#《單片機原理和應(yīng)用》自動節(jié)水灌溉系統(tǒng)

1、ZHEJIANG NORMAL UNIVERSITY數(shù)理與信息工程學院單片機原理及應(yīng)用期末課程設(shè)計題目基于單片機的自動節(jié)水灌溉系統(tǒng)專業(yè):班級:計算機07X班姓名:XXX學號:05191137指導老師：成績:(此文是期末課程設(shè)計的格式母版，正文無參考價值)(2009.6 )目錄第1節(jié)引言 31.1節(jié)水灌溉系統(tǒng)概述 31.2本設(shè)計任務(wù)和主要內(nèi)容 4第2節(jié)系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計52.1單片機控制系統(tǒng)原理 52.2單片機主機系統(tǒng)電路 5時鐘電路 6222復位電路 6223數(shù)據(jù)存儲器的擴展電路 62.3數(shù)據(jù)采集處理電路 72.4 LED顯示系統(tǒng)電路 82.5 超限報警電路 10第3節(jié)系統(tǒng)軟件設(shè)計 113.

2、1系統(tǒng)主程序設(shè)計 113.2采樣子程序設(shè)計 123.3數(shù)據(jù)處理 133.3. 1數(shù)字濾波技術(shù) 13標度變換 153. 3. 3 BCD 轉(zhuǎn)換 183. 4 LED動態(tài)顯示程序 18第4節(jié)結(jié)束語 21參考文獻 22基于單片機的自動節(jié)水灌溉系統(tǒng)（黑體三號，居中）數(shù)理與信息工程學院 06計算機專升本XX指導教師：余水寶第1節(jié)引言（黑體小三，居中，以下同）（要求：正文行距1822磅，若有公式，請用 WOR公式編輯器，以下同）自動控制節(jié)水灌溉技術(shù)的高低代表著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展狀況，灌溉系統(tǒng)自動化水平較低是制約我國高效農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要原因。單片機控制的滴灌節(jié)水灌溉系統(tǒng)，該系 統(tǒng)可對不同土壤的濕度進行監(jiān)控，并按

3、照作物對土壤濕度的要求進行適時、 適量灌水， 其核心是單片機和PC機構(gòu)成的控制部分，主要對土壤濕度與灌水量之間的關(guān)系、灌 溉控制技術(shù)及設(shè)備系統(tǒng)的硬件、軟件編程各個部分進行實現(xiàn)。單片機控制部分采用AT89C51單片機為核心，主要由土壤濕度傳感器，信號處理 電路，顯示電路，輸出控制電路，故障報警電路等組成，軟件選用匯編語言編程。單 片機可將土壤濕度傳感器檢測到的土壤濕度模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，顯示于LED顯示器上。該系統(tǒng)靈活性強，易于操作，可靠性高，將會有更廣闊的開發(fā)前景。1.1節(jié)水灌溉系統(tǒng)概述（黑體四號，段前段后空 0.5行，以下同）生命之起源，水為必要條件，沒有了水，地球上的生命將會枯竭隨著21世

4、紀的到來，能源危機將接踵而至。比能源危機更可怕的是，作為 人類生命之源的水的短缺到了前所未有的程度，這一狀況還將隨著時間的推移和 社會的發(fā)展繼續(xù)惡化。水資源危機已成為全球性的突出問題，利用科技手段緩解這一 危機，將是人類主要的出路。農(nóng)業(yè)是人類社會最古老的行業(yè)，是各行各業(yè)的基礎(chǔ)，也是人類頓以生存的最 重要的行業(yè)。農(nóng)業(yè)的發(fā)展從長遠來看很重要，一是水的問題，二是科技的問題。 農(nóng)業(yè)的根本出路在科技，在教育。由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變，由粗放經(jīng)營向 集約經(jīng)營轉(zhuǎn)變，必須要求農(nóng)業(yè)科技有一個大的發(fā)展，進行一次新的農(nóng)業(yè)技術(shù)革命。 農(nóng)業(yè)與工業(yè)、交通等行業(yè)相比仍然比較落后，農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)尤其落后。灌溉系統(tǒng) 自動化水平

