小麦双线精播智能控制系统的设计

发布时间：2020-10-15 04:06

【摘要】：为避免地轮打滑对播种均匀性产生的不利影响,保证较好的播种质量,该研究设计了一种播种机的自动控制系统,利用步进电机驱动排种器。系统以AT89C55单片机为控制核心,采用旋转编码器实时采集播种机作业时前进速度信息,微处理器(CPU)进行速度判断,并结合对种子粒距(或播量)的设置,实时调节步进电机的转速,以带动排种器按需播种。另外,该系统还能实现液晶显示、声光报警等辅助功能。试验结果表明,系统工作性能稳定可靠,能够满足播种时设定的要求。
【图文】：

增刊1李洁等：小麦双线精播智能控制系统的设计135用率和空间利用率，从而更有利于小麦生育前期的植株个体发育[10]。1.种箱2.双线排种器3.步进电机4.排种漏斗5.输种管6.双线开沟器7.仿形机构及地轮8.旋转编码器9.模拟轮（代替拖拉机前轮）10.机架11.手柄图1播种机单体结构图Fig.1Structureofprecisionplanterunit拖拉机前轮打滑率相对于播种机地轮来说要小得多，试验表明仅为地轮打滑率的1/3左右[11]。因此，设计中将旋转编码器与拖拉机前轮轴相连，能够改善地轮驱动有较大滑移的现象[12]。考虑到在室内使用拖拉机作牵引不易实现，则室内试验利用模拟轮临时代替拖拉机前轮，用于测量精播机的前进速度，并使用12V的蓄电池为步进电机提供电能。实际田间作业时不添加模拟轮，需将图1中的“9、10、11”部分卸掉，换之以四轮拖拉机头，此时旋转编码器安装于拖拉机前轮轴，并通过拖拉机的12V电瓶为步进电机供电。图2所示为该单体样机驱动及测速装置的安装图。旋转编码器装在模拟轮的轴上，由支架固定。将步进电机和双线排种轴用联轴器连接，使其带动排种器排种。a.编码器安装图b.步进电机安装图图2播种试验装置图Fig.2Experimentalinstallationofseeding1.2控制系统的组成及原理单片微机具有价格低廉，控制功能强大，体积小，便于安装，应用灵活等优点[13]，该设计是以单片机AT89C55作为控制核心的小麦双线精播智能控制系统。AT89C55是美国ATMEL公司生产的高性能8位单片机，片内带20KB的ROM和256Byte的RAM，兼容8052单片机内核。由于拖拉机驾驶位与排种器之间有一定距离，控制装置若采用有线连接，较为繁琐。为简化线路并能保证系统稳定性，该设计采用两个单片机控制单元，一个安装于拖拉机驾驶台，便于驾驶

planterunit拖拉机前轮打滑率相对于播种机地轮来说要小得多，试验表明仅为地轮打滑率的1/3左右[11]。因此，设计中将旋转编码器与拖拉机前轮轴相连，能够改善地轮驱动有较大滑移的现象[12]。考虑到在室内使用拖拉机作牵引不易实现，则室内试验利用模拟轮临时代替拖拉机前轮，用于测量精播机的前进速度，并使用12V的蓄电池为步进电机提供电能。实际田间作业时不添加模拟轮，需将图1中的“9、10、11”部分卸掉，换之以四轮拖拉机头，此时旋转编码器安装于拖拉机前轮轴，并通过拖拉机的12V电瓶为步进电机供电。图2所示为该单体样机驱动及测速装置的安装图。旋转编码器装在模拟轮的轴上，由支架固定。将步进电机和双线排种轴用联轴器连接，使其带动排种器排种。a.编码器安装图b.步进电机安装图图2播种试验装置图Fig.2Experimentalinstallationofseeding1.2控制系统的组成及原理单片微机具有价格低廉，控制功能强大，体积小，便于安装，应用灵活等优点[13]，该设计是以单片机AT89C55作为控制核心的小麦双线精播智能控制系统。AT89C55是美国ATMEL公司生产的高性能8位单片机，片内带20KB的ROM和256Byte的RAM，兼容8052单片机内核。由于拖拉机驾驶位与排种器之间有一定距离，控制装置若采用有线连接，较为繁琐。为简化线路并能保证系统稳定性，该设计采用两个单片机控制单元，一个安装于拖拉机驾驶台，便于驾驶员操作；另一个安装于排种器附近。两个控制单元通过蓝牙实现相关数据的无线传输，其结构如图3所示。主机系统主要完成机组前进速度信号采集、人机对话、故障报警等功能。从机系统主要实现步进电机驱动排种[14]、监视播种状况及故障等。图3播种机控制系统结构示意图Fig.3Structureofcontrolsystemoftheseed

哂屑鄹竦土??刂乒δ芮看螅?寤?。?便于安装，应用灵活等优点[13]，该设计是以单片机AT89C55作为控制核心的小麦双线精播智能控制系统。AT89C55是美国ATMEL公司生产的高性能8位单片机，片内带20KB的ROM和256Byte的RAM，兼容8052单片机内核。由于拖拉机驾驶位与排种器之间有一定距离，控制装置若采用有线连接，较为繁琐。为简化线路并能保证系统稳定性，该设计采用两个单片机控制单元，一个安装于拖拉机驾驶台，便于驾驶员操作；另一个安装于排种器附近。两个控制单元通过蓝牙实现相关数据的无线传输，其结构如图3所示。主机系统主要完成机组前进速度信号采集、人机对话、故障报警等功能。从机系统主要实现步进电机驱动排种[14]、监视播种状况及故障等。图3播种机控制系统结构示意图Fig.3Structureofcontrolsystemoftheseeder该智控精播机利用独立按键对播种参数（包括种子间距和播种量）进行设置；采用旋转编码器测量播种机的前进速度。测速信号经调理电路送入主机并被接收处理后，主机随即将当前车速和设置的播量（粒距）等参数信息通过蓝牙无线收发模块发送到从机，由从机进行综合计算，得出此时步进电机应有的转速，从而实时控制排种轴转速。此外，从机还利用光电传感器监视播种故障。一旦种箱内种子不足或输种管堵塞，从机便通过蓝牙将故障信号发送到主机，由主机发出声光报警，提醒操作人员及时采取相应措施；同样，当步进电机接近其极限转速时，系统将自启动LED灯，令其闪烁并蜂鸣报警。2控制系统硬件设计2.1粒距与播量的对应关系一般精密播种要求单粒种子在田间具有合适的播深、行距和粒距，降低播量，提高播种质量。小麦是分蘖作物，由于分蘖可多可少，其精播的行距与粒距视不同地区、不同品种而变化。?
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本文编号：2841671