基于农业大棚智能控管系统设计.docx

基于农业大棚智能控管系统设计.docx

《基于农业大棚智能控管系统设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于农业大棚智能控管系统设计.docx（43页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

基于农业大棚智能控管系统设计

1引言

隨著控制技術、Internet和移動通信技術的飛速發展，農業生產的自動化、資訊化水準不斷提高，“可控環境農業”的研究已經越來越為人們所重視。

如何方便有效地對溫室環境進行監測和控制，如何提高農業生產的資訊化水準是目前可控環境農業研究的重點。

本章簡要說明了課題的研究背景和現實意義，並綜述了溫室環境監控技術的研究現狀和發展趨勢，在此基礎上提出了本文的研究內容。

1.1遠程溫室監測系統的應用現狀及發展前景

自20世紀80年代以來，我國工程科技人員在吸收發達國家高科技溫室生產技術的基礎上，進行了溫室中溫度、濕度和二氧化碳等單項環境因數控制技術的研究，希望通過改變植物生長的自然環境、創造適合植物最佳的生長條件、避免外界惡劣的氣候，達到調節產期、促進生長發育、防治病蟲害等目的。

由此而引發的各種溫室測控技術的實際應用與研究也取得了長足發展。

發達國家已經向高層次的自動化、智能化方向發展，形成了現代化水準高，比較完善的技術體系[1]。

我國溫室測控技術應用研究雖然也取得了一定的進展，但是與發達國家相比依舊存在較大差距。

隨著世界設施農業栽培技術發展迅速，溫室面積和產量大幅增加，對各種溫室測控技術以及與之緊密相關的通信技術的研究，已經引起該領域內的專家學者的廣泛關注。

1.2國內外溫室測控技術

1.2.1國外溫室測控技術研究狀況

發達國家如荷蘭、美國、英國等都大力發展集約化的溫室產業，溫室內溫度、濕度、光照、CO2濃度、水、氣、營養液等實現電腦調控。

荷蘭在1974年首次研製出電腦控制系統CECS。

l978年日本東京大學的學者研製出微型電腦溫室綜合環境控制系統。

目前，日本、荷蘭、美國等發達國家可以根據溫室作物的特點和要求，對溫室內的諸多環境因數進行環境控制。

在日本，作為設施農業主要內容的設施園藝相當發達，塑膠溫室和其他人工栽培設施達到普遍應用，設施栽培面積位居世界前列。

蔬菜、花卉、水果等普遍實行設施栽培生產。

針對種苗生產設施的高溫、多濕等不良環境。

日本有關部門進行了如下幾種設施專案的研究。

主要有設施內播種裝置、苗灌水裝置、換氣扇的旋轉和遮光裝置的開閉裝置（溫度、濕度及光照控制）、缺苗不良苗的檢測及去除和補栽裝置、CO2施肥裝置等方面的自動化研究[2]。

而在韓國，從l992年以來，政府就把設施園藝作為重點事業來推進發展，到1992年底，設施栽培面積為5.3萬mm2，其中帶環境控制的現代化設施的設置面積占10%左右[3]。

由於溫室能完全控制作物生長的各種條件，近年來溫室農業在以色列得到了飛速發展。

以色列溫室結構非常先進：

它裝有幕簾、天窗及遮陽網，可根據光線強度的不同自動調節和移動，並裝有空氣溫度和濕度調控等溫室電腦環境控制系統。

以色列科學家成功地開發了一系列電腦軟體、硬體，實現了溫室中供水、施肥和環境自動化控制。

最新的彌霧氣候控制技術，使溫室降溫所需的能量非常小[4]。

以色列的溫室從80年代到90年代更新了三代，利用電腦控制水、肥和溫室小氣候，自動調溫、調濕、調光，而且結構非常先進，促進了工廠化農業的大發展。

荷蘭園藝溫室發展較早，由於地處高緯度地區，日照短，全年平均氣溫較低，因此，集中較大力量發展經濟價值高的鮮花和蔬菜，大規模地發展玻璃溫室和配套的工程設施，全部採用電腦控制。

荷蘭的全自動化溫室成套設備在世界市場上享有很高的技術聲譽，但荷蘭的溫室業是一種高能耗的產業，全國每年溫室消耗天然氣達42億立方米[5]。

英國農業部對溫室的設計和建造也很重視，在英國西爾索農業工程研究院，科學家們進行了溫室環境（溫度、濕度、光照、通風及CO2及施肥等）與作物生理、溫室環境因數的電腦優化、溫室節能、溫室自動控制、溫室作物栽培與產後處理、無土栽培的研究。

