案例參考答辯

1、報(bào)報(bào) 告告 人：丁璐璐人：丁璐璐學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)：100814092110081409212010級(jí)電子專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯級(jí)電子專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯2014年年6月月10日日主要內(nèi)容主要內(nèi)容研究意義研究意義完成工作完成工作 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) Proteus Proteus仿真仿真系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試結(jié)論與建議結(jié)論與建議研究意義研究意義 研制基于電化學(xué)原理（離子選擇電極）研制基于電化學(xué)原理（離子選擇電極）的土壤主要養(yǎng)分檢測(cè)儀，能夠?qū)崿F(xiàn)土壤的土壤主要養(yǎng)分檢測(cè)儀，能夠?qū)崿F(xiàn)土壤養(yǎng)分的低成本、簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確測(cè)量養(yǎng)分的低成本、簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確測(cè)量，為測(cè)土配方施肥項(xiàng)目提供數(shù)據(jù)支持，為測(cè)土配方施

2、肥項(xiàng)目提供數(shù)據(jù)支持，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中過量施肥和偏施化肥的改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中過量施肥和偏施化肥的現(xiàn)狀，促進(jìn)我國(guó)糧食安全的發(fā)展?，F(xiàn)狀，促進(jìn)我國(guó)糧食安全的發(fā)展。硬件框圖：硬件框圖：電源電源模塊模塊78057905信號(hào)調(diào)理模塊信號(hào)調(diào)理模塊CA3140 電壓跟隨電壓跟隨AD620 線性加和線性加和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ADS8322單片機(jī)單片機(jī)80C51串口通信模塊串口通信模塊MAX232液晶顯示模塊液晶顯示模塊LCD1602離子選擇電極離子選擇電極PC機(jī)機(jī)硬件設(shè)計(jì)電壓跟隨電壓跟隨 阻抗匹配阻抗匹配線性抬升線性抬升晶振晶振復(fù)位復(fù)位顯示顯示串口串口電源模塊電源模塊ADS8322 FEATURES高速并行16位

3、接口500kHz采樣率低功耗: 85mW at 500kHz 內(nèi)部 2.5V 參考電壓 單極性輸入范圍 TQFP-32封裝原理圖原理圖AD165( )0.07629()2vmv硬件設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理模塊信號(hào)調(diào)理模塊信號(hào)調(diào)理模塊信號(hào)調(diào)理模塊電壓跟隨電壓跟隨線性加和線性加和電極電極 阻抗匹配阻抗匹配 測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)3910 10 離子選擇電極離子選擇電極高內(nèi)阻特性高內(nèi)阻特性電壓跟隨電壓跟隨高阻抗運(yùn)放高阻抗運(yùn)放CA3140 1.5T離子選擇電極離子選擇電極測(cè)量電勢(shì)范圍測(cè)量電勢(shì)范圍-1000mV mV雙極性電勢(shì)信號(hào)雙極性電勢(shì)信號(hào)線性加和線性加和 抬升抬升2.5V(ads8322內(nèi)部參考電壓內(nèi)部參考電壓)-

4、1V+1V變換為變換為+1.5V+3.5V滿足滿足AD可接收信號(hào)范圍可接收信號(hào)范圍 雙極性雙極性 匹配匹配 AD 電勢(shì)信號(hào)電勢(shì)信號(hào) 輸入信號(hào)輸入信號(hào)硬件設(shè)計(jì)PCB設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)ADS8322工作時(shí)序圖工作時(shí)序圖轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換開始開始轉(zhuǎn)換過程：轉(zhuǎn)換過程：16個(gè)時(shí)鐘周期個(gè)時(shí)鐘周期轉(zhuǎn)換結(jié)束轉(zhuǎn)換結(jié)束DB7-DB0：Bits15-8有效有效片選置低片選置低芯片工作芯片工作讀數(shù)時(shí)讀數(shù)時(shí) CS與與RD需同時(shí)為低需同時(shí)為低讀低讀低8位位讀高讀高8位位8位數(shù)據(jù)傳輸方式位數(shù)據(jù)傳輸方式模數(shù)轉(zhuǎn)換控制模塊模數(shù)轉(zhuǎn)換控制模塊軟件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理開始開始Sum=0m=1冒泡法排序冒泡法排序(從小到大從小到大)sum=sum+Dm

5、m+sum=sum*76Value=sum/(N-2)返回返回value結(jié)束結(jié)束mN-1?中位值平均中位值平均濾波算法濾波算法 連續(xù)采樣N個(gè)數(shù)據(jù)，去掉一個(gè)最大值和一個(gè)最小值，然后計(jì)算余下的N-2個(gè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。軟件設(shè)計(jì)void Main()void Main() MCU_init();MCU_init();/單片機(jī)初始化單片機(jī)初始化 while(1) while(1) uint n;uint n;L1602_init();L1602_init();/LCD1602/LCD1602初始化初始化ads8322_convert();ads8322_convert();/ad/ad轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換ads8

6、322_process();ads8322_process();/數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理L1602_init();L1602_init();/電壓顯示電壓顯示L1602_string(1,1,Voltage:);L1602_string(1,1,Voltage:);for(n=0;n!= 4;n+) for(n=0;n!= 4;n+) L1602_char(2,n+1,data5n);L1602_char(2,n+1,data5n);L1602_string(2,6,mV);L1602_string(2,6,mV); if(k=1) break; if(k=1) break; MainMain函數(shù)函

