基于ATmega128单片机的粮食水分测量仪控制系统的设计与研究

摘要

本论文所研究的粮食水分测量仪的控制系统，核心控制芯片采用的是ATMEL公司生产的Atmega128单片机并在此基础上进行设计、研究、开发与实现的。首先，完成系统功能总的需求分析，选择适合本控制系统的单片机型号，设计出课题研究的粮食水分测定控制系统的总体结构与工作原理框架；其次，采用模块化结构思路，从硬件模块的总体结构出发，分别对显示电路控制模块、温度信号采集模块、湿度信号采集模块、按键控制模块、计算机串口通信模块和电源电机模块进行分析、研究、设计，最终开发出集单片机控制技术、液晶显示技术、数据自动采集技术、计算机通信技术和电机控制技术于一体的综合控制系统。被测粮食所含湿度数据由电容式传感器获得，温度数据由温度传感器DS18B20获得。测量的数据经过Atmega128单片机的处理，得到的测量结果直接在12864液晶上显示出来。本文的主要研究内容如下：
　　(1)分析了粮食水分检测技术中的各种方法，指出其优点和不足，在此基础上，介绍了本课题所采用的方法。
　　(2)设计了粮食水分检测控制系统的各个硬件电路模块，最后，完成了各个硬件模块PCB的研制。
　　(3)分析并对粮食水分检测控制系统的软件程序部分进行了相应的介绍，包括初始化程序、中断程序等。
　　(4)分析了在水分检测过程中各种导致误差的因素，进行了误差分析，并提出下步的改进措施。

目录

文摘

英文文摘

致谢

插图清单

表格清单

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外粮食水分测量设备研究现状

1.3 课题来源及可行性研究

1.3.1 硬件设备

1.3.2 软件设备

1.4 论文主要研究内容及总体框架

1.4.1 课题研究的主要内容

1.4.2 论文章节安排

1.5 本章小结

第二章 粮食水分检测系统研究与总体设计

2.1 粮食水分检测方法研究

2.1.1 电阻式

2.1.2 电容式

2.1.3 微波法

2.1.4 核磁法

2.2 核心控制芯片介绍与确定

2.2.1 AVR单片机概述

2.2.2 AVR单片机使用的开发工具简介和选择

2.3 ATmega128单片机

2.4 粮食水分测量仪控制系统总体设计

2.4.1 粮食水分测量仪功能简介

2.4.2 粮食水分测量仪功能模块需求分析

2.4.3 粮食水分测量仪控制系统总体结构设计

2.4.4 粮食水分测量仪控制系统工作原理概述

2.4.5 系统的设备选型

2.5 本章小结

第三章 温度和湿度信号采集的设计与实现

3.1 温度信号采集的设计与实现

3.1.1 测温传感器的选择

3.1.2 DS18B20数字温度传感器的工作方式

3.1.3 温度测量程序设计

3.2 湿度信号采集的设计与实现

3.2.1 测湿方法的选择

3.2.2 555转换电路

3.2.3 其他两种水分测量电路的分析

3.2.4 湿度信号采集的程序设计

3.3 本章小结

第四章 硬件模块化设计与PCB研制

4.1 系统硬件模块总体分析

4.2 电源硬件电路研制

4.2.1 电源电路介绍

4.2.2 电源电路设计

4.3 电机控制模块研制

4.3.1 电机硬件电路

4.3.2 电机选型

4.4 计算机串口硬件电路研制

4.5 液晶显示硬件电路研制

4.5.1 12864显示器简介

4.5.2 12864液晶显示原理

4.6 温度和湿度硬件电路研制

4.6.1 湿度硬件电路

4.6.2 温度硬件电路

4.7 按键硬件电路研制

4.8 程序下载与仿真硬件电路研制

4.8.1 JTAG仿真电路设计

4.8.2 ISP下载电路设计

4.9 控制系统硬件电路PCB研制

4.9.1 主控制板电路PCB

4.9.2 电源和电机电路PCB

4.9.3 温度和湿度电路PCB

4.9.4 按键电路PCB

4.10 本章小结

第五章 软件程序设计与系统调试运行

5.1 粮食水分测量仪程序总体结构

5.1.1 系统程序总体结构

5.1.2 系统程序主流程

5.2 系统程序初始化设计

5.3 液晶显示器程序设计

5.3.1 基本指令系统

5.3.2 显示程序设计

5.4 电动机驱动控制程序设计

5.5 按键控制程序设计

5.6 计算机串口通信程序设计

5.7 系统程序调试与运行

5.8 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 课题总结

6.2 论文创新点

6.3 存在不足与工作展望

参考文献

攻读硕士期间发表的和在投稿的学术论文

攻读硕士期间完成的科研项目

攻读硕士期间申请的专利

附录