对基于微波的粮食水分检测系统的分析与设计

　　2．2 硬件设计

　　粮食水分检测控制器是硬件设计的核心部分，它由放大滤波电路、A／D转换、微控制器、键盘、LCD显示和串行总线接口组成，如图3所示。微波传感器探头拾取的微波电信号，经过放大、滤波处理后，再进行A／D转换，粮食水分推算结果在LCD上进行实时显示。键盘接口可以进行控制器参数设置、水分标定等操作。通过串口与计算机进行数据通讯，CAN总线为多个控制器的级联接口。

　　微波传感器模拟信号处理决定了整个系统的水分检测范围和检测精度。图4为传感器信号处理电路。微控制器采用Microchip公司的PICl-8F6527。该处理器采用纳瓦技术，功耗低，抗干扰能力强，外围接口丰富，如CCP模块(PWM)、MSSP模块(SPI，I2C)、EUSART模块、A／D转换模块等，可满足系统应用需求。4种晶振模式，最高可达40 MHz。内部具有看门狗电路，可在线串行编程(in-circuit serial programming，ICSP)。A／D转换器采用AD7806，16位采样，其参考电压源3 V由AD780提供，A／D采样分辨率为45．8μV／bit，使系统具有较高的检测精度。AD7806具有采样自校正功能，保证了采样的准确性，通过SPI总线与微控制器进行数据通讯。上电初始化完成后，AD7806通过引脚由高变为低向微控制器提供中断信号，通知微控制一个新的A／D转换数据已经准备好，可以进行读取操作。信号处理电路的放大倍数可在线调节，通过PICl8F6527控制数字电位器AD5227来完成，两者之间通过3根数据线连接，提高了系统的水分检测范围。整个系统采用5 V工作电压，低功耗设计，与外部设备的接口进行光电隔离，降低外部十扰，提高系统工作可靠性。