目前，英國的溫室大量採用電腦管理，主要控制溫度、濕度、通風、CO2濃度、施肥、營養液供給及pH值等。

倫敦大學農學院研製的電腦遙控技術，可以觀測50km以外溫室內的溫度、濕度等環境狀況，並進行遙控[6]。

另外，國外溫室業正致力於高科技發展遙測技術、網路技術、控制局域網已逐漸應用於溫室的管理與控制中，Alves-Serodio，C.M.J等在ISIE’98國際會議中提出一體化的溫室網路管理體系模型，可將氣候的調節、灌溉系統與營養液的供給系統作為一個整體，並可以實現遠程控制。

1.2.2國內溫室測控技術研究狀況

a）集散控制系統（DCS）

智能溫室的自動控制系統一般是由控制電腦、感測器、執行機構及驅動部件組成的多輸入、多輸出的閉環控制系統。

在現代溫室測控系統中，運用最多，技術最成熟的是集散控制系統，匯流排結構一般採用RS485.溫室群集散控制系統一般以PC機或工控機為上位機，單片機作為下位機組成。

下位機的任務是完成現場與作物有關的環境參量及作物生理參量的資訊採集、分析處理和存儲顯示，並通過RS485匯流排同上位機相連；上位機則主要實現環境的調控策略、集中操作管理、通信控制等功能，協調各從機之間的數據傳送工作，從而實現對整個系統的有效管理。

隨著單片機及微機技術、網路技術的發展和應用，採用微機與多臺單片機構成小型集散控制系統在現代溫室測控領域的運用非常普遍。

它利用單片機價格低、功能強、抗干擾能力好、溫限寬和麵向控制等優點，結合微機的軟硬體支撐，是一般規模溫室測控系統的常用選擇方案。

但是這類溫室集散控制系統存在著固有的缺陷：

控制系統的物理層採用上下位機主從集散控制結構，一旦上位機出現故障，將會導致整個控制系統癱瘓，危險過於集中，系統的可靠性和穩定性不佳；同時該測控系統採用RS485匯流排，有效傳輸範圍不超過1200m。

這將成為現代溫室集群化方向發展的瓶頸，系統的拓展性不好，佈線複雜，成本較高。

但是作為主流的溫室測控系統架構方案，集散控制系統採用基於RS485、RS422等匯流排結構的通信方式在國內外溫室測控領域仍然佔據主導地位。

b）國內溫室測控技術

我國農業電腦的應用開始於20世紀70年代，20世紀80年代中期開始應用於溫室控制與管理領域。

從1979至1987年陸續從6個國家（荷蘭、日本、美國、義大利、羅馬尼亞、保加利亞）等引進24套溫室，總而積19萬平方米。

這些溫室系統的引進，總計投資960萬美元，人民幣2570萬元。

每平方米面積投資80-100美元，還不包括修建鍋爐房、水塔等輔助建築的投資和國內運費、關稅等開支[7]。

從國外引進的現代化溫室，雖然在國外經過多年的發展和完善，技術上也比較成熟和先進，但是在使用中卻出現了一些問題，如體積大、能耗大、濕簾降溫較差；從經濟效益上看，因為設備投資大，運行費用高，產值較低，普遍虧損等，所以並末得到普及。

實踐證明，如果既要符合我國自己的氣候特點，又可降低投資費用，根本出路在於吸收國外溫室設施的有益經驗和技術，建設我國自己的溫室產業，設計生產符合我國經濟水準和各種氣候特點的溫室系列[8]。

從80年代開始，我國的農業工程科技人員在吸收發達國家高科技溫室生產技術的基礎上，進行了溫室中溫度、濕度和CO2等單項環境因數控制技術的研究，並逐步推出適宜我國經濟發展水準又能滿足不同生態氣候條件需要的溫室產品。

20世紀90年代初期，中國農業科學院農業氣象研究所和蔬菜花卉研究所，研製開發了溫室控制與管理系統，並採用VisualBasic開發了基於windows操作系統的控制軟體。

90年代中後期，江蘇理工大學毛罕平等研製開發了溫室軟硬體控制系統，能對營養液系統、溫度、光照、CO2，施肥等進行綜合控制，是目前國產化溫室電腦控制系統較為典型的研究成果。

