王志海

摘 要：本文敘述了一種多參數(shù)綜合測(cè)控方法，即應(yīng)用ATmega128單片機(jī)通過(guò)傳感器技術(shù)，對(duì)植物的葉層溫濕度、冠層溫度、植物生長(zhǎng)環(huán)境的土壤溫度、土壤水分、風(fēng)速、光照度以及大氣和葉層的二氧化碳濃度進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理和分析。

關(guān)鍵詞：ATmega128 多參數(shù) 綜合測(cè)控

本文介紹應(yīng)用ATmega128單片機(jī)，根據(jù)多參數(shù)綜合測(cè)控系統(tǒng)的控制需求，進(jìn)行軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠、操作方便，較好地滿足了農(nóng)業(yè)多參數(shù)綜合測(cè)控系統(tǒng)的需要。

一、系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)

嵌入式多參數(shù)綜合測(cè)控系統(tǒng)采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法，軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序、八路葉層溫濕度采集程序、冠層溫度采集程序、風(fēng)速采集程序、AD轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)程序和RS-485通信程序。

二、主程序

系統(tǒng)主程序主要完成系統(tǒng)的初始化，通過(guò)各功能程序?qū)€(gè)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)串行通信的方式控制液晶顯示，同時(shí)對(duì)外接按鍵進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)按鍵控制來(lái)查看液晶顯示的各個(gè)傳感器采集的數(shù)據(jù)。

本系統(tǒng)的總線通信采用RS-485接口。由于系統(tǒng)具有總線通信的功能，因此每一節(jié)點(diǎn)都應(yīng)該有自己的地址，當(dāng)本系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，液晶顯示器上提示設(shè)置節(jié)點(diǎn)地址。如果在規(guī)定的時(shí)間沒(méi)有設(shè)置地址，系統(tǒng)將采用系統(tǒng)上次使用的地址作為節(jié)點(diǎn)地址，當(dāng)設(shè)置節(jié)點(diǎn)完成后，單擊確定后系統(tǒng)自動(dòng)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)地址，同時(shí)把地址存入EEPROM中，以防止系統(tǒng)非法斷電后節(jié)點(diǎn)地址丟失。

主程序流程圖，如圖1所示。

三、八路葉層溫濕度采集程序

八路葉層溫濕度采集程序主要完成八路葉層溫濕度的采集和處理。通過(guò)單片機(jī)控制CD4051八路模擬開(kāi)關(guān)，分別選通每一路葉層溫濕度傳感，并通過(guò)單片機(jī)分別讀取每一路的葉層溫濕度傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)，并對(duì)采集的溫濕度進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理。

四、冠層溫度采集程序

冠層溫度采集程序主要完成冠層溫度的采集和處理。通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部集成的SPI同步串行通信功能與紅外測(cè)溫傳感器進(jìn)行通信，當(dāng)單片機(jī)PB7=0時(shí)，紅外測(cè)溫傳感器開(kāi)始測(cè)溫，并對(duì)測(cè)量的冠層溫度通過(guò)ISP通信發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行求和校驗(yàn)，校驗(yàn)成功的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，便計(jì)算出實(shí)際的冠層溫度。

五、風(fēng)速采集程序

風(fēng)速采集程序主要完成植物生長(zhǎng)環(huán)境的風(fēng)速的采集和處理。本系統(tǒng)采用單片機(jī)的定時(shí)器功能和計(jì)數(shù)器功能對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行采集，通過(guò)T0定時(shí)器進(jìn)行定時(shí)中斷，當(dāng)定時(shí)到1s時(shí)關(guān)閉定時(shí)中斷，同時(shí)計(jì)數(shù)器也關(guān)閉技術(shù)。此時(shí)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值為1s定時(shí)中的計(jì)數(shù)值，也就是輸出脈沖的頻率，通過(guò)公式就可以計(jì)算出實(shí)際風(fēng)速。

六、AD轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)程序

由于光照度、土壤溫度和濕度、大氣和葉層二氧化碳傳感器輸出是0～5V的模擬量，系統(tǒng)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)量傳送給單片機(jī)，并把測(cè)量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為傳感器測(cè)量的實(shí)際數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單處理。

七、RS-485通信程序

RS-485通信程序主要完成系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)與主站總線通信功能。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在開(kāi)機(jī)時(shí)會(huì)給主站發(fā)送該節(jié)點(diǎn)的地址并進(jìn)入等待接收狀態(tài)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)接收到主站發(fā)送的數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)；當(dāng)確認(rèn)接收的數(shù)據(jù)正確后，對(duì)應(yīng)接收數(shù)據(jù)中的地址與該節(jié)點(diǎn)的地址是否相等，如果節(jié)點(diǎn)地址相等則把該節(jié)點(diǎn)測(cè)量的多個(gè)參數(shù)及時(shí)間打包，通過(guò)RS-485通信方式發(fā)送給主站。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙其國(guó).我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中的若干問(wèn)題[J].土壤學(xué)報(bào)，1997（34）.