電阻式糧食水分測定儀的設(shè)計(jì)
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LCD采用T6963C控制器的128×64點(diǎn)陣模塊，它可同時(shí)顯示測量品種水稻、玉米、大豆、小麥，然后通過鍵盤確定具體的測試對象，在每個(gè)測試子菜單下顯示測量值、測量次數(shù)、平均值、標(biāo)定值設(shè)定密碼等選項(xiàng)，只有當(dāng)操作者的輸入密碼與系統(tǒng)給定的密碼相同時(shí)，才能進(jìn)行標(biāo)定值的設(shè)定，一般情況下，這些值是不能隨意修改的。
溫度傳感器采用DALLAS公司的單總線器件DS18820，用于補(bǔ)償環(huán)境溫度對糧食內(nèi)部水分的影響，環(huán)境溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，省去了溫度傳感器的放大處理等環(huán)節(jié)，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量。同時(shí)它只占用單片機(jī)的一個(gè)端口，節(jié)約了系統(tǒng)的硬件資源，因此具有較高的性價(jià)比。
鍵盤電路由模式鍵、加鍵、減鍵、確認(rèn)鍵、退出鍵、測試鍵、平均鍵、清除鍵、停止鍵、修正鍵等組成，用于實(shí)現(xiàn)測量品種的選擇、參數(shù)的設(shè)定與修改、測試與數(shù)據(jù)處理等工作。
電機(jī)驅(qū)動電路由繼電器驅(qū)動芯片ULN2003和+5 V DC繼電器組成，測試開始時(shí)，單片機(jī)發(fā)出控制信號，由電機(jī)帶動取樣器使樣品壓結(jié)實(shí)，保持壓力恒定，以獲取比較一致的電阻取樣值，當(dāng)一個(gè)樣品測試完成后，使取樣器復(fù)位，準(zhǔn)備下次測量。
單片機(jī)通過RS 232串行通信接口實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的通信，把測量數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算機(jī)中，以進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理，同時(shí)也可進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，實(shí)現(xiàn)在線測量。信號調(diào)理電路采用555芯片構(gòu)成的非重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)觸發(fā)電路，為提高響應(yīng)速度，555芯片采用CMOS工藝的7555型號。具體的信號調(diào)理電路如圖2所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/195678.htm
為消除電容由于長期工作所產(chǎn)生的變化誤差，測量采用電阻比值法，即在測量時(shí)首先對標(biāo)準(zhǔn)的精密參考電阻和電容構(gòu)成的電路進(jìn)行測量，測出它的脈沖寬度：
Tp1=Rref*C*ln 3 (1)
再通過導(dǎo)通電阻為1 Ω的電子開關(guān)MAX4624切換到測量輸入電阻的狀態(tài)，測出它的脈沖寬度：
Tp2=Rin*C*ln 3 (2)
式(1)和(2)相除就得到輸入電阻和脈寬的關(guān)系：
Rin=Tp2*R ref／Tp1 (3)
一般情況下測量電阻和參考電阻都是兆歐級的，因此，由電子開關(guān)引入的測量誤差可以忽略。
電子開關(guān)和觸發(fā)信號都由單片機(jī)控制。脈寬的測量由單片機(jī)的外中斷和定時(shí)中斷來完成，由于單片機(jī)的外部中斷INT0和INT1均為負(fù)跳沿觸發(fā)中斷，因此在555的輸出端加一級反相器，INT0中斷采樣輸出信號的上跳沿，然后再經(jīng)過一級反相器，INT1采樣輸出信號的下跳沿。兩者采樣的時(shí)間差就是脈沖寬度。時(shí)間差的計(jì)算可由單片機(jī)的定時(shí)中斷來實(shí)現(xiàn)，在INT0的中斷程序里開啟定時(shí)中斷，在INT1的中斷程序里關(guān)閉定時(shí)中斷。信號的采樣波形如圖3所示。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
軟件部分包括主程序、人機(jī)界面和數(shù)據(jù)的測量與處理部分。主程序負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)與控制工作，通過調(diào)用不同的模塊完成相應(yīng)的工作。本測定儀以每個(gè)品種10次隨機(jī)采樣的算術(shù)平均值作為測量結(jié)果，有效地提高了測量的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。主程序的流程圖如圖4所示。
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