在此期間，中國科學院石家莊現代化研究所、中國農業大學，中國科學院上海植物生理研究所等單位也都側重不同領域，研究溫室設施電腦控制與管理技術，“九五”期間，國家科技攻關專案和國家自然科學基金委，均首次增設了工廠化農業（設施農業）研究專案，並且在專案中加大了計一算機應用研究的力度。

90年代末河北職業技術師範學院的目忠文研製了蔬菜大棚溫濕度測量系統，能對大棚內的溫濕度進行即時測量與控制。

吉林工業大學於海業、馬成林等人（1999）研製的溫室環境（溫度、濕度）自動檢測系統是以一臺IBM/PC及其相容機作為主控機，模/數轉換採用插入式數據採集板卡來實現的。

還有許多高等院校、科研所都在進行溫室控制系統的相關研究，並且許多單位都己建起或將要建起溫室控制系統的總體框架，並形成了一些控制理論，如王宇欣的《高寒地區充氣膜溫室局部環境調控分析》等[9]。

可以看出我國溫室設施電腦應用與研究，在總體上正從消化吸收、簡單應用階段向實用化、綜合性應用階段過渡和發展。

這些無疑對我國的溫室發展起了積極的作用，但是與國外先進水準相比仍有一定的差距。

2系統組成

2.1系統總體結構

目前國內外研究開發的溫室控制系統，大致可分為以下三種：

1）單獨式多單元溫室系統。

這種控制系統主要利用專門的溫室氣候控制電腦來檢測多個感測器的輸入信號及輸出控制信號，這種控制電腦的外形與PC機相似，所有的感測器和繼電器由電纜與它直接相連，通過顯示幕以畫面的形式生動地顯示溫室運行情衫之，並可以存儲、列印、統計分析、曲線說明等。

但這種控制系統的價格比較昂貴。

2）單片機控制一個溫室單元系統。

這是隨單片機的發展而出現的，現已經廣泛應用於國內外許多溫室中。

它充分利用了單片機的數據傳輸方便快捷、介面通道配置靈活、性能穩定可靠、價格低廉等優點。

但這種控制結構由於單片機存儲容量小，不能保存大盤的數據，不利於分析，且人力消耗大。

3）分佈式多單元系統。

該系統主要針對由多個溫室構成的溫室群地區而提出的，它將PC機與前面兩種系統的優點融為一體，每個溫室由前沿機（氣候控制電腦或單片機控制系統）進行分散控制。

主控室中的PC機對溫室群集中管理。

這種系統在提高工作效率、安全、舒適性方面有著不可比擬的優越性，是現代溫室監控系統的典型模式。

單片機結構簡單、物美價廉、設計與使用方便、抗干擾性及適應環境的能力強。

因而常被用作自動化系統的前端處理器（下位機），深入到現場，採集各種數據及資訊，進行簡單的處理後送至上位機。

同時它也是一種控制器，接收上位機下達的命令，對現場實行有關的控制。

微機功能強大、人機介面友好，能處理很複雜的問題。

在自動化系統中，通常用作中央處理器（上位機），接收來自下位機的資訊和數據，經處理後在微機介面上顯示，並向下位機下達命令，通過下位機對現場實施控制[10]。

本課題兼顧單片機和微機的特點，採用分佈式監控系統。

系統總體結構如圖2.1所示。

圖2.1系統結構圖

本系統由許多分佈在各溫室中的控制器（下位機）和主控電腦（上位機）組成，每個控制器連接到主控電腦上，處理各種感測器所採集的數據並對控制驅動器進行即時控制：

主控電腦存儲、顯示控制器傳送來的數據，並可以向每個控制器發送控制設定值和其他控制參數，對溫室進行監測與控制。

該模式不僅適用於溫室群的集中管理，而且能夠根據用戶需要通過方便、靈活的系統配置及功能重組，實現多個溫室的控制管理。

由於溫室下位機具有非同步串行通信介面，通過設計TTL/RS485電平轉換電路，就可以與上位機聯網。

從上位機串口出來的RS-232信號，通過RS232/RS485轉換器轉換成RS485信號，經RS-485通信線與各下位機連接，就可實現上位機與各下位機的聯網，而且由於RS485的通信距離可以達到1200米，本系統可以進行遠距離的通信。