5、較低是制約我國高效農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要原因。傳統(tǒng)的灌溉模式自動化程 度極低，基本上屬粗放的人工操作，即便對于給定的量，在操作中也無法進行有 效的控制，為了提高灌溉效率，縮短勞動時間和節(jié)約水資源，必須發(fā)展節(jié)水灌溉 控制技術(shù)?，F(xiàn)代智能型控制器是進行灌溉系統(tǒng)田間管理的有效手段和工具，它可提高操 作準確性，有利于灌溉過程的科學管理，降低對操作者本身素質(zhì)的要求。除了能 大大減少勞動量，更重要的是它能準確、定時、定量、高效地給作物自動補充水 分，以提高產(chǎn)量、質(zhì)量，節(jié)水、節(jié)能。現(xiàn)代灌溉控制器的研究使用在我國農(nóng)、林、及園藝為數(shù)不多，與發(fā)達國家相 比，有較大的差距，還基本停留在人工操作上，即使有些地方搞了一些灌溉工程

6、 的自動化控制系統(tǒng)，也是根據(jù)經(jīng)驗法來確定每天灌溉次數(shù)和每次灌溉量，如果灌 溉量與作物實際需水量相比太少，便不能有效的促進作物健康成長；而灌溉量太 多，肥水流失，又會造成資源浪費，同時傳統(tǒng)的灌溉法還需要相關(guān)專家的實時觀 察并經(jīng)驗指導生產(chǎn)，勞動生產(chǎn)率低，這也不能與現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)向優(yōu)化、高效化方向 發(fā)展要求同步。隨著計算機技術(shù)和傳感器技術(shù)的迅猛發(fā)展，計算機和傳感器的價格日益降 低，可靠性日益提高，用信息技術(shù)改造農(nóng)業(yè)不僅是可能的而且是必要的。用高新 技術(shù)改造農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，實施節(jié)水灌溉已成為我國農(nóng)業(yè)乃至國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展帶戰(zhàn)略 性的根本大事。本文旨在設(shè)計一套能對作物生長的土壤濕度進行自動監(jiān)控的系 統(tǒng)，它能對作物進

7、行適時、適量的灌水，起到高效灌溉，節(jié)水、節(jié)能的作用。1.2本設(shè)計任務(wù)和主要內(nèi)容（黑體四號，段前段后空0.5行，以下同）本論文主要研究單片機控制的滴灌節(jié)水灌溉系統(tǒng)，分別對土壤濕度與灌水量之間的關(guān)系、灌溉控制技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)備的軟、硬件各個部分進行了研究。主要內(nèi)容如下： 根據(jù)滴灌技術(shù)的特點，進行節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)的整體研究與設(shè)計。 針對土壤濕度難以用精確的數(shù)學模型描述的特點，采用模糊控制理論，對這 一理論進行了深入的研究，重點研究雙輸入單輸出的模糊控制方式。 LED顯示土壤濕度值，在灌水期間以倒計時的方式顯示灌水剩余時間。 當土壤濕度值低于設(shè)定的最低值時，系統(tǒng)可自動報警若有公式，請用 WORD公式編輯器

8、，示例如下：限流電阻確定如下：（1-1）Vd 3VR = T = 5mA = 0.6K Q第1節(jié)的公式編號依此為（1-1）,（1-2）.（1- n）第2節(jié)的公式編號依此為（2-1）,（2-2）.（2- n）第2節(jié)系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計（黑體小三居中，另起一頁）（本節(jié)最好有方案比較）2.1組成框圖（黑體四號，段前段后空 0.5行，以下同）圖2-1 電子鐘系統(tǒng)原理框圖（宋體5號，以下同）2. 2單片機主機系統(tǒng)電路AT89C5仲片機是51系列單片機的一個成員，是8051單片機的簡化版。內(nèi)部自 帶2K字節(jié)可編程FLASH存儲器的低電壓、高性能COM八位微處理器，與Intel MCS-51 系列單片機的指

9、令和輸出管腳相兼容。由于將多功能八位CPU和閃速存儲器結(jié)合在單 個芯片中，因此，AT89C205構(gòu)成的單片機系統(tǒng)是具有結(jié)構(gòu)最簡單、造價最低廉、效 率最高的微控制系統(tǒng)，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。時鐘電路（宋體小四加黑，段前段后空 0.5行，以下同）單片機的時鐘信號用來提供單片機片內(nèi)各種微操作的時間基準，時鐘信號通 常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩和外部振蕩。MCS-51單片機內(nèi)部有一個用于 構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳 XTALI和XTAL2分別是此放大電器的輸 入端和輸出端，由于采用內(nèi)部方式時，電路簡單，所得的時鐘信號比較穩(wěn)定

