第21卷 第2期韶关大学学报(自然科学版)Vol121 No12 2000年4月Journal of Shaoguan University(Natural Science)Apr12000
多路数据采集与处理
陆 英, 郝宁生
(韶关大学机电系,广东韶关 512003)
摘要:本文介绍了基于8031单片机的多路数据采集和处理系统,以及在大棚温度、湿度控制管理系统中
的应用。
给出了部分系统硬件框图和部分主要的软件流程图。
关键词:单片机;温度;湿度;数据采集
中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1007-5348(2000)02-0066-05
随着现代农业的发展,在农业生产中利用大棚种植农作物已比较普遍,对大棚的自动化管理已是现代农业的发展趋势。
在大棚生产中,需要根据当时的温度和湿度来决定是否需要进行喷灌、遮阴、通风等管理。
然而在传统生产中存在以下问题:(1)在农作物播种和移载期不能满足对温度和湿度进行严格控制的要求,导致出苗不齐、生长缓慢,严重时甚至会造成死亡。
(2)只能根据经验来管理生产,不利于农作物的生长。
因此,迫切需要一种适合大棚生产要求的自动控制装置。
作者针对这一问题,设计了一套单片机数据采集与处理系统。
1 微机控制系统的硬件设计
在生产管理中,不仅要求根据不同的作物作不同的控制,而且还需要根据各种作物的不同生长期所需的温度、湿度设置不同的控制参数,同时要能显示设定值和实际测量值,以便核对和更改。
当控制系统工作正常而机构出现故障时,就有可能造成实测参数超出设定值的范围而无法进行有效控制。
此时,必须要报警。
根据这一设计思想,设计了图1所示的计算机控制系统。
该系统采用了8031单片机作为控制、计算核心,2764作为程序存贮器,扩展一片8155作输出,同时扩展6264作为数据存贮器,A/D转换选用0809,键盘和显示部分用Intel公司为8位微处理器设计的通用键盘/显示器接口芯片8279,设计有20个键可供使用,8位数码管进行显示。
2 数据采集系统
本系统对8路模拟量进行采集,其中四路为温度,另四路为湿度。
主要考虑到:(1)当大棚比较大时,增加测量点,减少测量误差;(2)为以后大棚向种植、养禽、孵化多用大棚发展打下基础。
8路温度、湿度经变送放大后,送0809进行A/D转换。
我们采用的数据采集方式:依次对每一路的数据采样8次,然后进行平均值滤波,以消除随机干扰造
收稿日期:1998-07-07
作者简介:陆英(1965-),女,江苏海门人,韶关大学机电系副教授,主要从事电子技术和单片机的开发研究。
郝宁生(1963-),男,黑龙江牡丹江人,韶关大学机电系工程师,主要从事电子技术和单片机的开发研究。
图1 硬件电路设计框图
成的误差,提高采样的准确度。
再将结果送数据存贮器6264保存。
每次采样的间隔时间为20ms 。
温度测量控制的前置放大电路的设计:
传感器采用T -X 系列线性PTC 热敏电阻,它是由硅的化合物组成,其工作温度范围为-55℃～+300℃。
它的线性度和互换性都比较好,调整十分方便。
用这种热敏电阻构成的测量电路如图2,R 1是热敏电阻,D 1为齐纳二极管,调节R 5使电压跟随器A 1输出215V 的工作电压。
由R 6、R 7、R t 及R 8组成测量电桥,其输出接A 2差动放大器,经放大后输出。
该电路的输出电压为0～5V ,输出灵
图2 温度前置放大电路
敏度为50mV/℃,直接与计算机A/D 接口。
湿度测量:采用MC -2型电容式湿度传感器,见图3所示。
它由二个时基电路组成。
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第一个时基电路IC1组成多谐振荡器,由R 1、R 2、C 1提供20ms 的脉冲来触发第二个时基电路。
第二个时基电路是一个可变脉宽发生器,其脉宽取决于湿敏元件的电容值的大小。
电源电压取215V 是为了保证MC -2工作电压不超过1V ,脉冲宽度信号由9脚输出,我们用的是经R 5、C 3滤波后的直流电压。
它的测量范围为5～95%RH ,灵敏度为图3 湿度转换变送电路2mV/%RH 。
3 系统软件的设计
由于温度和湿度的变化是很慢的,因此系
统软件采用扫描方式编程,主程序包括系统的
初始化、数据的采集与处理、输出的控制等。
由于篇幅有限,在此只给出主程序的流程图
(见图4)。
对于键盘的管理,我们采用调用键
盘扫描和键盘处理子程序实现。
键盘处理子程序:我们使用了可编程接口
芯片8279,它能通过编程完成键盘输入和显
示控制两种功能。
其键盘部分提供一种扫描工
作方式,可与64个按键的矩阵键盘连接,能
对键盘不断扫描,自动消除抖动,自动识别按
下的键并给出键值,把键值存贮在先入先出(FIFO )RAM 内,能对双键或N 键同时按下实行保护,其显示部分为发光二极管、荧光管等,可显示多达16个字符或数字。
8279的初始化程序如下:
MOV
DPTR ,#7FFFH ;指向8279命令口
MOV
A ,#0DFH MOVX
@DPTR ,A ;清除FIFORAM 和显示RAM MOV
A ,#00H MOVX
@DPTR ,A ;左端输入,编码扫描,2键连锁MOV
A ,#40H MOVX
@DPTR ,A ;读FIFO RAM MOV
A ,#0A0H MOVX @DPTR ,A ;允许写显示RAM 本系统键盘处理与显示子程度设计思想:能设定各路的最大和最小值。
设定最大值时,先按下最大值显示功能键和通道号,显示该路的最大值,再根据需要决定是否更改原来的值,若要更改则按更改功能键,然后输入新的设定值。
用同样的方法,可设定最小值。
也可以只显示最大和最小值,要查看下一通道或上一通道的值,只须按通道号加一或减一功能键即可。
系统平时只显示某一路的实际测量值,当工作人员想要了解其它各路的实测数据时,按下实测值功能键和通道号即可查阅,同样的也可以查看下一通道或上一通道的实测数据。
程序流程图见图5。
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图4 主程序流程图
系统的输出:系统的输出为开关量,8031的P1口作8路数据超出最大值报警;8155的B 口作8路数据超出最小值报警。
用声光发出报警信号。
8155的A 口输出控制信号,经过MC1413驱动执行机构。
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多路数据采集与处理
图5 键盘程序流程图
5 结论
本系统主要是针对我校生物系实验室大棚
的控制进行设计的,测量温度在0～100℃之
间。
湿度在5～95%RH 之间。
实际上,由于
系统A/D 转换采用0809芯片,8031又有多个
备用I/O 口。
因此,只要在软件上稍作修改,
可以实现一台控制器对多个大棚的群控,或者
对于种植与养禽两用大棚,可以同时实现大棚
养禽及孵化机的单片机自动控制。
参考文献:
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[2]方佩敏1新编传感器原理、应用、电路详解[M ]1北
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[3]范赣军1单片微型计算机控制技术[M ]1
大连:大连
海事大学出版社,1996.
Acquisition and Process of Multipass Data
L U Ying , HAO Ning -sheng
(Department of Mechanical and Electric Engineering ,Shaoguan University ,Shaoguan 512003)Abstract :The paper introduces multipass data acquisition and process system by single chip microcomputer 8031,its application in temperature and humidity control system 1The hard 2ware and software diagrams of control system are given out 1
K ey w ords :single chip microcomputer ;temperature ;humidity ;data acquisition 1
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