畢業設計-基于at89c51單片機的灌溉系統設計-資料下載頁

　　

【正文】 號總難免受到這樣那樣的隨機干擾，它們來自被測信號源、傳感器、外界干擾等，從而使 A/D 送入單片機的數據中存在誤差，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則變化而無法預測，但測量次數足夠多時，其總體服從統計規律，大多數隨機誤差服從正態分布。為了克服隨機干擾引起的誤差，硬件上可采用濾波技術 。軟件上可按照統計規律采用數字濾波方法來抑制有效信號中的干 擾成分，消除誤差。本系統即采用數字濾波法。 數字濾波無需硬件，它是用軟件算法來實現的，只要適當改變軟件濾波程序的運行參數，就能方便的改變其濾波特性，實時性很強。常用的數字濾波算法有 :限幅濾波法、中位值濾波法、算術平均濾波法、去極值平均濾波法、移動平均濾波法、加權平均濾波法、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定引起的誤碼等脈沖干擾，對變化比較緩慢的被測參數采用此法能收到良好的濾波效果。因本系統的被測黑龍江工程學院本科生畢業設計 27 參數土壤濕度為緩慢變化參數，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 :對被測參數連續采樣 N 次(一般 N 為奇數 )，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采樣 11 次， ADTURNO 為片內 RAM 的 21H 地址單元，是采樣值放入內存的首地址，濾波結果放入片內 RAM 的 37H 地址單元，即 LINEADRO 地址。 程序清單 : MAOPAO: MOV Rl, ADTURNO MOV R5, OAH CLR OOH FILTER: MOV 3CH, @R1 INC Rl MOV A, @R1 CLR C SUBB A, 3CH JNC NEXT MOV A, @Rl MOV @R1, 3CH DEC R1 MOV @Rl, A INC Rl SETB OOH NEXT: DJNZ R5, FILTER JB OOH, MAOPAO MOV LINEADRO, 26H RET （流程圖如圖 ） 坐標變換 在微機化測控系統中，經 A/D 轉換器接口送入微機的數據，是對被測量進行測量得到的原始數據。這些原始數據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 數據。例如當被測溫度為 1000 C，經熱電偶轉換成熱電勢，再經放大和A/D 轉換得到的數字是 10，這個 A/D 轉換結果 10 雖然與 1000C 溫度是對應的，但數字上并不是相等的。因此，不能當作溫度值去顯示或打印，必須把 A/D 轉換結果 10 變換黑龍江工程學院本科生畢業設計 28 成供顯示或打印的溫度值 100，這個變換就 數字顯示的標度變換。 圖 數字濾波程序流程圖 在該系統中，濕度傳感器和 A/D 相連，川 D轉換器和單片機相連，其中不包括任何非線性的數字化測量通道，因此被測量的值 N‘與 A/D 轉換結果 D，存 在如圖 所示線性關系。 圖 在該系統中，土壤濕度測量范圍 0100%對應的輸出電壓范圍為 05V,ADC0809 為 8開 始置初始位取前一個數取后一個數后數 前數前數送后數單元后數送前數單元（ R 5 ） 1 = 0 ？標志位 00 H = 1 ？取值結束置采樣值NYN黑龍江工程學院本科生畢業設計 29 位 A./D轉換器，轉換輸出的數碼為 0255。即根據上面公式， DL=0lD H =255， NL=0, NH=100. TURN: SETB OD3H CLR OD4H。選則第一組寄存器 CLR C MOV A, LINEADR MOV B, 20 MUL AB CLR OD2H 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 黑龍江工程學院本科生畢業設計 30 MOV R2, A MOV A, R3 RLC A LOOP3:DJNZ R1,ADIN MOV A,R3 JB , LOOP4 MOV A, R2 RLC A 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轉換 計算機所能識別和處理的是二進制數，在進行標度變換后的結果都是用二進制數進行計算 和存儲的，而在輸入 /輸出系統中，按照人們的習慣均采用十進制數比較直觀一些。在計算機中十進制數常采用 BCD 碼 (即用四位二進制數代表單片機控制的節水灌溉系統的研究一位十進制數 )表示，這樣采樣得到的數據才可以以十進制的形式輸出顯示。本系統將二進制數轉換成 BCD 數的方法是將其除以 10”次冪，即得相應位數，最后的黑龍江工程學院本科生畢業設計 31 余數為個位數。