10、，實 際使用中常采用這種方式，如圖2-2所示在其外接晶體振蕩器（簡稱晶振）或陶 瓷諧振器就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式，片內(nèi)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(gòu)成一個自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。圖2-2中外接晶體以及電容C2和C1構(gòu)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 oRESET復位電路（宋體小四加黑，段前段后空 0.5行，以下同）為了初始化單片機內(nèi)部的某些特殊功能寄存器，必須采用復位的方式，復位 后可使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開始正常工作。 單片機的復位是靠外電路來實現(xiàn)的，在正常運行情

11、況下，只要RST引腳上出現(xiàn)兩個機器周期時間以上的高電平，即可引起系統(tǒng)復位，但如果RST引腳上持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)。復位后系統(tǒng)將輸入/輸出（1/0）端口寄存器置為FFH堆棧指針SP置為07H, SBUF內(nèi)置為不定值，其余的寄存器全部 清0,內(nèi)部RAM的狀態(tài)不受復位的影響，在系統(tǒng)上電時 RAM的內(nèi)容是不定的。復位操作有兩種情況，即上電復位和手動（開關(guān)）復位。本系統(tǒng)采用上電復位萬式。 圖2-2中R9和Cl組成上電復位電路，其值 R取為1KQ, C取為1pF.223數(shù)據(jù)存儲器的擴展電路（宋體小四加黑，段前段后空 0.5行，以下同）AT89C51單片機外接數(shù)據(jù)RAM寸，P2 口輸出存儲

12、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(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)總線使用，此處地址鎖存器選用74LS373實際電路圖連接如圖2-4所示。圖2-4 數(shù)據(jù)存儲器的擴展電路（宋體5號，以下同）:E：OCLb 2D 泊3P rib小62.3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，可同時對8路0-5V的輸入模擬電壓信號分時進 行采集轉(zhuǎn)換，本系統(tǒng)只用到INO和INI兩路輸入通道。ADC0809轉(zhuǎn)換器的分辨 率為8位，最大不可調(diào)誤差小于士

13、 1LSB采用單一 +5V供電，功耗為15mW, 不必進行零點和滿度調(diào)整。由于 ADC0809專換器的輸出數(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。A/D轉(zhuǎn)換器需外部控制啟動轉(zhuǎn)換信號方能進行轉(zhuǎn)換，這一啟動 轉(zhuǎn)換信號可由CPUS供，不同型號的A/D轉(zhuǎn)換器，對啟動轉(zhuǎn)換信號的要求也不 同，分脈沖啟動和電平啟動兩種，ADC0809采用脈沖啟動轉(zhuǎn)換，只需給 A/D轉(zhuǎn) 換器的啟動控制轉(zhuǎn)換的輸入引腳（START）上，加入正脈沖信號，即啟動 A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換開始后，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端 （EOC）信號變低，轉(zhuǎn)換結(jié) 束時，EOC返回高電平

14、，以通知主機讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量，這個信號可以作 為A/D轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)信號供查詢，也可以用作中斷請求信號。Jz匚.I圖2-5數(shù)據(jù)采集處理電路（宋體5號，以下同）HM時hlhlHM.HkhJrJKKwrz忙怛并d .- .1IR2fa打 2JK-L3J2-a討242-7如事DUCASXf-A2.MXEMAiri LUC K 4-J.31c I 2 -J J- i N本系統(tǒng)中ADC080% AT89C51單片機的接口如圖2-5所示，采用等待延時方式。 ADC0809勺時鐘頻率范圍要求在 10-1280kHz , AT89C51單片機的ALE腳的頻率是單 片機時鐘頻率的1/6，因此當單片機的時鐘頻率

15、采用 6MHz,ADC0809輸入時鐘頻率即 為CLK=1MH,發(fā)生啟動脈沖后需延時100US才可讀取A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。如圖2-5連接方式，ADC080啲8位數(shù)據(jù)輸出引腳可直接與數(shù)據(jù)總線相連，地址 譯碼引腳A, B, C分別與74LS373的A, B, C相連，以選通INO- IN7中的一個通道。 AT89C51 的 p 2.6作為片選信號，在啟動 AM轉(zhuǎn)換時，由單片機的寫信號 WR和p2.。 控制ADC勺地址鎖存和轉(zhuǎn)換啟動。 由于ALE與START連在一起，因此ADC0809在鎖存 通道地址的同時也啟動轉(zhuǎn)換，在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時，用單片機的讀信號RD和p2.。引腳一級或非門產(chǎn)生的正脈沖作為 OE信