通信線路如圖2.2所示。

圖2.2系統通信線路圖

各下位機在通信介面上採用具有“平衡差動式”傳輸特性的RS-485串行介面，其抗干擾性好，可進行千米左右的遠距離信號傳輸。

裝在上位機主板ISA插座上的RS232/RS485轉換器，主要完成上位機與下位機之間數據信號的電平轉換工作以及增強上位機串口的帶負載能力。

該網路採用的拓撲結構為匯流排型結構。

資訊傳輸的可靠性高，不存在資訊阻塞問題，可通過對匯流排控制和通信約定來保證在任一時刻匯流排上同時只能有一對點通信：

由主機分配匯流排的使用權，各從機共用串行匯流排，從機之間不能直接進行通信。

上位機與下位機之間的通信採用定時查詢方式，每台下位機對應各自的機器號，上位機依次呼叫各下位機，下位機檢查到上位機發送的地址幀與自己的號碼相符時，就發出應答信號，實現二者之間的通信。

這時，即使其他下位機上報數據已準備就緒，也不能與上位機通信，進行數據的傳輸。

這樣，就避免了上、下位機通信的衝突，保證了通信的可靠性。

2.2系統總體功能

整個系統由上位機進行統一調度和管理，每個溫室的數據採集和環境控制由各自的下位機來完成。

在運行狀態下，上位機即時接收下位機採集來的數據，並將歷史數據保存到相應的數據檔中，在電腦的螢幕上，可通過畫面的切換來顯示各溫室即時採集到的數據，系統每次接到數據後，就對螢幕進行刷新，從而使溫室管理人員對整個系統的運行情況一目了然。

系統的軟體由上位機和下位機軟體組成。

2.2.1上位機軟體功能：

a）採集和發送數據：

上位機通過通信系統接收各下位機從各溫室現場採集的數據，而一些需要發送到下位機的數據（如參考參數等）又通過通信系統傳給下位機，使整個監控系統能高效、準確、及時地傳輸數據。

b）即時畫面監測：

系統通過在電腦螢幕上以數據表格顯示與即時曲線的配合使用，能從整體和細節兩個方面對所有溫室的環境進行監測，下位機傳送的數據隨時刷新顯示器上的內容，使模擬顯示具有即時性。

c）即時報警：

系統運行時可根據各下位機傳送來的數據進行分析、診斷，對一些重要的環境參數，可進行實際值與參考值的對比，如越界就產生報警信號，並針對具體情況提供具體解決辦法。

d）資訊存儲查詢：

系統在即時檢測各溫室的運行狀況的同時，還對資訊（主要指歷史數據）進行存儲和輸出。

各項數據既可根據需要存儲在上位機系統中，又可統計生成各種報表，方便查詢。

e）上位機遙控下位機：

系統可由客戶根據需要將作物生長適宜的環境參數輸入電腦系統，需要時將根據專家系統的意見傳至下位機調控設備來改變作物的生育環境，其中包括作物生長需要的幾項主要的環境因素：

溫度、濕度、光照等。

2.2.2下位機功能：

下位機主要負責各溫室現場數據的採集和環境設備的控制，採集的數據即時顯示在下位機單片機控制的裝置面板上，若需要控制相關的設備，如通信口有通信要求，則與上位機進行通信。

a）監控溫室環境：

各下位機監視溫室內環境參數的變化和現場各種設備的工作情況，並即時地把採集到的數據顯示在控制面板上，同時對數據進行分析，根據設定的要求通過控制副程式控制各執行機構。

b）數據的即時列印：

溫室現場採集到的各項數據可由下位機的列印設備即時列印出來，以便作為歷史數據保存起來。

c）傳送和接收數據：

下位機把溫室現場待機的數據根據上位機的需要，通過通信線路傳送給上位機，下位機也可接收上位機發送來的數據或命令。

3下位機的系統設計（硬體）

3.1控制中心的設計

3.1.1單片機的選型

電子技術、微電子技術特別是大規模和超大規模積體電路技術的飛速發展和成熟，使得電腦不斷的更新換代，尤其是微型電腦，其發展速度之迅猛，應用範圍之廣泛是以往任何技術都無法比擬的。

而作為微型電腦技術的一個獨特分支的單片機技術，使得許多領域的技術水準和自動化程度大大提高，可以說當今世界正在經受一場以單片機技術為標誌的新技術革命浪潮的衝擊。

單片機一經出現，便以其小巧價廉，功能強，穩定可靠，集成度高，運算速度快，功耗低，擴展容易，抗干擾能力強，系列齊全:

使用方便靈活等優點廣泛應用於工業過程控制、自動監測、智能儀器儀錶、家用電器等領域，這使得單片機成為當今世界上銷售量最大、應用面最廣、價格最便宜的微型電腦產品，單片機技術的開發和應用水準已成為一個國家工業發展水準的標誌之一。

