基于MCS-5单片机的向日葵生长测量仪设计论文.doc

摘 要 控制环境植物生产系统中,营养液栽培系统由于具有多变量、非线性、大滞后、不确定性等问题,难以建立精确的数学模型,因而使得传统控制策略难以获得满意的控制效果,从而导致其控制自动化水平相对落后。根据模糊控制理论及其在复杂的非线性控制系统具有良好应用效果的事实今天，那些不会打理花园的人再也不用为自己花园中的植物枯萎而担忧了。一种新型的植物生长传感器已在美国面世。 这种传感器体积小巧，把它插在花盆里或花园中24小时，它便可以全面地收集与植物生长有关的数据，包括光照、温度、湿度、土壤的排水性等。这种传感器顶端带有USB接口，可直接将收集到的数据传输至计算机。用户可通过Easybloom的专用网站对该数据进行分析，数据库中包含了5000多种植物的相关信息，可以准确地告诉用户植物目前的生长状况，所处的生长环境是否适宜以及所在的区域适合种植何种植物等信息，甚至还能准确地告诉种植者花园中哪株植物需要浇水了，哪株植物生病了以及如何解决等信息。在下位机系统中设计由各传感器及其信号调理电路、采样保持及模/数转换电路、MCS-51系列单片机和串行通信接口电..ATmega8，传感器 目录 摘要 1 目录 2 一 设计要求 3 1.基本要求 3 2.创新部分 3 二 系统分析 4 1.系统设计方向 4 2.系统构成 4 3.可选传感器 4 三 所用器件简介 5 1.主控芯片ATmega8简介 5 （1）产品特性 5 （2）外设特点 6 （3）特殊的处理器特点 6 （4）I/O 和封装 6 （5）工作电压 7 （6）速度等级 7 （7）引脚说明 8 （8）ATmega8状态寄存器 9 （9）通用寄存器 10 （10）堆栈指针 11 （11）复位与中断 12 2．生长速率传感器FI-SM 13 (1)速率传感器简介 13 (2)接触式速率传感器 13 （3）非接触式速率传感器 14 (4)速度传感器的性能 14 (5) FI-SM速率传感器指标 14 3.位移传感器DE-1M 15 （1）位移传感器简介 15 （2）位移传感器原理 15 （3）位移传感器信号处理 16 (4)位移传感器位移传感器的分类 17 (5)位移传感器主要特性参数 18 (6)位移传感器SD-5M各项指标 19 （7）数码管显示器 19 四 系统设计 21 1.系统硬件设计 21 （1）AVR单片机最小系统 21 （2）传感器输入接口 21 （3）放大处理器 22 （4）信号处理整形电路 23 （5）报警电路 23 （6）电源电路 24 2.系统软件设计 24 （1）软件流程图 24 （2）程序清单 25 五 参考文献： 25 附录一：程序清单 26 一 设计要求 1.基本要求 （1）能实时监测向日葵的生长情况。 （2）能实时显示及统计向日葵生长高度等各项指标。 2.创新部分 （1）能存储一周的生长指标值，便于查看与对比。 （2）能设定各项指标，并进行报警。 二 系统分析 1.系统设计方向 本系统主要依靠各种专业传感器，来将植物的当前生长情况的各项指标转换成微电压信号，在经过精密放大整理后送到AVR单片机ATmega8，利用单片机来比较转换各项指标，并存储，最后处理成较人性化的指标。系统可预置各项指标，并能定向报警。 2.系统构成 ● 电源系统 ● 样品收集系统 ● 样品检测系统 ● 数据采集系统 3.可选传感器 ● PIR-1 光合作用辐射传感器● TIR-4 总辐射传感器● ATH-2 空气温湿度传感器● SMS-2 土壤湿度传感器● LT-2M 叶片温度传感器● SF-4M, SF-5M 茎流速率传感器● SD-5M 或 SD-6M 茎杆微变化传感器● DE-1M 电子点位测树器● FI-LM,FI-MM,FI-SM和FI-XSM果实生长传感器● SA-20 茎杆生长计 三 所用器件简介 1.主控芯片ATmega8简介 （1）产品特性 ● 高性能、低功耗的 8 位AVR? 微处理器 ● 先进的RISC 结构 ● 130 条指令 – 大多数指令执行时间为单个时钟周期 ● 32个8 位通用工作寄存器 ● 全静态工作 ● 工作于16 MHz 时性能高达16 MIPS ● 只需两个时钟周期的硬件乘法器 ● 非易失性程序和数据存储器 ● 8K 字节的系统内可编程Flash ● 擦写寿命: 10,000 次 ● 具有独立锁定位的可选Boot 代码区 ● 通过片上Boot 程序实现系统内编程 ● 真正的同时读写操作 ● 512 字节的EEPROM ● 擦写寿命: 100,000 次 ● 1K字节的片内SRAM ● 可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密 （2）外设特点 ● 两个具有独立预分频器8 位定时器/ 计数器, 其中之一有比较功能 ● 一个