基于Modbus的甘蔗种植机测控系统的设计
发布时间：2021-05-08 15:48
我国农业正在由传统开放式农业向现代精准农业发展,而智能化农机更是实施精准农业的重要手段。采用智能农业机械进行耕作,可以大大缓解我国正在面临的农村劳动力流失,农业投入产出比过低以及农业物资浪费严重的问题。在甘蔗种植业中,而由于劳动力成本上升,导致我国蔗糖行业原本的竞争力不复存在。而作为甘蔗种植业中劳动力需求最大的种植环节,如能提高机械化使用水平,将可大大降低原料蔗的生产成本。针对目前现有甘蔗种植机缺苗、肥料浪费严重等现象,提出了一种智能化改造方案,以实现种植时缺苗提示、智能施肥的目的。以Modbus的RTU模式为基础,设计编写了通讯协议以及相关功能代码,并依靠RS485定义了网络物理层,从而完成了Modbus现场总线网络的构建。整个系统是以嵌入式系统为上位机,单片机系统为下位机,通过Modbus,总线进行数据交互的一款智能化控制平台。下位机以ATmega8为主控器建立了最小系统。通过使用ATmega8单片机的捕获功能捕捉霍尔传感器产生的脉冲信号,经过改良后的M测速法计算出系统所需速度信息。通过PWM技术和比例-滞回控制方法,实现了肥料排放的智能化控制。上位机则以S5PV210蜂鸟系列AR...
【文章来源】：南京农业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
目录
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究意义和目的
1.2 几种常见的甘蔗种植机
1.3 国内外研究现状
1.3.1 农业智能化研究现状
1.3.2 现场总线技术在农业中的应用
1.4 本文的研究方法和内容安排
1.4.1 研究方法
1.4.2 研究目标
1.4.3 研究内容
第二章 Modbus总线
2.1 常见总线协议
2.1.1 CAN总线
2.1.2 Modbus总线
2.2 Modbus传输模式
2.2.1 ASCII模式
2.2.2 RTU模式
2.3 校验方式
2.3.1 奇偶校验
2.3.2 LRC检测
2.3.3 CRC检测
2.4 Modbus程序设计
2.4.1 功能码设计
2.4.2 帧解析
2.4.3 主从机通讯软件流程
2.5 本章小结
第三章 节点的软硬件设计
3.1 总体概述
3.2 主控器选型
3.3 速度采集方案
3.3.1 速度采集硬件设计
3.3.2 测速算法
3.3.3 软件设计
3.4 排肥量控制
3.4.1 PWM技术
3.4.2 硬件实现
3.4.3 软件设计
3.5 RS485接口
3.5.1 概述
3.5.2 RS485组网
3.5.3 RS485硬件电路设计
3.5.4 程序实现
3.6 本章小结
第四章 嵌入式实时操作系统移植
4.1 几种常见的系统
4.2 交叉编译环境建立
4.3 Bootloader移植
4.3.1 bootloader定义
4.3.2 移植uboot
4.4 配置linux内核
4.4.1 定义
4.4.2 移植步骤
4.5 移植Yaffs2根文件系统
4.5.1 文件系统定义
4.5.2 常用的文件系统
4.5.3 根文件系统的生成
4.6 实验结果
4.7 本章小结
第五章 基于Qt的上位机软件设计
5.1 主界面设计
5.1.1 整体描述
5.1.2 中文支持
5.2 软键盘输入设计
5.2.1 软键盘总体设计
5.2.2 代码设计
5.3 串口部分代码设计
5.3.1 概述
5.3.2 具体实现
5.4 基于SQLite的数据库设计
5.4.1 概述
5.4.2 代码设计
5.5 Qt移植
5.5.1 移植tslib
5.5.2 移植qt/e
5.6 本章小结
第六章 实验结果
6.1 下位机功能测试
6.1.1 脉冲采集测试
6.1.2 PWM出测试
6.2 联合测试
6.2.1 组网后通讯测试
6.2.2 联合作业测试
6.3 本章小结
第七章 总结和展望
7.1 论文总结