16、號，用以打開三態(tài)輸出鎖存器。2. 4 LED顯示系統(tǒng)電路微機化測控系統(tǒng)中常用的測量數(shù)據(jù)的顯示器有發(fā)光二極管顯示器（簡稱LED或數(shù) 碼管）和液晶顯示器（簡稱LCD）。這兩種顯示器都具有線路簡單、耗電少、成本低、 壽命長等優(yōu)點，本系統(tǒng)輸出結(jié)果選用4個LED顯示。數(shù)碼管有共陰共陽之分，本系統(tǒng) 采用8段共陰型LED其原理圖如圖2-6所示，每位數(shù)碼管內(nèi)部有8個發(fā)光二極管， 公共端由8個發(fā)光二極管的陰極并接而成，正常顯示時公共端接低電平（GND）,各發(fā)光二極管是否點亮取決于a-dp各引腳上是否是咼電平。LED數(shù)碼管的外形結(jié)構(gòu)如圖2-6，外部有10個引腳，其中3, 8腳為公共端也稱 位選端，其余8個引腳稱為

17、段選端，當要使某一位數(shù)碼管顯示某一數(shù)字 （0-9中的一 個）必須在這個數(shù)碼管的段選端加上與數(shù)字顯示數(shù)字對應(yīng)的8位段選碼（也稱字形碼），在位選端加上低電平即可。由于系統(tǒng)要顯示的內(nèi)容比較簡單，顯示量不多，所以選用數(shù)碼管既方便又經(jīng)濟。LED有共陰極和共陽極兩種。如圖2-6所示。二極管的陰極連接在一起，通常此公共陰極接地，而共陽極則將發(fā)光二極管的陽 極連接在一起，接入+5V的電壓。一位顯示器由8個發(fā)光二極管組成，其中7個發(fā)光二極管構(gòu)成字型“ 8”的各個筆劃（段） 某段發(fā)光二極管施加一定的正向電壓時, 段LED不被損壞，需外加限流電阻ag,另一個小數(shù)點為dp發(fā)光二極管。當在 該段筆劃即亮；不加電壓則暗。

18、為了保護各° 已 com c dp0共陰極圖2-6LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)原理圖±共陽極* 鼻 *HKHHKKKH符號和引腳數(shù)碼管顯示器有兩種工作方式，即靜態(tài)顯示方式和動態(tài)掃描顯示方式。為節(jié)省端 口及降低功耗，本系統(tǒng)采用動態(tài)掃描顯示方式。動態(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。這種連接方式由于多位字段線連在一起， 因此，要想顯示不同的內(nèi)容，必然要采取輪流顯示的方式，即在某一瞬間，只讓其中 的某一位的字位線處于選通狀態(tài)，其它各位的字位線處于斷開狀態(tài)，同時字段線上輸

19、 出這一位相應(yīng)要顯示字符的字段碼。 在這一瞬時，只有這一位在顯示，其他幾位則暗。 在本系統(tǒng)中，字位線的選通與否是通過 PNP三極管的導通與截止來控制，即三極管 處于“開頭”狀態(tài)。因AT89C51單片機I/O 口資源有限，必須對其110 口進行擴展才能滿足實現(xiàn)系統(tǒng) 功能，如圖2-7所示為用8155擴展1/0 口的4個8位LED動態(tài)顯示器，顯示掃描由 程控實現(xiàn)，其中PA 口輸出字型碼，PC 口輸出位選信號即掃描信號，圖中片選線CE和AT89C51的P2.7 口相連，IO/ M選通輸入線與 P2.4 口相連，該系統(tǒng)中當 P2.7=0 且P2.4 =1時，選中8155芯片內(nèi)三個I/O 口。相應(yīng)的端口地

20、址分配如表 2-1:表2-18155端口地址分配（宋體5號）命令;狀態(tài)寄存器PA 口PB 口PC 口ift 口地址7FF8H7FF9H7FFAH7FFBH顯示電路2.5 超電路為了 緊急狀態(tài) 狀態(tài)下， 作人員不 以便及時 往需要有 能引起人 提起警覺 信號產(chǎn) 報警信號 三種類型：JlYl! :十 m ¥<2-7限報警AW-fcffl在某些 或反常 能使操 致忽視， 處理，往 某種更 們注意 的報警 生,這種 通常有 閃光報警、鳴音報警、語音報警，本系統(tǒng)采用簡單易行的聲光報警電路。如圖2-8所示報警電路，報警設(shè)備選用壓電式蜂鳴器，它約需要 10mA的驅(qū)動電 流，只需在其兩條引線上

