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《基于单片机技术的灌溉控制系统的设计与实现.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、Vol17No2机械研究与应用第17卷第2期2004206MECHANICALRESEARCH&APPLICATION2004年6月X基于单片机技术的灌溉控制系统的设计与实现1122宫建华,徐志祥,袁虎成,张家桂(1.大连理工大学机械学院,辽宁大连116024;2.兰州陇润伟业科技有限公司,甘肃兰州730020)摘要:介绍一种基于单片机技术的灌溉控制系统的设计原理及软硬件结构,实现了用水远程监控、在线升级、费用管理及灌溉过程的自动化,为农业灌区提供了一种新的节水设备。关键字:单片机;IC卡;控制系统;在线升级;灌溉自动化中图分类号:TP273文献标
2、识码:A文章编号:1007-4414(2004)02-0066-021系统概况»当处于自动控制方式,系统可实现上位机远程控制和目前,我国在节水灌溉实时控制方面比较落后,斗渠一级IC卡用户对闸门的控制。其中上位机的控制方式主要有两没有合适的自动计量和监控设备,导致灌溉系统的末端水资种:开度控制:上位机下达放水闸或截止闸的目标开度值,系源浪费严重。借鉴国外的经验,以单片机为核心研究开发集统按照此开度值调整闸门高度至误差范围之内;按目标流量状态检测、数据采集、在线升级、控制和通信于一体的灌溉控控制:上位机下达放水闸的目标流量,系统根据此值对2个闸[1]门
3、进行反馈调节,使放水闸处的实际流量达到目标值。制系统来实现灌溉过程的自动化,就显得非常迫切和必要。2设计目标和功能介绍3硬件设计与构成系统主要应用在灌区的放水口,控制多个放水闸和截止作为一种工业控制器,在满足可靠性和实用性的同时,要闸。一个放水闸和一个截止闸示意图如图1所示。有很高的性价比,因而本系统以成熟技术为基础,兼顾先进性。系统以单片机为核心,由存储扩展、IC卡读写器、LCD液晶显示模块、通信接口模块、声光报警和执行部件等模块构成1个完整的控制系统,图2是系统的硬件组成框图。图1灌区用水示意图放水闸的升降直接影响灌溉流量的大小;截止闸的升降将
4、抬高或降低放水闸的前水位,从而间接影响通过放水闸流量的大小。本系统的设计目标是能够实现对闸门的远程操作和就地操作功能;具有流量、水位、卡号、卡上余额的汉字显示;电机过载报警和蓄电池电压动态监测和低电压报警指示功能;可与远程上位主机通信,实现远程的监控,具有良好的图2硬件组成框图人机接口和网络通信能力,有足够的精度和可靠性。3.1单片机及扩展电路系统调试和运行过程中,程序需要不断的改进和完善。单片机采用ATMEL公司的AT89C51,技术成熟、价格低,另外,本系统中带有多个水位和位移传感器。一旦传感器发[2]满足本系统的要求。AT89C51内部存储器
5、只有4K的ROM,生损坏或者特性产生迁移,在更换传感器的同时,要对传感器而本系统程序较大,故选用一片SST公司的flash存储器参数进行相应的更改。为满足系统软件升级和参数修改的要39SF512作为程序存储器。该存储器具有单一5v编程电压的求,降低维护成本,系统应具有在线升级的能力。[3]特点,容量为64K。具体电路见图3。系统设计采用电台组成无线通讯网络,通过MODEM来因系统的输入输出量较多,所以用1片8255扩展I/0口,实现电台与单片机之间的接口,该设备适合于山地无线电通其中A口与A/D转换器TLC0838连接完成A/D转换,TLC0838
6、讯,信号比较稳定,无线电波有一定的绕射能力,且对大气干是为8路A/D转换,前端可接运放LM324和分压电阻等扩大扰、雷电干扰和一般的工业干扰有较强的抵抗能力。输入范围,以采集类型不同的传感器信号和动态监测电源的系统的控制要求如下:电压信号;B口用于开关量的输入主要是手动实现控制方式¹通过面板开关可实现自动或者手动控制方式的选择。的选择;C口用于开关量的输出控制继电器的动作。º当处于手动控制方式,系统由人工控制闸门,实现放水闸和截止闸的开、关、停。X收稿日期:2003-07-22作者简介:宫建华(1977一),男,辽宁朝阳人,硕士研究生,主要从事智能
7、控制系统方面的研究工作。#66#第17卷第2期机械研究与应用Vol17No22004年6月MECHANICALRESEARCH&APPLICATION2004206在线升级的基本思想是利用本系统和上位机的通信线路,由上位机把更新后的程序传递给本系统;本系统在AT89C51片内的程序控制下,将存储在FLASH存储器39SF512中原有的用户程序和传感器参数刷新,此时39SF512作为数据存储器使用;系统复位,运行新的软件和参数重新工作。AT89C51片内存储器存放系统的引导程序,包括最基本的通信程序和写存储器39SF512的程序。它的功能是实现系统能
8、够从串口接收到程序的升级版本或者传感器参数,并将其写入存储器39SF512中。这部分程序大小不可超过AT89C51的最大存