7.2 未来展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]富来威2CZX系列悬挂式甘蔗种植机[J]. 农机市场. 2012(12)
[2]智能化电动甘蔗山地种植机的研究[J]. 侯昭武,陆安山. 中国农机化. 2012(06)
[3]甘蔗生产机械化现状及相关问题的思考[J]. 王晓鸣,莫建霖. 农机化研究. 2012(10)
[4]智能化农业与智能化农机装备[J]. 籍俊杰,李谦. 农业技术与装备. 2012(04)
[5]基于Linux Qt的软键盘设计与实现[J]. 田福英. 计算机与现代化. 2011(12)
[6]基于无线网络的远程墒情监测系统设计与实现[J]. 吴春,姜波,申长军,邢振,闫华. 节水灌溉. 2011(12)
[7]我国甘蔗种植机技术现状及存在的关键技术问题[J]. 刘庆庭,莫建霖,李廷化,区颖刚. 甘蔗糖业. 2011(05)
[8]Modbus协议在智能信号变送器中的应用[J]. 付青,丁金华,王辉,王朋亮,王炜富. 仪表技术与传感器. 2011(06)
[9]Modbus协议的RS485总线通讯机的设计及应用[J]. 王书根,王振松,刘晓云. 自动化与仪表. 2011(05)
[10]基于嵌入式数据库SQLite的智能导游系统[J]. 彭艳. 计算机系统应用. 2011(04)
博士论文
[1]精准农业大豆变量施肥控制技术研究[D]. 王熙.黑龙江八一农垦大学 2010
硕士论文
[1]基于DM6446和Qt的嵌入式图形界面的研究与应用[D]. 杨金林.青岛大学 2012
[2]智能农业系统中感知适配网关的研究与设计[D]. 李萍.浙江理工大学 2012
[3]基于Arm9-Linux嵌入式系统的联合收割机信息处理平台的研究[D]. 张恬.江苏大学 2009
[4]基于ARM9的嵌入式Linux手持平台设计与实现[D]. 李伟.武汉理工大学 2009
[5]基于ARM-Linux的农田信息监测系统[D]. 尹华菊.河北农业大学 2008
[6]除草机器人设计与控制[D]. 郭伟斌.南京林业大学 2008
[7]基于Linux的农田灌溉无线监控系统控制器的设计与实现[D]. 贾晓.吉林大学 2008
[8]基于CAN总线轮式农业移动平台通讯子系统的研究[D]. 赵先雷.南京农业大学 2007
[9]Linux系统中透明加密文件系统的设计与实现[D]. 虞云翔.浙江大学 2006
[10]编码器测速方法的研究[D]. 赵岩.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2003
本文编号：3175604
【文章来源】：南京农业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
目录
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究意义和目的
1.2 几种常见的甘蔗种植机
1.3 国内外研究现状
1.3.1 农业智能化研究现状
1.3.2 现场总线技术在农业中的应用
1.4 本文的研究方法和内容安排
1.4.1 研究方法
1.4.2 研究目标
1.4.3 研究内容
第二章 Modbus总线
2.1 常见总线协议
2.1.1 CAN总线
2.1.2 Modbus总线
2.2 Modbus传输模式
2.2.1 ASCII模式
2.2.2 RTU模式
2.3 校验方式
2.3.1 奇偶校验
2.3.2 LRC检测
2.3.3 CRC检测
2.4 Modbus程序设计
2.4.1 功能码设计
2.4.2 帧解析
2.4.3 主从机通讯软件流程
2.5 本章小结
第三章 节点的软硬件设计
3.1 总体概述
3.2 主控器选型
3.3 速度采集方案
3.3.1 速度采集硬件设计
3.3.2 测速算法
3.3.3 软件设计
3.4 排肥量控制
3.4.1 PWM技术
3.4.2 硬件实现
3.4.3 软件设计
3.5 RS485接口
3.5.1 概述
3.5.2 RS485组网
3.5.3 RS485硬件电路设计
3.5.4 程序实现
3.6 本章小结