程序如下 : BCDTURN: MOV SHOWADR+3, 00H‘因濕度值只能小于 100，故千位數為 0 MOV B, 100 MOV A, HUMID DIV AB MOV SHOWADR+2,A‘將百位數送 SHOWADR+2 顯示地址 MOV A, 10 XCH A, B DIV AB MOV SHOWADR+1,A‘將十位數送 SHOWADR+1 顯示地址 MOV SHOWADR, B‘將個位數送 SHOWADR 顯示地址 RET LED動態顯示程序 根據 LED動態顯示系統電路 , 8155控制口的地址為 7FF8H, POA口地址為 7FF9H , PC口地址為 7FFBH，片內顯示緩沖區為 SHOWADRSHOWADR+3 (40H43H)，共 4 個單元對應4個數碼管。程序中先取 SHOWADRI3中的數，對應選中最左邊的數碼管，其余類推。由于 LED 為共陰極接法，并有反相驅動，字型表 TAB 中有效的字型碼為 : 表 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 0 C0H 3FH 9 90H 6FH 1 F9H 06H A 88H 77H 2 A4H 5BH B 83H 7CH 3 B0H 4FH C C6H 39H 4 99H 66H D A1H 5EH 5 92H 6DH E 86H 79H 6 82H 7DH F 84H 71H 7 F8H 07H 空白 FFH 00H 8 80H 7FH P 8CH 73H 程序清單如下 : MOV DPTR, 7FF8H。指向 89C51 控制口 MOV A, 4DH。設置 89C51 工作方式字 MOVX @DPTR, A。設 A口、 C 口 均為輸出 SHOW: CLR OD3H 黑龍江工程學院本科生畢業設計 32 SETB OD4H 。選中寄存器 2 組 MOV R4, OFFH SHOWSTART: MOV R0, SHOWADR+3 。指向緩沖區末單元 MOV R1, 4。顯示 4位 LED SHOWLED: MOV R6, 20H MOV R7, 00H DIR 1:MOV A, 00H MOV DPTR, 7FFBH MOVX @DPTR, A MOV A,@R0 MOV DPTR, TAB MOV A, @A+DPTR MOV DPTR, 7FF9H MOVX @DPTR,A MOV A,R6 MOV DPTR, 7FFBH MOVX @DPTR,A HERE:DJNZ R7,HERE DEC RO CLR C MOV A,R6 RRC A MOV R6,A JNZ DIR1 DJNZ R1,SHOWLED DJNZ R4,SHOWSTART CLR 0D4H TAB:DB OCOH, OF9H, OA4H, OBOH DB 99H, 92H, 82H, OF8H DB 80H, 90H, 88H, 83H DB OC6H, OA1H, 86H, 8EH 黑龍江工程學院本科生畢業設計 33 RET 本章小結 軟件設計是本系統的重點，它直接影響到系統的整體性能。本章詳細講述了控制軟件的功能和設計。首先介紹軟件的功能，然后從總體上敘述軟件的結構構成，接著較為詳細的描述了系統中幾個關鍵模塊 如鍵盤及顯示模塊以及采樣模塊等 的實現方案 ，并總結出相應的子程序流程圖與程序清單。 圖 LED數碼管動態顯示流程圖 顯示程序開始89 C 51 初始化顯示緩沖區末地址 R 0數碼管個數 R 1 ， 位選字 R 6字形碼送 89 C 51 A 口 ， 位選字送89 C 51 C 口顯示延時指向下一個顯示單元 （ R 0 ） 14 位數碼管是否顯示完 ？（ R 6 ） 左移一位 ， 指向下一位NY黑龍江工程學院本科生畢業設計 34 結 論 本 系統主要根據目前節水灌溉技術的發展趨勢和國內實際的應用特點和要求，采用了自動化的結 構形式，實現對土壤濕度的自動檢測和控制。 系統以單片機 AT89C51 為核心部件，單片機系統完成對土壤濕度信號的采集、處理、顯示等功能 。用 Proteus 軟件繪制電路原理圖 。利用 MCS51匯編語言編制 ,運行程序該系統的主要特點是 : (1)適用性強，用戶只需對界面參數進行設置并啟動系統正常運行便可滿足不同作物對土壤濕度的要求，實現對土壤濕度的實時監控，下位機也可脫離上位機單獨工作。 (2)可對作物進行適時、適量灌水，不僅有利于作物的生長發育，而且避免了水資源的浪費，起到了高產節水的作用。 (3)將 模糊智能控制技術引入對土壤濕度的分析和處理中，模糊控制決策無需建立被控對象的數學模型，系統的魯棒性強，適合對非線性、時變、滯后系統的控制，對灌溉系統采用模糊控制非常適合。具體 采用雙輸入單輸出的模糊控制方法，使控制系統更具科學性。 (4)系統成本低廉，操作非常簡單，可擴展性強，只要稍加改變，即