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一種高性能便攜式PIC單片機濕度檢測儀的研制

更新時間: 2019-03-22
閱讀量:2191

摘要:介紹了一種高性能便攜式PIC單片機濕度檢測儀的研制,詳細闡明了有關(guān)的工作原理和關(guān)鍵技術(shù)。本測試儀充分應(yīng)用PIC單片機自身的軟硬件資源,具有智能化,小型便攜、可編程等優(yōu)點,在農(nóng)業(yè)、水文系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測、氣象等許多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞: PIC單片機 濕度測試儀 土壤含水量

適時準確地測量周圍環(huán)境的濕度和土壤含水量在國民經(jīng)濟發(fā)展的許多領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用,如在農(nóng)業(yè)上為了科學地對土壤進行管理,需要經(jīng)常測試土壤含水量;在水利工程中,如水文站、堤壩上也需經(jīng)常測試土壤含水量,此外,土壤濕度測量在環(huán)保、氣象、國防施工中更是不可缺少的測量項目。如何使這種繁瑣的測量以及相關(guān)數(shù)據(jù)處理實現(xiàn)自動化,成為人們急需解決的重要課題。 

本文介紹一種高性能、便攜式、可編程的由PIC16C74單片機為主構(gòu)成的濕度測試儀,詳細闡明了該儀器的工作原理、基本功能框圖、關(guān)鍵技術(shù)以及相應(yīng)的工作軟件流程。 1儀器基本原理及功能框圖  

本儀器的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示,芯片選用價格低廉,性能優(yōu)良的PIC16C74單片機,充分利用其提供的軟硬件資源,配以相應(yīng)的外圍電路完成土壤含水量檢測。主要組成部分包括:濕度傳感器,PIC單片機,外存儲器(E2PROM),觸摸式鍵盤,液晶顯示屏(LCD),電池電源通斷控制電路,以及向計算機傳送數(shù)據(jù)的通訊接口電路等部分。傳感器選用的是一種專利產(chǎn)品,其作用是直接將探測頭插入待測土壤中,將土壤濕度轉(zhuǎn)化成相應(yīng)模擬電壓,電壓范圍在0~1.2V,該模擬電壓經(jīng)運算放大器放大到0~5V范圍內(nèi)的電壓后,送到PIC16C74的I/O口,單片機內(nèi)有8個通道的A/D變換器,選一個口作為模擬電壓輸入通道,然后轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓值,按電壓-含水量公式,經(jīng)過單片機運算,得出實際的土壤含水量值,送入外部擴展存儲器儲存,以備傳輸和處理之用,同時送入液晶顯示屏實時顯示。

本儀器設(shè)定每批數(shù)據(jù)由16字節(jié)組成,外存儲器容量為64K字節(jié),所以外加存儲器最大存儲容量可達512批。為了對測量數(shù)據(jù)進行進一步處理,需要把各測試點的大量數(shù)據(jù)送往計算機,為完成數(shù)據(jù)傳輸,我們選用RS232標準接口方式,器件選用MAX202作為接口器件,數(shù)據(jù)通過I/O接口送入計算機,再由它進行進一步處理,繪出測試曲線、圖表,然后進行分析、打印和存檔。 <br />由于儀器體積小,按鍵選用觸摸開關(guān),能夠完成電源控制(ON),測量(MEASURE),前翻頁(UP),后翻頁(DN),清除(CLEAR),認可(ACK)等功能,可使用戶靈活操作。電源采用9V標準電池供電,并由專門的電源控制電路控制電源通斷,由PIC64C74單片機監(jiān)測電池供電情況,電壓在正常工作范圍時,液晶屏顯示"H",低于所定標準電壓時,顯示"L",表明需要換電池。 <br />由于我們研制的測試儀采用了高性能單片機芯片,可利用的軟硬件資源豐富,需要的外圍器件較少,具有很強的功能,并且功耗低,應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。

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