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1、多层土壤湿度检测 西安工业大学 梁文宏,目 录,项目应用背景,添加文本 添加文本 添加文本 添加文本 添加文本 添加文本,控制系统设计,系统框图,控制系统设计,DC5V、DC24V,太阳能供电,2G芯片,DTU数据传输,土壤水分传感器,超声波测试法,三大 系统,土壤水分传感器,传感器,技术参数： .测量原理：FDR频域法 .单 位：% .量 程：0100% .探针长度：5.5cm .探针直径：3mm .测量精度：3% .工作温度范围：-4085 .工作电压：724V .工作电流：2535mA，典型值28mA .输出信号： 电压型05V DC 电流型020mA .测量稳定时间：2秒 .测量区域：
2、以中央探针为中心，围绕中央探针的直径为7cm、高为7cm的圆柱体,太阳能供电系统图片,现场,太阳能供电系统实物,太阳能供电系统,简易 接线图,控制系统图片,现场,控制系统,太阳能,控制系统,太阳能,单片机 PIC18F4585,复位按钮 PIC18F4585,电源芯片 LT1086-3.3V,编程口 RJ45,通讯口 MAX232C,连接插座 4-5.08,电源模块 7805,采集控制流程,太阳能,开始,初始化,按键扫描,传感器采集,液晶显示,通讯中断,均值滤波算法,双字节进制转换,标尺变换,标尺变换,首字节判断,校验值判断,命令判断,采集控制系统,太阳能,下位机发送代码 FD 14 00 0
3、0 02 23 01 22 01 25 02 11 00 00 00 02 08 40 01 24 01 25 01 26 12 43 FD 起始字 14 字节数 00 00 站号 十六进制 02 23 1路湿度 0 x0223= 2*0 x100+2*0 x10+0 x03=547 547/100=5.47% 01 22 2路湿度 （计算过程同上）0 x0122=2.90% 01 25 3路湿度 （计算过程同上）0 x0125=2.93% 02 11 4路湿度 （计算过程同上）0 x0211=5.29% 00 00 (无用) 00 02 (无用) 08 40 (无用) 01 24 (无用)
4、01 25 (无用) 00 26 (校验) 12 43 站的短地址(无用),谢谢观看！,谢谢聆听！,END,复习内容,AD采样 DA输出 DI输入 DO输出,一、集中采样式,类型：分时采样型；同步采样型 分时采样型特点： 多路公用一个和，电路简单；成本低； 依次采集 同步采样型特点： 多路同时被采样；保持电路的泄放会产生误差。,AD 采样,多路分时采集分时输入结构图,AD 采样,多路同步采集分时输入结构图,AD 采样,二、分散采集式,特点：没有模拟多路切换器； 各自和；随机或顺序进入计算机,相当采集电路,图213分散采集式模拟输入通道结构,AD 采样,2-1-2 传感器的选用,一、对传感器的主
5、要技术要求： 1、实现物理量到电信号的转换，满足量程需求。 2、精度满足要求，速度满足要求。 3、满足环境要求。 4、满足可靠性和可维护性要求。 5、满足性能价格比要求。,二、可供选用的传感器类型,1、大信号输出传感器 2、数字式输出传感器 3、集成式传感器 4、光纤传感器 其他:BCD码输出、专用特制等。,1、大信号输出传感器,要求：与A/D相配套的大信号输出传感器； 特性： A.把放大电路与传感器做成一体，使传感器能直接输出05 V、010 V或02.5 V要求的信号电压； 把传感器与相应的变送器电路做成一体，构成能输出420 mA直流标准信号的变送器。 可省去小信号放大环节。,大信号输出
6、传感器应用图,图2-1-4 大信号输出传感器的使用,对于大电流输出，只要经过简单I/V转换即可变为大信号电压输出。 对于大信号电压可以经A/D转换，也可以经V/F转换送入微机，但后者响应速度较慢。,2、数字式输出传感器,1.构成： 采用频率敏感效应器件构成，也可以是由敏感参数R、L、C构成的振荡器，或模拟电压输入经V/F转换等。 2.特性： 数字量传感器一般都是输出频率参量，具有测量精度高、抗干扰能力强、便于远距离传送等优点。 传感器输出如果满足TTL电平标准，就可以直接接入计算机的I/O口或中断入口。如果传感器输出不是TTL电平，则须经电平转换或放大整形。 下页图2-1-5所示，频率量及开关
7、量输出的传感器还具有信号调理较为简单的优点。 3.用途：非快速测量时选用。,2-1-4 采样电路的参数设计和选择,一、A/D转换器的选择 1、 A/D转换器位数的确定 2 、A/D的转换速度 3、根据环境选择A/D：温度、功耗、可靠性等； 4、选择A/D转换的输出状态： 并行、串行输出，二进制、BCD码输出，时钟等,A/D转换器的选择,提高转换速度的措施： 减少通道数，最好用分散采集方式N=1; 减少截频系数C,增大去混淆低通滤波器陡度； 选用转换时间短的A/D芯片 选用直接读取存储器的技术（DMA）,2-1-5 模拟输入通道的误差分配和综合设计,设计时要已知:精度要求;温度条件;通道数;信号特征. 在确定了通道结构后,根据总精度要求分配各环节的精度要求. 一般传感器和信号放大电路的误差比例最大. 元件选择的要求其精度是系统精度的10倍.,
