时间：2023-03-10 14:51:36
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【关键词】单片机；计数器；敏感性能；采集系统；二级控制系统；
【中图分类号】TP339【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）02-0356-02
1.单片机的介绍
单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率。
由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？原因很简单，就是单片机没有家用计算机那样的CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十K的尺寸！对于家用PC的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。 单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上来运行，家用PC的也是承受不了的。
目前最常用的单片机为MCS-51，是由美国INTEL公司（生产CPU的英特尔）生产的，89C51是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国ATMEL公司开发生产的，其内核兼容MCS-51单片机。
单片机的应用领域：单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：.在智能仪器仪表上的应用，单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备。
在家用电器中的应用，可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。在计算机网络和通信领域中的应用，现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。
2.计数器总体思路与结构框图
系统上电复位，计数器自动复位清零。当无物体遮挡时计数器不被触发计数，使之保持原态，计数器显示数值不会变化。当有物体遮挡时使计数器可靠触发，计数器被触发翻转计数。当物体下次到来时，计数器将自动加一，直到加至计数值为999。继续加一，使计数器进入下次从099的循环计数。通过以上分析，数字式光电计数器电路主要由直流稳压电源、光电变换电路（信号采样电路）、信号触发电路和两位数电子计数器电路及译码显示电路等组成。
电路分析。电路中对于第一比较器IC2B，当红外传感器输出的脉冲信号电压小于参考电压时，输出端输出高电平；当输入电压大于参考电压时，输出低电平。对于IC2A，当IC2B输出高电平时，它输出低电平。这时，光耦合器中的发光二极管、光敏三极管导通，使VT导通输出低电平，这是红外传感器在无物体遮挡时脉冲输出端的输出状态。当IC2B输出低电平时，IC2A输出高电平，光耦合器中的发光二极管截止，光电管及VT截止，输出高电平，这是红外传感器被遮挡后脉冲输出端的输出状态。这样，每当传感器被遮挡一次，脉冲形成电路便输出一个计数脉冲。从而触发译码器在数码管上显示计数值。一只计数器上加上两个译码器和两个数码管组成一个两位的电子计数器。它的计数范围为0～999，采用同样的计数器和译码器进行级联便可组成多位计数器。电路中，C4与R12组成开机复位电路，接通电源后由RC电路产生一个复位脉冲加至计数器的复位端R，计数器自动清零。本电路采用脉冲下降沿触发方式，计数脉冲由EN端输入，这时应将CP端接地。
电路的优缺点及改进方法：一是电路的优点，易于实现自动化控制、计数精确、直观性比较好、具有一定的抗干扰能力且比较容易实现级联，以达到扩大计数范围的作用，同时电路具有很强的实用性。二是电路的不足，由红外发射管IRED和接收管VTP组成的信号采样电路灵敏度稍差，以及电路焊接工艺和线路排布个人觉得并不十分完美。三是电路改进措施，在调试之前我把发光管与接收管正对，同时为避免自然光线干扰引起误计数，我在接收管上套一段黑色圆管作遮光筒，将两管之间调整好距离，以有效实现物体运动。在电路板焊接工艺这一块，有待于在今后的技能实习中进一步加强和训练。四是电路调试过程中两种出现的情况 ①电压比较器LM393的第一级比较器的参考电压端（五号端）的上电电压很高，接近于电源电压，使输入端（六号端）与之比较时没有反应，LM393不能正常工作，从而不能产生脉冲信号。②某些时候数码显示器计数不准确，产生这种现象的原因是由于脉冲发生电路所产生的脉冲信号频率不正常。
