用 Proteus 軟件繪制電路原理圖 。 (2)可對(duì)作物進(jìn)行適時(shí)、適量灌水，不僅有利于作物的生長(zhǎng)發(fā)育，而且避免了水資源的浪費(fèi)，起到了高產(chǎn)節(jié)水的作用。具體 采用雙 輸入單輸出的模糊控制方法，使控制系統(tǒng)更具科學(xué)性。 本系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義： (1)本系統(tǒng)只對(duì)灌溉中水的因素實(shí)行監(jiān)控，而未涉及肥的問題，應(yīng)將水 肥結(jié)合起來進(jìn)行灌溉，對(duì)作物生長(zhǎng)效果會(huì)更好。 (3)被測(cè)土壤濕度只是進(jìn)行了兩點(diǎn)測(cè)試，如果能進(jìn)行多點(diǎn)檢測(cè)