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：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 00 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) 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.,