21、加3 一 15V的直流電壓，即可產(chǎn)生3KHz左右的蜂鳴聲音， 圖中蜂鳴器的一端接在高電平+SV，另一端接Pl.0，在初態(tài)Pl.0始終輸出高電平1, 當需要報警時，程序?qū)ζ涠丝谇辶慵纯?，聲音的長短可用延時程序控制實現(xiàn)。 圖中接 入的發(fā)光二極管LED為超高線報警器，當P1.1端輸出為低電平“ 0”時，二極管導 通，燈亮發(fā)出報警信號。圖2-8報警電路第3節(jié)系統(tǒng)的軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件程序設(shè)計主要包括：主程序設(shè)計，采樣子程序設(shè)計，數(shù)據(jù)處理程序，顯示 子程序，串口通信程序等。各芯片地址編碼為:RAM6116: OFOOOH-OF7FFH81551/0 口 :7FF8H - 7FFDHADC0809: OBFF

22、8H-OBFFFH3. 1系統(tǒng)主程序設(shè)計ADTURNO EQU 21HADTURN1 EQU 2CHLINEADRO EQU 37H（主要程序應(yīng)有流程圖和必要的說明）;INO;IN1;1N0通道A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存放首址 通道A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)存放首址 采集數(shù)據(jù)經(jīng)濾波處理數(shù)據(jù)存LINEADR1 EQU 38HLINEADR EQU 39HHUMID EQU 3BHBCDADR EQU 3CHHUMADR EQU 3DHTIMEADR EQU 3EHT100US EQU 256-50放地址;INl采集數(shù)據(jù)經(jīng)濾波處理數(shù)據(jù)存放地址平均值存放地址標度變換后的濕度值存放地址 ;BCD 轉(zhuǎn)換后的濕度值存放地址 ;

23、上位機傳來的濕度值存放地址 ;上位機傳來的時間值存放地址; 延時參C100US EQU 3FHSHOWADR EQU 40H;顯示區(qū)數(shù)據(jù)存放首址ORG OOOOHSJMP STARTORG OOOBH定時器0中斷服務(wù)程序入口LJMP TOINTORG 0023H串行I/O中斷服務(wù)程序入口LJMP SERVEORG 0050HSTART: MOV SP, #50HMOV HUMADR, #OFFHSETB OD3H ;設(shè)置堆棧選中寄存器3SETS OD4HMOV R0, #HUMADRCLR OD3H ;選中寄存器0CLR OD4HMOV TMOD, #22H主程序初始化MOV TH1, #OF

24、3HMOV TLl, #OF3HMOV SCON, #50HMOV PCON, #80HMOV DPTR, #7FF8HMOV A, #4DHMOVX DPTR, ASETB TR1SETB EASETB ESRUN: LCALL AD調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換子程序LCALL MAOPA調(diào)用濾波子程序LCALL TURN調(diào)用濕度轉(zhuǎn)換子程序MOV A, HUMID將濕度值送往上位機MOV SBUF, ALCALL TWOSE（延時等待兩妙鐘LCALL BCDTUR調(diào)用BCD轉(zhuǎn)換子程序LCALL SHOW調(diào)用顯示子程序MOV A, HUMIDCJNE A, HUMADR, COMP檢測到的濕度值大于上位機送

25、來的濕度值時，則循環(huán)采樣，否則報警灌溉DONE: CLR P1.1LCALL ALARM調(diào)用報警延時子程序進行灌溉動作LCALL TIMEORL P1, #02HLCALL TENMIN灌水結(jié)束等待10分鐘Limp RUN;回到主程序COMP: JC DONELJMP RUNEND3. 2采樣子程序設(shè)計根據(jù)電路圖2-5，因EOC未接入單片機，故只能采用延時等待的方法來讀取一 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果，ADC0809勺INO和INl兩個地址分別是OBFF8H, OBFF9H, INGS道采集到 的11個數(shù)據(jù)放入以ADTURN片內(nèi)21H）為首址的一片數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)，IN1通道采集到的11 個數(shù)據(jù)放入以ADTUR

