對基于微波的糧食水分檢測系統(tǒng)的分析與設計

　　2．2 硬件設計

　　糧食水分檢測控制器是硬件設計的核心部分，它由放大濾波電路、A／D轉換、微控制器、鍵盤、LCD顯示和串行總線接口組成，如圖3所示。微波傳感器探頭拾取的微波電信號，經過放大、濾波處理后，再進行A／D轉換，糧食水分推算結果在LCD上進行實時顯示。鍵盤接口可以進行控制器參數(shù)設置、水分標定等操作。通過串口與計算機進行數(shù)據通訊，CAN總線為多個控制器的級聯(lián)接口。

　　微波傳感器模擬信號處理決定了整個系統(tǒng)的水分檢測范圍和檢測精度。圖4為傳感器信號處理電路。微控制器采用Microchip公司的PICl-8F6527。該處理器采用納瓦技術，功耗低，抗干擾能力強，外圍接口豐富，如CCP模塊(PWM)、MSSP模塊(SPI，I2C)、EUSART模塊、A／D轉換模塊等，可滿足系統(tǒng)應用需求。4種晶振模式，最高可達40 MHz。內部具有看門狗電路，可在線串行編程(in-circuit serial programming，ICSP)。A／D轉換器采用AD7806，16位采樣，其參考電壓源3 V由AD780提供，A／D采樣分辨率為45．8μV／bit，使系統(tǒng)具有較高的檢測精度。AD7806具有采樣自校正功能，保證了采樣的準確性，通過SPI總線與微控制器進行數(shù)據通訊。上電初始化完成后，AD7806通過引腳由高變?yōu)榈拖蛭⒖刂破魈峁┲袛嘈盘?，通知微控制一個新的A／D轉換數(shù)據已經準備好，可以進行讀取操作。信號處理電路的放大倍數(shù)可在線調節(jié)，通過PICl8F6527控制數(shù)字電位器AD5227來完成，兩者之間通過3根數(shù)據線連接，提高了系統(tǒng)的水分檢測范圍。整個系統(tǒng)采用5 V工作電壓，低功耗設計，與外部設備的接口進行光電隔離，降低外部十擾，提高系統(tǒng)工作可靠性。