【正文】 收割機自動打包測控單元設計畢業(yè)論文 目錄摘要 IAbstract II第一章 緒論 2 課題的背景和意義 2 國內外農業(yè)機械化現狀 2 單片機發(fā)展現狀 3 傳感器發(fā)展現狀 5 主要工作 6第二章 收割機自動打包測控單元系統(tǒng)設計 7 收糧系統(tǒng)構架設計 7 收糧系統(tǒng)程序 9 各模塊功用 15第三章 測量模塊 17 PIC16F877A簡介 17 200ms定時模塊(TMR0) 18 測量袋滿（RBO/INT） 22 外觸發(fā)中斷電路 26 編碼器計數 27 脈沖計數電路 34 顯示模塊 34 42 實驗結果與討論 43第四章 總結與展望 48參考文獻 49致謝 5048第一章 緒論 課題的背景和意義現代的農業(yè)收割機的打包機構一般都是靠人力操作的，雖然人力操作的可控性比較強，但是從優(yōu)化勞動力方面考慮，實現收割機自動打包的意義是非常重要的。就現在的產業(yè)行情趨勢看，機器的自動化已越來越普遍。因此，實現收割機自動打包是自動化趨勢的必然結果。 國內外農業(yè)機械化現狀中國是農業(yè)大國，利用占世界7%的耕地養(yǎng)活了占世界22%的人口，農業(yè)是治國之本，而農業(yè)機械化是指運用先進的農業(yè)機械裝備農業(yè)，改善農業(yè)生產經營條件，不斷提高農業(yè)的生產技術水平和經濟效益、生態(tài)效益的過程，是農業(yè)現代化的必由之路。農機化程度的提升，標志著生產力的發(fā)展和社會的進步，標志著社會主義新農村建設的水平[1]。我國農業(yè)機械化發(fā)展取得的成就 1．農業(yè)機械化事業(yè)不斷發(fā)展壯大，農機化裝備水平穩(wěn)步提高 截至2003年底，全國農業(yè)機械總動力達到6億kW以上，農機原值達3 362億美元；農田作業(yè)機械化水平顯著提高，機械耕地、播種、%、%、19%；農機服務領域不斷拓展，由原來的農田作業(yè)逐步向產前和產后延伸，向其他領域擴展；農機作業(yè)向市場化、社會化服務發(fā)展。2004年小麥機收比1995年提高了47％[2]。 2．農機服務組織化、市場化規(guī)模不斷擴大，聯合收割機跨區(qū)機收成效顯著。自1996年以后，全國小麥跨區(qū)機收面積年均遞增速度達到31%，特別是小麥主產區(qū)機收水平已達到80%以上?？鐓^(qū)機收不但使農民經濟效益明顯提高，增加了收入，還促進了農機工業(yè)的發(fā)展。 3．農機科研開發(fā)取得重大進展，新技術推廣普及速度加快 國家實施農業(yè)科技跨越計劃、農業(yè)機械化項目，加快了農業(yè)機械化重點科技成果的轉化、使用。 4．加強農機對外交流與合作，開放式發(fā)展農機化的路子正在形成 當前各地在對外交流與合作中，大膽吸收和借鑒國外先進技術和管理經驗，興辦合資企業(yè)擴大外資和技術的利用，取得良好成效。隨著工業(yè)化和信息化技術的不斷融合和快速發(fā)展，國際農業(yè)裝備技術在向著高度自動化和智能化方向發(fā)展的同時，更加注重資源節(jié)約和環(huán)境友好，并由此逐步占據了全球農業(yè)裝備產業(yè)價值鏈的高端。裝備有中央處理器芯片，采用機載計算機、自動導航系統(tǒng)和先進傳感器的只能農業(yè)裝備已大量出現，并最大限度地減少了緊缺農用生產資料的消耗和環(huán)境污染。拖拉機駕駛室噪聲已經接近小轎車，極大地提高了使用舒適性。多功能、復式聯合作業(yè)裝備的不斷發(fā)展，在節(jié)約勞動時間、減少土壤壓實、提高裝備作業(yè)效率的同時，使得單位作業(yè)面積的能源消耗水平降低60%以上[3]?；凇熬氜r業(yè)”技術思想的多種定位變量作業(yè)，智能型農業(yè)機械進入國際市場，已經成為國際21世紀合理利用農業(yè)資源、提高作物產量、降低生產成本、保護環(huán)境和提高農產品國際市場競爭力的前沿性領域之一[4]。 單片機發(fā)展現狀單片機自70年代問世以來得到蓬勃發(fā)展，目前單片機功能正日漸完善:單片機集成越來越多資源，內部存儲資源日益豐富，用戶不需要擴充資源就可以完成項目開發(fā)，不僅是開發(fā)簡單，產品小巧美觀，同時系統(tǒng)也更加穩(wěn)定，目前該方向即是發(fā)展為SOC(片上系統(tǒng))。 單片機抗干擾能力加強，使的它更加適合工業(yè)控制領域，具有更加廣闊的市場前景[5]。 單片機提供在線編程能力，加速了產品的開發(fā)進程，為企業(yè)產品上市贏得寶貴時間。 