基于61單片機農牧區新能源智能?chē)姽嘞到y設計與實(shí)現

農業(yè)、牧業(yè)都離不開(kāi)水，而水資源的總量又是有限的，而且很多地方水資源的運送非常困難，所以如何更加節約水資源、如何更加有效率的利用有限的水資源是一個(gè)非常嚴峻的問(wèn)題。為了有效節約水資源、提高水資源利用率，本文結合幾種較常見(jiàn)的傳感器與SPCE061A單片機、太陽(yáng)能電池板設計了一款比較廉價(jià)的、自帶能源的、更好的適應于西藏牧區的http://dyxdggzs.com/article/201610/309172.htm

1 系統設計方案

1.1 系統硬件設計

文中設計中硬件包括，凌陽(yáng)公司的SPCE061A單片機1和太陽(yáng)能電池板2、控制器、蓄電池、土壤濕潤傳感器、光照傳感器、雨滴傳感器、小型抽水機、滅蚊燈、逆變器、繼電器3等。本文中主要利用土壤濕潤傳感器、光照傳感器、雨滴傳感器4采集環(huán)境信息并傳遞給單片機，通過(guò)SPCE061A單片機對傳感器數據進(jìn)行分析5和計算控制控制抽水機、音樂(lè )播放、滅蚊器工作。

1.1. 1 SPCE061A簡(jiǎn)介

SPCE061A是繼μ’nSP(Microcontroller and Signal Processor)系列產(chǎn)品SPCE500A等之后凌陽(yáng)科技推出的又一款16位結構的微控制器。與SPCE500A不同的是，在存儲器資源方面考慮到用戶(hù)的較少資源的需求以及便于程序調試等功能，SPCE061A里只內嵌32K字的閃存(FLASH)。較高的處理速度使μ’nSP能夠非常容易地、快速地處理復雜的數字信號。 16位µ’nSP微處理器;工作電壓(CPU)VDD為2.4～3.6 V (I/O)VDDH為2.4～5.5 V;CPU時(shí)鐘：0.32～49.152 MHz;內置2 K字SRAM;內置32 K FLASH;可編程音頻處理;晶體振蕩器;系統處于備用狀態(tài)下(時(shí)鐘處于停止狀態(tài))，耗電僅為2µA@3.6 V;個(gè)16位可編程定時(shí)器/計數器(可自動(dòng)預置初始計數值);2個(gè)10位DAC(數-模轉換)輸出通道;32位通用可編程輸入/輸出端口;14個(gè)中斷源可來(lái)自定時(shí)器A/B，時(shí)基，2個(gè)外部時(shí)鐘源輸入，鍵喚醒;具備觸鍵喚醒的功能;使用凌陽(yáng)音頻編碼SACM_S240方式(2.4 K位/秒)，能容納210秒的語(yǔ)音數據;鎖相環(huán)PLL振蕩器提供系統時(shí)鐘信號;32768 Hz實(shí)時(shí)時(shí)鐘;7通道10位電壓模-數轉換器(ADC)和單通道聲音模-數轉換器;聲音模-數轉換器輸入通道內置麥克風(fēng)放大器和自動(dòng)增益控制(AGC)功能;具備串行設備接口;具有低電壓復位(LVR)功能和低電壓監測(LVD)功能;內置在線(xiàn)仿真電路ICE (In-Circuit Emulator)接口;具有保密能力;具有WatchDog功能。

1.1.2 SPR4096簡(jiǎn)介

針對凌陽(yáng)科技公司的存儲器芯片SPR4096/SPR1024，開(kāi)發(fā)的簡(jiǎn)易燒寫(xiě)器。該燒寫(xiě)器配合PC機ResWriter工具(凌陽(yáng)科技教育推廣中心提供，下文敘述)，通過(guò)EZ—Probe下載線(xiàn)，完成對SPR4096/1024存儲器芯片的擦除、寫(xiě)入、校驗等功能。并且在SPR模組上留有與SPCE061A單片機的接口，可以很容易地實(shí)現SPR模組與61板連接。

1.1.3 系統工作原理簡(jiǎn)介

采集各種牧草適宜的濕度信息存入單片機，在單片機里錄入程序每隔一段時(shí)間控制系統通過(guò)濕度傳感器將土壤中的濕度測量出來(lái)并且傳給單片機，然后單片機將收到的濕度

與牧草所需的濕度相對比，如果濕度大于或等于牧草所需濕度則程序停止，如果濕度小于牧草所需濕度，則在夜晚到來(lái)的時(shí)候單片機控制系統開(kāi)始噴灌，同時(shí)傳感器繼續測量土壤濕度，一旦土壤濕度達到牧草所需濕度則立即停止噴灌。而系統所帶的降雨傳感器則在系統開(kāi)始工作時(shí)監測天氣，一旦出現降雨，馬上通知系統讓整個(gè)系統處于暫停階段，降雨結束后，濕度傳感器重新測量土壤濕度，如果濕度大于或等于牧草所需濕度則程序停止，如果濕度小于牧草所需濕度，則單片機控制系統開(kāi)始噴灌，同時(shí)傳感器繼續測量土壤濕度，一旦土壤濕度達到牧草所需濕度則立即停止噴灌。太陽(yáng)能電池板則在平時(shí)陽(yáng)光充足時(shí)收集太陽(yáng)能，并將電能存入系統所帶電瓶，在太陽(yáng)能不充足無(wú)法支撐整個(gè)系統運轉時(shí)使用，這樣可以保證系統在一般情況下野外生存，不用自備備用電池、更不用時(shí)時(shí)人工監測。而光照傳感器通過(guò)AD采樣區分白天黑夜，當黑夜到來(lái)的時(shí)候控制滅蚊燈點(diǎn)亮消除蚊蟲(chóng)的威脅。大量的科學(xué)研究及事實(shí)表明音樂(lè )有加速動(dòng)植物生長(cháng)的效果，所以在單片機里存有簡(jiǎn)單的音樂(lè )，當白天點(diǎn)亮充足的時(shí)候讓喇叭播放音樂(lè )。

下面列出實(shí)施方案的硬件部分框圖，如圖1所示。

1.2 SPCE061A單片機軟件設計

SPCE061A單片機軟件主要包括初始化函數、音樂(lè )播放子函數、D/A函數以及主函數。值得一提的是本設計將控制的核心部分放在為播放音樂(lè )提供數據的中斷里，實(shí)現了控制的及時(shí)性，為其它需要較高實(shí)時(shí)性的項目提供了一個(gè)巧妙的實(shí)現方法。軟件設計的主程序流程框圖見(jiàn)圖2，子函數詳細功能見(jiàn)表1。

2 測試結果

利用太陽(yáng)能提供能源、單片機主控、各種傳感器輔助對農牧場(chǎng)實(shí)施

4 結束語(yǔ)

文中結合幾種較常見(jiàn)的傳感器與SPCE061A單片機、太陽(yáng)能電池板設計了一款比較廉價(jià)的、自帶能源的、更好的適應于西藏牧區的智能?chē)姽嘞到y。這樣不僅能夠鍛煉學(xué)生單片機的使用更能讓學(xué)生學(xué)習到如何將單片機與各種模塊聯(lián)合使用。本文的設計可以在一定程度上提高水資源的利用率，也可以為智能灌溉的發(fā)展做一個(gè)參考方向。