7、數(shù)開開 始始單片機(jī)初始化單片機(jī)初始化LCD1602初始化初始化啟動(dòng)啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)處理送入送入LCD顯示顯示繼續(xù)繼續(xù)采集？采集？結(jié)結(jié) 束束YN軟件設(shè)計(jì)ProteusProteus仿真仿真仿真硬件實(shí)物圖硬件實(shí)物圖系統(tǒng)調(diào)試電源：+15V、-15V、+5VADC：AD574(12位并行)電壓放大：10倍（AD620）電源：+5V、-5VADC：ADS8322(16位并行)線性抬升：2.5V（AD620）用示波器采集信號(hào)波形根據(jù)波形分析問題并進(jìn)行硬件改進(jìn)再次采集信號(hào)波形分析波形并進(jìn)行濾波算法改進(jìn)波形分析：波形分析：系統(tǒng)調(diào)試供電電源地信號(hào)源電壓跟隨信號(hào)放大ADC-15V+15V

8、+5V 地峰： 33.6mv谷： 32.8mv系統(tǒng)調(diào)試分析：分析：+15V+15V與與+5V+5V電源較穩(wěn)、電源較穩(wěn)、-15V-15V電源只有電源只有-14.8V-14.8V且有較大波動(dòng)、地信號(hào)干擾非常大且有較大波動(dòng)、地信號(hào)干擾非常大信號(hào)源電壓跟隨信號(hào)放大ADC系統(tǒng)調(diào)試368mv 368.7mv3.69v峰：576mv谷：160mv峰：4.08v谷：3.12v峰：576mv谷： 32mv368mv分析：分析：負(fù)電源不穩(wěn)負(fù)電源不穩(wěn)地信號(hào)干擾太大地信號(hào)干擾太大（運(yùn)放的參考電（運(yùn)放的參考電位）位）改進(jìn)：改進(jìn)：學(xué)生電源學(xué)生電源 -18 V -18 V更換測(cè)試參考點(diǎn)更換測(cè)試參考點(diǎn)-15V+15V +5V

9、峰： 15.6mv谷： 20.4mv 地系統(tǒng)調(diào)試分析：分析：-15V-15V電源達(dá)到電源達(dá)到-15V-15V且較穩(wěn)、地信號(hào)干擾減弱且較穩(wěn)、地信號(hào)干擾減弱 305mv305.5mv峰：338mv谷：264mv305mv 峰： 328mv谷： 294mv3.031v峰：3.41v谷：2.55v信號(hào)源電壓跟隨信號(hào)放大ADC系統(tǒng)調(diào)試分析：分析：各級(jí)信號(hào)有明顯各級(jí)信號(hào)有明顯改善，但改善，但ADCADC的的輸入信號(hào)仍有較輸入信號(hào)仍有較大波動(dòng)大波動(dòng)抗干擾能力抗干擾能力電源穩(wěn)定性電源穩(wěn)定性改進(jìn)：濾波算法改進(jìn)：濾波算法限幅濾波限幅濾波中位值平均濾波中位值平均濾波濾波算法的改進(jìn)濾波算法的改進(jìn)系統(tǒng)調(diào)試 排序、去掉最

10、大最小值后求算術(shù)平均 LCD顯示電壓值偏高、且顯示不穩(wěn)定中位值平均濾波法 排序、取數(shù)值較小的若干數(shù)取平均 LCD顯示電壓接近真值，但不準(zhǔn)確，顯示較穩(wěn)定改進(jìn)的中位值平均濾波 采樣時(shí)前后比較，若偏差高于選定的經(jīng)驗(yàn)值則放棄該值，重新采樣 編程未達(dá)到理想效果補(bǔ)充限幅濾波信號(hào)源輸出電勢(shì)與檢測(cè)儀檢測(cè)結(jié)果相關(guān)關(guān)系圖信號(hào)源輸出電勢(shì)與檢測(cè)儀檢測(cè)結(jié)果相關(guān)關(guān)系圖系統(tǒng)調(diào)試y = 1.0008x + 5.2973R2 = 0.99920501001502002503003504004505005506006507007508008509009501000050 100 1502002503003504004505005

11、506006507007508008509009501000檢測(cè)儀檢測(cè)電勢(shì)檢測(cè)儀檢測(cè)電勢(shì)（mVmV）信號(hào)源輸出電勢(shì)信號(hào)源輸出電勢(shì)（mVmV）y = 0.9693x + 20.398R2 = 0.99850.050.0100.0150.0200.0250.0300.0350.0400.0450.0500.0550.0600.0650.0700.0750.0800.0850.0900.0950.01000.0050 100150200250300350400450500550600650700750800850900950 1000檢測(cè)儀檢測(cè)電勢(shì)檢測(cè)儀檢測(cè)電勢(shì)（mVmV）信號(hào)源輸出電勢(shì)信號(hào)源輸出電勢(shì)（mVmV）改進(jìn)前改進(jìn)前改進(jìn)后改進(jìn)后結(jié)論與建議結(jié)論與建議結(jié)論結(jié)論工作原理：能斯特原理、離子選擇電極工作原理：能斯特原理、離子選擇電極構(gòu)建思路：離子選擇電極、信號(hào)調(diào)理、模數(shù)轉(zhuǎn)換、構(gòu)建思路：離子選擇電極、信號(hào)調(diào)理、模數(shù)轉(zhuǎn)換、5151單片機(jī)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)功能：將土壤養(yǎng)分含量信息轉(zhuǎn)化為電壓值進(jìn)實(shí)現(xiàn)功能：將土壤養(yǎng)分含量信息轉(zhuǎn)化為電壓值進(jìn)行顯示行顯示參與工作：土壤樣本前處理、利用離子選擇電極參與工作：土壤樣本前處理、利用離子選擇電極