為了適應各種應用領域的需要，世界各國都在不斷地進行研製和開發。

目前世界上最具實力的單片機開發公司有:

美國的Intel,ATMEL,荷蘭的Philips，德國的Siemens等。

其中Intel公司開發的MCS-51高性能8位機代表著單片機的發展方向，成為單片機領域中的主流產品，其他公司則紛紛推出了與MCS-51系列相容的單片機，ATMEL公司的89系列Flash單片機便是其中的一種。

其以Intel80C51/52作為內核，並採用可重複編程的FlashROM技術，是一種源於8051而又優於8051的單片機，己成為廣大MCS-51用戶進行電子設計與開發的優選單片機品種。

根據系統的功能和要求，設計選用ATMEL公司89系列標準型單片機AT89C51作為控制中心。

3.1.2AT89C51單片機概述

a）AT89C51單片機的性能特點

AT89C51是一種低功耗、低電壓、高性能的8位單片機，片內帶有一個4KBFlashEPROM，它採用了CMOS工藝和ATMEL公司的NURAM技術，且引腳和指令系統都與MCS-51產品相容，最大特點就是其閃速其主要性能如下:

記憶體優越的線上可重複編程性能。

其主要性能如下：

4KB可改編程式Flash記憶體，可經受1,000次的寫入/擦除週期；全靜態工作:

OHZ～24MHZ；

三級程式記憶體保密；

128B（8位）內部RAM；

32條可編程I/0口線；

2個16位定時器/計數器；

5個中斷源；

可編程串行通道；

片內時鐘振盪器；

低功耗的閒置及掉電保護模式。

AT89C51型單片機的內部結構如圖3.1所示，它包含以下功能部件：

圖3.1AT89C51型單片機的內部結構

b）引腳配置

AT89C51單片機有40個引腳，為CMOS工藝雙列直插封裝（DIP）其引腳配置見圖3.2。

（1）主電源引腳

VCC接十5V電源正端

GND接+5V電源地端

（2）時鐘震盪電路引腳XTAL1和XTAL2

（3）控制或與其它電源複用引腳RST、ALE/PROG、

和/VP

RST為複位輸入端；ALE為地址鎖存允許信號，

為Flash記憶體編程脈衝輸入端；

為外部程式存儲的讀選通信號；

為訪問外部程式記憶體允許端，VPP為Flash記憶體編程電源12V輸入端。

（4）輸入/輸出引腳PO.O-PO.7,Pl.0-Pl.7,P2.O-P2.7和P3.O-P3.7

PO口（P0.0-P0.7）是三態雙向口，通稱數據匯流排。

P1口（P1.0-P1.7）是准雙向口，專門供用戶使用的I/O口。

P2口（P2.O-P2.7）也是准雙向口。

P3口（P3.O-P3.7）是雙功能口，第一功能是一般I/O口，第二功能定義具體見表3.1所示。

表3.1P3口各引腳兼用功能表

c）記憶體的配置

AT89系列單片機的記憶體採用的是哈佛結構即程式記憶體和數據記憶體分開編址的，它們有各自的尋址系統、控制信號和特定功能。

程式和數據記憶體在物理和邏輯上均分為兩個地址空間:

內部存儲空間和外部存儲空間。

這裏系統的數據量不太大，程式也不太長，AT89C51片內的4KBROM閃速記憶體和128B的RAM數據記憶體即可滿足要求，無需擴展片外RAM和ROM,CPU只需訪問內部RAM和ROM，故在硬體電路設計上將

和

引腳連在一起接VCC，由一上拉電阻將其拉高。

AT89內部記憶體地址空間分配為:

片內4KB程式Flash存儲空間（0000H～0FFFFH）；片內128位元組的數據存儲空間（00H～7FH）；特殊功能寄存器空間（80H～FFH）；位尋址空間（OOH～FFH）。

3.1.3時鐘電路設計

AT89C51單片機內部有個振盪器，可以用作CPU的時鐘源。

這裏系統時鐘選用內部方式，因為這種方式結構緊湊、成本低廉、可靠性高。

AT89C51內部含有一個高增益的反相放大器，通過XTAL1（輸入端）、XTAL2（輸出端）外接作為回饋元件的片外石英晶體（或陶瓷諧振器）和電容Cl,C2組成的並聯諧振電路後便構成片內自激振盪器，從而利用它內部的振盪器產生時鐘。

