单片机在多参数综合测控系统中的应用

王志海

摘 要：本文叙述了一种多参数综合测控方法，即应用ATmega128单片机通过传感器技术，对植物的叶层温湿度、冠层温度、植物生长环境的土壤温度、土壤水分、风速、光照度以及大气和叶层的二氧化碳浓度进行测量，并对测量的数据进行简单的处理和分析。

关键词：ATmega128 多参数 综合测控

本文介绍应用ATmega128单片机，根据多参数综合测控系统的控制需求，进行软件系统设计，整个系统简单可靠、操作方便，较好地满足了农业多参数综合测控系统的需要。

一、系统程序结构

嵌入式多参数综合测控系统采用模块化程序设计方法，软件设计主要包括主程序、八路叶层温湿度采集程序、冠层温度采集程序、风速采集程序、AD转换驱动程序和RS-485通信程序。

二、主程序

系统主程序主要完成系统的初始化，通过各功能程序对个传感器进行数据采集，并通过串行通信的方式控制液晶显示，同时对外接按键进行检测，并通过按键控制来查看液晶显示的各个传感器采集的数据。

本系统的总线通信采用RS-485接口。由于系统具有总线通信的功能，因此每一节点都应该有自己的地址，当本系统开始运行时，液晶显示器上提示设置节点地址。如果在规定的时间没有设置地址，系统将采用系统上次使用的地址作为节点地址，当设置节点完成后，单击确定后系统自動存储节点地址，同时把地址存入EEPROM中，以防止系统非法断电后节点地址丢失。

主程序流程图，如图1所示。

三、八路叶层温湿度采集程序

八路叶层温湿度采集程序主要完成八路叶层温湿度的采集和处理。通过单片机控制CD4051八路模拟开关，分别选通每一路叶层温湿度传感，并通过单片机分别读取每一路的叶层温湿度传感器测量的数据，并对采集的温湿度进行简单的数据处理。

四、冠层温度采集程序

冠层温度采集程序主要完成冠层温度的采集和处理。通过单片机内部集成的SPI同步串行通信功能与红外测温传感器进行通信，当单片机PB7=0时，红外测温传感器开始测温，并对测量的冠层温度通过ISP通信发送给单片机，单片机对接收到的数据进行求和校验，校验成功的数据进行数据处理，便计算出实际的冠层温度。

五、风速采集程序

风速采集程序主要完成植物生长环境的风速的采集和处理。本系统采用单片机的定时器功能和计数器功能对脉冲信号进行采集，通过T0定时器进行定时中断，当定时到1s时关闭定时中断，同时计数器也关闭技术。此时计数器计数值为1s定时中的计数值，也就是输出脉冲的频率，通过公式就可以计算出实际风速。

六、AD转换驱动程序

由于光照度、土壤温度和湿度、大气和叶层二氧化碳传感器输出是0～5V的模拟量，系统通过模数转换器把模拟量转换为数据量传送给单片机，并把测量的数据转换为传感器测量的实际数据，并对数据进行简单处理。

七、RS-485通信程序

RS-485通信程序主要完成系统节点与主站总线通信功能。每个节点在开机时会给主站发送该节点的地址并进入等待接收状态，当节点接收到主站发送的数据时，对接收的数据进行校验；当确认接收的数据正确后，对应接收数据中的地址与该节点的地址是否相等，如果节点地址相等则把该节点测量的多个参数及时间打包，通过RS-485通信方式发送给主站。

参考文献：

[1]赵其国.我国现代农业发展中的若干问题[J].土壤学报，1997（34）.