對基于微波的糧食水分檢測系統的分析與設計

　　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設置、水分標定等操作。通過串口與計算機進行數據通訊，CAN總線為多個控制器的級聯接口。

　　微波傳感器模擬信號處理決定了整個系統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可在線調節(jié)，通過PICl8F6527控制數字電位器AD5227來完成，兩者之間通過3根數據線連接，提高了系統的水分檢測范圍。整個系統采用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，提高系統工作可靠性。