解决方法：一是电压比较器LM393集成块的四号端和八号端对调，使四脚接地，八脚接正极，这样就将参考电压端（五号端）的电压拉低，使之为VDD/2，即4.5V，使电路正常工作。二是既然脉冲信号频率不正常，那么我就查脉冲发生电路，由发射接收管到电压比较器再到光耦合器再到三极管最后到充放电电容。最终确定充放电电容不匹配，由容量为10的4次方皮法改为了10的2次方皮法，电路能准确计数，正常工作。
电源电路。220V交流市电经变压器T降压，桥式整流器D1整流，电解电容C7滤波，三端稳压器78L05稳压，最后得到整机要求的+5V稳定直流电源。单片机系统。U1为AT89S52单片机。C1，R0，R1和复位按钮RESET组成手动电平复位和上电自动复位电路；C2，C3以及晶振JT1组成时钟电路；C4，C5为+5V电源滤波电容。U2为CMOS6反相器CC4069，起驱动作用。VD1～VD6为红外发射管，其负极端接与P1口，P1口设置为输出状态，当P1口为“0”时，VD1～VD6发红外光。VD7～VD12为红外接收管，当接收到红外光时导通，+5V电源通过VD7～VD12加到反相器CC4069的输入端，经反相为低电平，这时P3.0～P3.5为低电平。
参考文献
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关键词 粮田；粮食生产；养分；对策；山东临沂；兰山区
中图分类号 S158.3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）16-0227-02
农业是国民经济的基础，粮食是基础的基础，是百业之基[1]。临沂市兰山区拥有人口94.9万人，若不立足于自身而靠从区外调运和市场调节解决粮食问题，弊端很多。一是拥有耕地却要花钱买粮，会增加群众负担。二是因为粮食不仅为人类生存所需，也是畜牧业发展的重要支撑。因此，必须高度重视粮食生产，进一步挖掘潜力，努力实现粮食自给有余，以推动农村经济乃至整个经济社会的可持续发展。
1 兰山区粮食生产各分区条件
兰山区粮食产区划分为西部、北部丘陵棕壤、褐土区；中部涝洼砂姜黑土、潮土区；沿河潮土高产区。
1.1 西部、北部丘陵棕壤、褐土区
这部分土壤主要分布在北部坡麓梯田、岭坡地，主要土类是棕壤和褐土。此类土壤地势高，排水良好，适宜种植地瓜和杂粮。主要分布在李官镇、半程镇、汪沟镇和方城镇。此类土壤主要有以下障碍因素：地势高，坡度大，水源不足，灌溉设施不完善，常受干旱威胁，地面不平，有轻度的侵蚀，土层浅薄，土壤肥力较低。
对这类土壤要积极发展灌溉，扩大浇水面积。此类土壤地势较高，保证灌溉是首要问题，可以因地制宜发展地下水灌溉、大口井蓄水灌溉。此类土壤含砂砾成分较高，保水保肥能力差，增施有机肥可以改善土壤质地，提高土壤肥力。
1.2 中部涝洼砂姜黑土、潮土区
这部分耕地主要是砂姜黑土和潮土，以及在这2种土类上发育起来的新水稻土。潮土主要分布在沂河和祊河岸边，砂姜黑土主要分布在白沙埠镇、枣沟头镇和半程镇。主要为稻麦两熟区，是兰山区的主要粮囤子。这类土壤有以下特征：一是易涝。这部分耕地地势低洼，客水量大，而几条排水河道河床逐年抬高，灌木丛生，排涝能力低，因而雨季易积水成涝，同时黑土地区地下水位高，土质黏重，渗透性差，土壤的有效蓄水量低，在排水不畅的情况下，容易造成渍涝，影响作物的正常生长，严重影响农业的生产发展。二是易旱。虽然兰山区常年降雨量为869 mm，但是降雨多集中在6—8月，春播和秋种期间雨水稀少，土壤干旱，影响播种和出苗。此外，湖洼黑土地土壤比较黏重，多块状易板结，且有砂姜。旱季，土壤干旱开裂，加速了蒸发，而且阻碍毛管水上升，难以补充耕层水分，因此短暂的干旱就会影响耕种和作物正常生长。对中部涝洼砂姜黑土、潮土区的改良，一是治涝防旱；二是增施有机肥；三是因地制宜种植水稻。
1.3 沿河潮土高产区
沿河高产区位于沂河、祊河河流两岸，主要土壤类型是河流冲积物母质发育成的河潮土。由于河岸阶地相对地势较高，排水方便，地势平缓，基本没有侵蚀现象，土层深厚，地下水位较高，水利资源丰富，灌溉比较方便。土壤质地多是轻壤或者中壤，保水供肥能力较强，通透性良好，湿潮温暖，肥力较高，抗旱耐涝，耕性较好，适宜作物广泛，种植历史悠久，土壤熟化程度高，是全区的高产稳产区。有稻麦两熟和稻玉两熟两种种植制度，是兰山区的粮食高产稳产区。
2 兰山区粮田养分水平
从兰山区土壤养分来看，兰山区各养分基本都在中等及中等偏上水平，能满足作物需要（表1）。
3 兰山区粮食作物施肥现状
2008年兰山区测土配方施肥项目实施以来，农民逐渐认识到测土配方施肥的好处，积极推广秸秆还田，大量应用配方肥，使兰山区施肥结构有了较大改变。秸秆还田主要有作物秸秆切碎还田、小麦高留茬和作物秸秆覆盖还田3种形式。从小麦、玉米、水稻3种粮食作物来看，氮、磷、钾3种养分施用比例大约在1.0∶0.3∶0.3（表2）。
4 兰山区粮食生产增长限制因素