26、N片內(nèi)2CH）為首址的另一片數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)。程序清單：AD:MOV R0, #ADTURNOMOV R6, #OBHADLOOP: MOV DPTR, #OBFF8H啟動 INO通道 A/D 轉(zhuǎn)換GOON: MOVX DPTR, AMOV R7, #OAOH;延時等待轉(zhuǎn)換結(jié)束DLAY: NOPNOPNOPNOPNOPDJNZ R7, DLAYMOVX A, DPTRMOV R0, A;將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送入以ADTURNO首址的一片RAM內(nèi)INC RODJNZ R6, ADLOOPSJMP ADRET3.3數(shù)據(jù)處理數(shù)字濾波技術(shù)在單片機進行數(shù)據(jù)采集時，輸入信號總難免受到這樣那樣的隨機干擾，它們 來自被測信

27、號源、傳感器、外界干擾等，從而使 A/D送入單片機的數(shù)據(jù)中存在誤 差，這種因隨機千擾而引入的誤差為隨機誤差，其特點是在相同條件下測量同一 量時，其大小和符號作無規(guī)則變化而無法預測，但測量次數(shù)足夠多時，其總體服 從統(tǒng)計規(guī)律，大多數(shù)隨機誤差服從正態(tài)分布。為了克服隨機干擾引起的誤差，硬 件上可采用濾波技術(shù)；軟件上可按照統(tǒng)計規(guī)律采用數(shù)字濾波方法來抑制有效信號 中的干擾成分，消除誤差。本系統(tǒng)即采用數(shù)字濾波法。數(shù)字濾波無需硬件，它是用軟件算法來實現(xiàn)的，只要適當改變軟件濾波程序 的運行參數(shù)，就能方便的改變其濾波特性，實時性很強。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

28、、移動平均濾 波法、加權(quán)平均濾波法、低通濾波法、復合濾波法等。中位值濾波法能有效的克服偶然因素引起的波動或采樣器不穩(wěn)定引起的誤 碼等脈沖干擾，對變化比較緩慢的被測參數(shù)采用此法能收到良好的濾波效果。因 本系統(tǒng)的被測參數(shù)土壤濕度為緩慢變化參數(shù)，故采用中位值濾波算法。中位值濾波算法實際上是一種排序方法，其具體思路是：對被測參數(shù)連續(xù)采 樣N次（一般N為奇數(shù)），然后把N次采樣值按大小排列，取其中間值為本次采 樣值。本程序每次對土壤濕度連續(xù)采樣 11次，ADTURN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勺37H地址單元,即 LINEADR地址。程序清單：MAOP

29、AO: MOV Rl, #ADTURNOMOV R5, #OAHCLR OOHFILTER: MOV 3CH, R1INC RlMOV A, R1CLR CSUBB A, 3CHJNC NEXTMOV A, RlMOV R1,3CHDEC R1MOV Rl, AINC RlSETB OOHNEXT: DJNZ R5, FILTERJB OOH, MAOPAOMOV LINEADRO, 26HRET骨采樣值敢前一個數(shù)1 N磴后敕單元，后敷送前數(shù)單元買交換標志也切；(R5) -1=0?二 f ¥V標占位 00H=!?圖3-1數(shù)字濾波程序流程圖標度變換在微機化測控系統(tǒng)中，經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換器接

30、口送入微機的數(shù)據(jù)，是對被測量進行 測量得到的原始數(shù)據(jù)。這些原始數(shù)據(jù)送入微機后通常要先進行一定的處理，然后 才能輸出作為顯示器的顯示數(shù)據(jù)。例如當被測溫度為1000 C,經(jīng)熱電偶轉(zhuǎn)換成熱電勢，再經(jīng)放大和A/D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字是10,這個A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果10雖然與100 0C溫度是對應(yīng)的，但數(shù)字上并不是相等的。因此，不能當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,這個變換就是 數(shù)字顯示的標度變換。在該系統(tǒng)中，濕度傳感器和 A/D相連，川D轉(zhuǎn)換器和單片機相連，其中不包括任何非線性的數(shù)字化測量通道，因此被測量的值N '與A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果D,存在如圖3-2所示線性