第四章 嵌入式实时操作系统移植
4.1 几种常见的系统
4.2 交叉编译环境建立
4.3 Bootloader移植
4.3.1 bootloader定义
4.3.2 移植uboot
4.4 配置linux内核
4.4.1 定义
4.4.2 移植步骤
4.5 移植Yaffs2根文件系统
4.5.1 文件系统定义
4.5.2 常用的文件系统
4.5.3 根文件系统的生成
4.6 实验结果
4.7 本章小结
第五章 基于Qt的上位机软件设计
5.1 主界面设计
5.1.1 整体描述
5.1.2 中文支持
5.2 软键盘输入设计
5.2.1 软键盘总体设计
5.2.2 代码设计
5.3 串口部分代码设计
5.3.1 概述
5.3.2 具体实现
5.4 基于SQLite的数据库设计
5.4.1 概述
5.4.2 代码设计
5.5 Qt移植
5.5.1 移植tslib
5.5.2 移植qt/e
5.6 本章小结
第六章 实验结果
6.1 下位机功能测试
6.1.1 脉冲采集测试
6.1.2 PWM出测试
6.2 联合测试
6.2.1 组网后通讯测试
6.2.2 联合作业测试
6.3 本章小结
第七章 总结和展望
7.1 论文总结
7.2 未来展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]富来威2CZX系列悬挂式甘蔗种植机[J]. 农机市场. 2012(12)
[2]智能化电动甘蔗山地种植机的研究[J]. 侯昭武,陆安山. 中国农机化. 2012(06)
[3]甘蔗生产机械化现状及相关问题的思考[J]. 王晓鸣,莫建霖. 农机化研究. 2012(10)
[4]智能化农业与智能化农机装备[J]. 籍俊杰,李谦. 农业技术与装备. 2012(04)
[5]基于Linux Qt的软键盘设计与实现[J]. 田福英. 计算机与现代化. 2011(12)
[6]基于无线网络的远程墒情监测系统设计与实现[J]. 吴春,姜波,申长军,邢振,闫华. 节水灌溉. 2011(12)
[7]我国甘蔗种植机技术现状及存在的关键技术问题[J]. 刘庆庭,莫建霖,李廷化,区颖刚. 甘蔗糖业. 2011(05)
[8]Modbus协议在智能信号变送器中的应用[J]. 付青,丁金华,王辉,王朋亮,王炜富. 仪表技术与传感器. 2011(06)
[9]Modbus协议的RS485总线通讯机的设计及应用[J]. 王书根,王振松,刘晓云. 自动化与仪表. 2011(05)
[10]基于嵌入式数据库SQLite的智能导游系统[J]. 彭艳. 计算机系统应用. 2011(04)
博士论文
[1]精准农业大豆变量施肥控制技术研究[D]. 王熙.黑龙江八一农垦大学 2010
硕士论文
[1]基于DM6446和Qt的嵌入式图形界面的研究与应用[D]. 杨金林.青岛大学 2012
[2]智能农业系统中感知适配网关的研究与设计[D]. 李萍.浙江理工大学 2012
[3]基于Arm9-Linux嵌入式系统的联合收割机信息处理平台的研究[D]. 张恬.江苏大学 2009
[4]基于ARM9的嵌入式Linux手持平台设计与实现[D]. 李伟.武汉理工大学 2009
[5]基于ARM-Linux的农田信息监测系统[D]. 尹华菊.河北农业大学 2008
[6]除草机器人设计与控制[D]. 郭伟斌.南京林业大学 2008
[7]基于Linux的农田灌溉无线监控系统控制器的设计与实现[D]. 贾晓.吉林大学 2008
[8]基于CAN总线轮式农业移动平台通讯子系统的研究[D]. 赵先雷.南京农业大学 2007
[9]Linux系统中透明加密文件系统的设计与实现[D]. 虞云翔.浙江大学 2006
[10]编码器测速方法的研究[D]. 赵岩.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2003
本文编号：3175604
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nygclw/3175604.html
