多路数据采集与处理

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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