一种农业机械自动调高装置微电容检测系统的制作方法

本发明涉及一种微电容检测系统，尤其涉及一种农业机械自动调高装置微电容检测系统。

背景技术：

从农作物种植、田间管理到收获的各个阶段，农业机械的自动化程度越来越高，自动检测与控制技术在农业机械中的作用也越来越大。例如，马铃薯种植机排种的深度控制、翻耕作业中犁的深度控制、自动抛肥机及农药喷洒中的喷嘴与作物间的高度控制等，均需要一种可实现等距控制的自动调高装置。

电容传感器适合小尺寸和低功耗应用，例如压力检测和位置检测，可实现高精密测量。它们具有极高的鲁棒性\精确度和灵敏度，但实现起来成本和难度都很大。在传统电容数字转换器设计中9系统设计工程师必须先将电容容量转换成电压，接着再用一个高精度ADC把该电压转换成数字信号、复杂的电路设计\冗长的原型评估流程和要求很高的系统测试通常会使设计工程师转而寻求不同的传感器。他们常常选择较昂贵或者精度稍低的传感器。ADI公司将先进的信号处理技术和高集成度制造工艺相结合，从而以单芯片实现了以前需要大量分立元件支持的， 传统模拟电压数字转换器才能达到的精度水平，并且相比传统的多芯片解决方案，大大降低了成本。从而解决了从电容到数字直接转换的复杂而困难的信号处理难题，非常适用于工业\医疗仪器以及自动传感器。AD7746是由关国ADI公司最新推出的一款24位电容式带有片上温度传感器的数字转换器(CDC)。AD7746具有较高的分辨率\准确度和线性度等内在特性。AD7746 采用了ADICDC专业的高精Σ-∆技术，具有5AF/hz的低噪性能以及不大于1mA的低功耗。AD7746应用广泛，适合于工业\汽车以及消费类\检测应用等。

技术实现要素：

本发明的目的是为了满足与日俱增的对等距控制的自动调高装置需求量，设计了一种农业机械自动调高装置微电容检测系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

农业机械自动调高装置微电容检测系统包括自制的感应板、AD7746电容数字转换器、51系列单片机、GL9开发板、存储单元、液晶显示单元及PC机等部分。

所述的单片机选用STC89C52单片机，STC89C52单片机是一款低功耗、高性能的COMS8位控制器，具有8K字节的系统可编程Flash存储器、512字节RAM、32位I/O口线、MAX810复位电路、3个16位定时器/ 计数器、4个外部中断，以及全双工串行口，非常适合用于单路数据采集系统。

所述的AD7746内部集成了数字滤波和激励源、24位Sigma-Delta 调制器、IIC总线接口、多路复用器，以及控制逻辑修正等。其采用单电源供电，有两个外接电容通道，每个通道可以按差分模式或单相模式工作。AD7746转换芯片实际上是把被认为是纯容抗(无泄漏容抗)的示例电容的与一个参考电容相比较从而提供一个准确的估计值(理论上是24位，实际上小于100aF)。

所述的数据处理单元是指在MatLab环境下单片机与PC机进行通信获取采集到的数据并对数据进行处理。

所述的数据采集单元主要是由STC89C52单片机和AD7746电容数字转换芯片及自制的感应板构成。

所述的液晶显示模块采用1602液晶，用来显示出检测的电容的数值。1602液晶是指显示内容为2行，每行16个字符的液晶模块。

本发明的有益效果是：

农业机械自动调高装置微电容检测系统是基于AD7746和STC89C52单片机进行设计的，具有测量精度高、稳定性好等特点，已在农业机械中得到应用并取得良好的效果，为进一步提高自动调高装置的精度提供了理论和实践参考依据。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是系统的工作原理框图。

图2是AD7746和单片机的接口图。

图3是Matlab环境下串行通信的数据采集处理单元示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，2所示，农业机械自动调高装置微电容检测系统包括自制的感应板、AD7746电容数字转换器、51系列单片机、GL9开发板、存储单元、液晶显示单元及PC机等部分。该系统工作需经过以下4 个步骤:通过方波激励在感应板上产生激励电容；对感应上的电容进行采样，获取电容值；对模拟信号(电容值)进行模数转换；进行数据校正后进行输出和处理。该系统的电容产生、电荷采样、模数转换及数据校正等功能都由AD7746电容数字转换芯片完成。该系统电容产生模块通过AD7746内部的激励源提供的方波激励信号在自制的感应环上产生电容。AD7746内部集成的24位调制器对感应板上的电荷进行采样，经过模数转换后生成数字信号；然后，经过芯片上的数字滤波器进行校正处理；最后，经过单片机的串行口输入到PC机进行数据处理。由于该微电容检测系统是模拟信号和数字信号相混合的系统。AD7746芯片具有极高的采样频率和较高的时钟频率，所以系统对干扰非常敏感，必须对系统进行处理来降低噪声对信号的干扰。具体措施为：对数字器件和模拟器件分开布置并单独供电；模拟信号要远离数字信号，并且模拟信号之间也要隔开。

如图3所示，数据采集单元主要是由STC89C52单片机和AD7746电容数字转换芯片及自制的感应板构成。STC89C52单片机通过IIC总线对AD7746电容数字转换芯片进行控制。IIC总线是一种高性能串行总线，采用串行总线技术可以使系统的体积减小、可靠性提高，同时对系统的更改和扩充更为简单。IIC总线为双线制， 即时钟总线SCL和数据总线SDA。转换芯片的SDA、SCL 分别接到单片机的P1.2和P1.4端口。数据处理单元是指在MatLab环境下单片机与PC机进行通信获取采集到的数据并对数据进行处理。单片机输出的是TTL电平(输出数据为0大约等于0V，输出数据为1大约等于1V)；而电脑上串口的电平为RS232电平(有+15V 左右的电压和-15V 左右的电压)，单片机要连接到电脑上必须接一个232 转换芯片，最常用的是MAX232 转换芯片。相对于传统的PC 机，现在的电脑一般没有设置串口，因而现在使用的单片机开发板上都没有设置串口而是配有USB转串口单元；但可以在电脑上虚拟出一个串口，这样就可以非常简便地实现与任何计算机的通讯。USB转串口单元是硬件上的转换，对编程没有影响。