連接方法見圖3.3所示，其中晶體呈感性，其決定著振盪器的振盪頻率;電容Cl,C2對頻率有微調作用。

電路中回饋元件選用石英晶體，電容CI和C2均為30PF，電容的安裝位置應儘量靠近單片機。

圖3.3時鐘電路連接圖

3.1.4複位電路設計

MCS-51系列單片機在上電時需要對內部寄存器以及I/O口的進行複位，這樣才能保證運行的可靠性。

本設計採用的複位電如圖3.4所示，其由三部分組成，1、上電自動複位電路；2、手動複位電路；3、外部看門狗電路。

上電自動複位電路上電時將單片機自動複位，程式從開始運行。

手動複位電路是系統調試時或者出現異常，需要對系統進行複位時使用的，只需按一下鍵就可以將系統複位。

看門狗電路是MAXIM公司的微處理器監控晶片MAX706及其週邊元件構成的，待系統出現死機或者程式跑飛時，單片機給WDI端的脈衝消失，MAX706的RESET端會產生一個複位信號將單片機複位，從而使系統完成複位功能。

圖3.4複位電路

3.2數據採集處理電路的設計

3.2.1感測器的選型

感測器是測控系統的關鍵部件。

快速、準確地測定溫室環境資訊，對於探明作物生長環境此時是否為最佳狀態，以便適時做出排風、排水和空氣濕度調節等措施具有重要意義。

a）感測器的選擇及性能指標

系統採用了溫度，濕度，光照度，地表水勢、地表濕度四種感測器，為系列化產品，均設計有液晶顯示窗口和RS-232數據介面。

其使用環境為:

-10℃～+70℃；0～100%RH；電源供電為:

8～24VDC，<20MA；數據傳輸參數:

9600波特；8位數據位；1位停止位，最大傳輸距離:

1200米。

各感測器的性能指標如表3.2所示。

表3.2感測器性能指標

b）感測器的工作原理

下麵以THM101溫度感測器為例介紹其基本的電路結構和工作原理，如圖3.5所示。

圖3.5THM101溫度採集模組的電路結構如圖

系統工作時，溫度感測器直接將溫度信號轉變成數字信號，由MCU讀出。

濕度感測器輸出的電壓信號經AD變換器變換成數字信號後經MCU讀出。

在整個工作過程中MCU不斷採集溫度和濕度數據並經由LED顯示器交替顯示出當前的溫、濕度數值。

其他只能感測器模組的工作原理類似。

c）感測器的通信命令和數據格式

以THM101溫濕度採集模組為例介紹感測器的通信命令和數據格式。

THM101溫濕度採集模組的通信方式採用“呼叫一應答”方式。

在工作中，模組的MCU控制RS-232介面電路平時處於接收狀態，一旦接收到匯流排傳來的呼叫命令後，立即對呼叫命令進行命令及地址的解析，並將地址與存貯在EEPROM中的本站地址相比較，如果地址與本站相符，則立即根據呼叫指令將本站的溫度或濕度數據送出作為應答。

3.2.2模數轉換器

a）模數轉換器的選型

在以單片機為核心的即時測控系統中，被測量對象的有關參量是一些連續變化的模擬量如溫度、壓力、流量、速度等物理量，而單片機只接受數字量，所以這些模擬量必須轉換成數字量後才能輸入到單片機進行處理。

若輸入的是非電量模擬信號，還需通過感測器轉換成電信號並加以放大。

模數轉換器便是實現模擬量變換成數字量的設備，因此模數轉換技術便成為數字測控系統中非常重要的一項技術。

模數轉換晶片種類很多如:

計數比較型、逐次逼近型、雙積分型、並行式、改進式等，而在選擇轉換器時應主要從速度、精度和價格上綜合考慮。

經分析比較，以逐次逼近式A/D轉換器的性價比為最宜。

其在轉換速度和精度上都比較適中，轉換時間一般在us級，轉換精度一般在0.1%上下，只是抗干擾能力較弱，適用於一般場合。

但因逐次比較式A/D轉換器具有介面簡單、清晰、軟體配置簡單等優點且價格適中，被廣泛應用於單片機應用系統中。

國內使用較多的有ADC0808/0809,ADC0801-ADC0805及AD0816/0817和AD574等。

這裏選擇應用廣泛的逐次逼近式ADC0809晶片。

ADC0809管腳配置如圖3.6所示。

圖3.6ADC0809管腳配置