4.1 粮食播种面积和单位面积粮食产量
粮食产量是粮食播种面积与单位面积粮食产量二者的乘积。粮食播种面积是种植粮食的耕地面积与复种指数的乘积。粮食播种面积受耕地面积、粮食作物播种比例和复种指数影响。
从2003年，兰山区耕地面积在不断减少。今后，兰山区城市化和工业化仍将互相促进，加速发展，这必然会造成大量的耕地非农化，使兰山区耕地面积继续不断减少。在耕地面积快速减少的情况下，为保障粮食的播种面积，可以提高复种指数。复种指数指某一地区，全年总播种面积和总耕地面积之比，它是衡量耕地利用程度的重要指标。2009年兰山区复种指数为l.466，而据中国农业科学院梁书民（2006）分析计算，我国潜在复种指数为1.832[2]。因此，在可能的情况下，提高兰山区复种指数也是增加粮食产量的一个有效途径。
在耕地面积快速减少的情况下，提高粮食单产是粮食总量增加的关键。并且单产是影响兰山区粮食总产量的最主要因素。提高粮食单产的关键在于培育、推广应用高产优质粮食品种。经过较长期的科研努力，我国在水稻、小麦等主要粮食品种方面已经培育出一些高产优质品种，并开始进行推广应用。
4.2 影响粮食单产的因素
4.2.1 农业科研及技术推广。在粮食单产方面，科技进步水平因子具有较高载荷，对粮食单产的影响力最大，兰山区农业技术推广工作薄弱，亟待加强。
4.2.2 气候等自然条件的影响及抵御自然风险的能力。气候等自然条件是影响粮食产量的重要因素[3-4]。兰山区目前抵御自然风险的能力仍然比较薄弱，2010年兰山区农作物受灾面积40 hm2，农业直接经济损失146万元。兰山区亟待加强综合病虫害防控能力和应急减灾能力的建设，降低病虫害造成的损失。同时，也要通过田间工程建设、小型农田水利建设、更新改造老化机电设备、完善灌排体系、鼓励节水灌溉等途径，加强农田水利建设力度。
4.2.3 耕地质量。兰山区耕地总面积为29 860.49 hm2，现有耕地按质量划分为6级。其中，一级地和二级地占总耕地面积的35.30%；三级地和四级地占耕地总面积的30.47%；五级地和六级地占耕地总面积的34.23%。以六级地分布面积最大，占总耕地面积的24.18%。五级地分布面积最小，约占总耕地面积的10.05%。
耕地用养不当，引起耕地质量下降。近年来，有机肥施用量逐年减少，施用化肥量增加，施肥养分比例失调、高强度耕作等导致耕地地力下降。因此，要提高耕地质量，以实现作物产量的提高。兰山区中南部为平原，为粮食高产区，西北部为丘陵，为粮食低产区，土层瘠薄，抗御自然灾害的能力弱。
4.2.4 农业基础设施。加大农田基本建设的投入是提高粮食产出水平的有效途径[5]。农田水利仍然基础脆弱将影响兰山区粮食生产，总灌溉面积低的原因有：水利工程老化退化；水资源缺乏优化调度，配置不合理；水的有效利用率低，浪费严重。
5 兰山区粮食生产增长途径
良好的土壤条件是粮食优质丰产的基础，加强粮食产地建设，做好土壤是促进兰山区粮食生产迅速发展的一项重要工作。
5.1 整修梯田，保持水土
兰山区西北部的李官镇、半程镇北部、汪沟镇和方城镇 北部和义堂镇为丘陵、地貌，水土流失比较严重，这是造成土壤贫瘠的主要原因。因地制宜，统一规划，整修梯田，防止水土流失。
5.2 加强农田基本建设，深挖改土，加厚活土层
对于薄层、极薄层酥石棚耕地，土层厚度小于30 cm，土层过浅成为农作物低产的严重障碍因素，为提高耕地的生产能力，挖掘深度以60～100 cm为宜，回填时混加土杂肥、作物秸秆[6-7]。
5.3 从资源水利用的角度，优化水资源配置
兰山区东南部为平原，西北部为低山丘陵区，一是要充分利用径流水，通过改建拦河闸增加年调蓄水量，作为中东部平原地区的灌溉水源；二是将沂、祊河的水量西调，结合西北部的中小型水库、塘坝、水窑，解决西北部低山丘陵区的缺水；三是在西部宜井地区大力发展机电井灌溉[8-9]。农业节水，搞好灌溉渠系的防渗，并因地制宜大力发展喷灌、微灌、滴灌等先进的灌溉技术，提高水的利用率。
5.4 增施有机肥，实施测土配方施肥
增加土壤有机质的措施主要有以下几方面措施：①发展畜牧业，积好农家肥。发展养猪、养牛、养羊、养兔、养鸡，改进积肥方法，积累农家肥。②秸秆还田。其是培肥地力的一项有效措施，成本低，见效快。③发展沼气建设。沼液浇灌，沼渣入田。
测土配方施肥技术的核心是调节和解决作物需肥与土壤供肥之间的矛盾，同时有针对性地补充作物所需的营养元素，实现各种养分平衡供应，达到提高肥料利用率、提高作物产量、改善农产品品质的目的。
5.5 良种良法配套
既抓良种，也抓良法，良种良法配套是作物高产稳产的重要条件。因此，在土壤改良的基础上，选用优良品种，并配之相配套的农艺措施，为作物生产提供最佳的生长条件，为兰山区粮食增产做出贡献。
6 参考文献
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