31、關(guān)系DiDiL圖3-2 線性關(guān)系在該系統(tǒng)中，土壤濕度測量范圍 0100%寸應(yīng)的輸出電壓范圍為 A./D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)碼為 0255。即根據(jù)上面公式，NH=100.TURN: SETB OD3HCLR OD4H;選則第一組寄存器CLR CMOV A, LINEADRMOV B, #20MUL ABCLR OD2HMOV R7, BMOV R6, AMOV R5, #00HMOV R4, #33HLOOP1: MOV A, R7JNZ LOOP2MOV A, R6JNZ LOOP2MOV R7, #0MOV R6, #00-5V,ADC0809為 8 位DL=0lD H =255，NL=0,

32、SJMP$L00P2: CLR AMOV R2, AMOV R3, AMOV Rl, #16ADIN: CLR CMOV A, R6RLC AMOV R6, AMOV A, R7RLC AMOV R7, AMOV A, R2RLC AMOV R2, AMOV A, R3RLC ALOOP3:DJNZ R1,ADINMOV A,R3JB ACC.7, LOOP4MOV A, R2RLC AMOV R2,AMOV A, R3RLC ASUBB A,R5JC DONE1JNZ LOOP4MOV A,R2SUBB A,R4JC DONE1L00P4:M0V A,R6ADD A,#1MOV R6,AMO

33、V A,R7ADDC A,#0MOV R7,ADONE1: MOV HUMID,R6CLR 0D3HRET3.3.3 BCD 轉(zhuǎn)換計算機所能識別和處理的是二進制數(shù)，在進行標度變換后的結(jié)果都是用二進 制數(shù)進行計算和存儲的，而在輸入/輸出系統(tǒng)中，按照人們的習慣均采用十進制 數(shù)比較直觀一些。在計算機中十進制數(shù)常采用 BCD碼（即用四位二進制數(shù)代表 單片機控制的節(jié)水灌溉系統(tǒng)的研究 一位十進制數(shù)）表示，這樣采樣得到的數(shù)據(jù)才可以以十進制的形式輸出顯示。本 系統(tǒng)將二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成BCD數(shù)的方法是將其除以10”次幕，即得相應(yīng)位數(shù)，最 后的余數(shù)為個位數(shù)。程序如下：BCDTURN:MOV SHOWADR+3, #0

34、0H因濕度值只能小于 100,故千位數(shù)為0MOV B, #100MOV A, HUMIDDIV ABMOV SHOWADR+2,A'將百位數(shù)送SHOWADR顯示地址MOV A, #10XCH A, BDIV ABMOV SHOWADR+1,A'將十位數(shù)送SHOWADR顯示地址MOV SHOWADR, B'將個位數(shù)送SHOWADR示地址RET3.4 LED動態(tài)顯示程序根據(jù)LED動態(tài)顯示系統(tǒng)電路圖 2-7, 8155控制口的地址為7FF8H, POA口地址為7FF9H , PC 口地址為7FFBH片內(nèi)顯示緩沖區(qū)為SHOWADR-SHOWADR+3 （40H-，Hl）4個單元

35、對應(yīng)4個數(shù)碼管。程序中先取SHOWADR-I-中的數(shù)，對應(yīng)選中最左邊的數(shù)碼管，其余類推。由于LED為共陰極接法，并有反相驅(qū)動，字型表 TAB中有效的字型碼為：表3-1 LED顯示段碼字型共陽極段共陰極段字型共陽極段共陰極段0C0H3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHB83H7CH3B0H4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF84H71H:7F8H07H空白FFH00H880H7FHP8CH73H程序清單如下:MOV DPTR, #7FF8H指向 8155 控制口MOV A, #4DH設(shè)置8155工作方式字MOVX

36、DPTR,設(shè)A 口、C 口均為輸出SHOW:CLR OD3HSETB OD4H 選中寄存器2組MOV R4, #OFFHSHOWSTART: MOV R0, SHOWADR+3旨向緩沖區(qū)末單元MOV R1, #4;顯示 4 位 LEDSHOWLED: MOV R6, #20HMOV R7, #00HDIR 1: MOV A, #00HMOV DPTR, #7FFBHMOVX DPTR, AMOV A,R0MOV DPTR, #TABMOV A, A+DPTRMOV DPTR, #7FF9HMOVX DPTR,AMOV A,R6MOV DPTR,# 7FFBHMOVX DPTR,AHERE: DJNZ R7,HEREDEC ROCLR CMOV A,R6RRC AMOV R6,AJNZ DIR1DJNZ R1,SHOWLEDDJNZ R4,