在線編程目前有兩種不同方式： 1)、ISP ，具備ISP的單片機內部集成FLASH存儲器，用戶可以通過下載線以特定的硬件時序在線編程，但用戶程序自身不可以對內部存儲器做修改。這類產品如ATMEL8990系列。 2)、IAP ，具備這種特性的單片機廠家在出廠時內部寫入了單片機引導程序，用戶可以通過下載線對它在線編程，用戶程序也可以自己對內存重新修改。這對于工業(yè)實時控制和數據的保存提供了方便。這類產品如SST的89系列。 在線仿真變的容易。用戶一旦開發(fā)一個比較大的系統(tǒng)，開發(fā)調試變的非常復雜，同時由于單片機資源有限，不能象PC一樣直接調試自己的軟件，于是出現了品種繁多的專業(yè)仿真器，為用戶的開發(fā)提供了強大功能，加速了開發(fā)進程，降低了開發(fā)難度，同時這類仿真器也給中小型用戶帶來沉重的經濟負擔，目前已經有公司推出了可以在線調試的單片機，這類單片機采用標準JTAG接口，JTAG是一種標準(IEEE 1149。1)，是為測試芯片而制定的，目的是用TCK、TDI、： 　　　　MCS51系列的8031推出時的功耗達630mW，而現在的單片機普遍都在100mW左右，隨著對單片機功耗要求越來越低，現在的各個單片機制造商基本都采用了CMOS(互補金屬氧化物半導體工藝)。象80C51就采用了HMOS(即高密度金屬氧化物半導體工藝)和CHMOS(互補高密度金屬氧化物半導體工藝)。CMOS雖然功耗較低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點，這些特征，更適合于在要求低功耗象電池供電的應用場合。所以這種工藝將是今后一段時期單片機發(fā)展的主要途徑?！　?　　　　現在常規(guī)的單片機普遍都是將中央處理器(CPU)、隨機存取數據存儲(RAM)、只讀程序存儲器(ROM)、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時電路、時鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強型的單片機集成了如A/D轉換器、PMW(脈寬調制電路)、WDT(看門狗)、有些單片機將LCD(液晶)驅動電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機包含的單元電路就更多，功能就越強大。甚至單片機廠商還可以根據用戶的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機芯片。 此外，現在的產品普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機除了功能強和功耗低外，還要求其體積要小?，F在的許多單片機都具有多種封裝形式，其中SMD(表面封裝)越來越受歡迎，使得由單片機構成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展[6]。 傳感器發(fā)展現狀 傳感器是新技術革命和信息社會的重要技術基礎，是現代科技的開路先鋒，美國早在80年代就聲稱世界已進入傳感器時代，日本則把傳感器技術列為十大技術之創(chuàng)立。日本工商界人士聲稱“支配了傳感器技術就能夠支配新時代”。世界技術發(fā)達國家對開發(fā)傳感器技術部十分重視。美、日、英、法、德和獨聯體等國都把傳感器技術列為國家重點開發(fā)關鍵技術之一。美國國家長期安全和經濟繁榮至關重要的22項技術中有6項與傳感器信息處理技術直接相關。關于保護美國武器系統(tǒng)質量優(yōu)勢至關重要的關鍵技術，其中8項為無源傳感器。美國空軍2000年舉出15項有助于提高21世紀空軍能力關鍵技術，傳感器技術名列第二。日本對開發(fā)和利用傳感器技術相當重視并列為國家重點發(fā)展6大核心技術之一。Gu(@uh0傳感器技術是一項當今世界令人矚目的迅猛發(fā)展起來的高新技術之一，也是當代科學技術發(fā)展的一個重要標志，它與通信技術、計算機技術構成信息產業(yè)的三大支柱之一。如果說計算機是人類大腦的擴展，那么傳感器就是人類五官的延伸，當集成電路、計算機技術飛速發(fā)展時，人們才逐步認識信息攝取裝置——傳感器沒有跟上信息技術的發(fā)展而驚呼“大腦發(fā)達、五官不靈”。傳感器開始受到普遍重視，從八十年代起，逐步在世界范圍內掀起了一股“傳感器熱”。美國國防部將傳感器技術視為今年20項關鍵技術之一，日本把傳感器技術與計算機、通信、激光半導體、超導并列為6大核心枝術，德國視軍用傳感器為優(yōu)先發(fā)展技術，英、法等國對傳感器的開發(fā)投資逐年升級，原蘇聯軍事航天計劃中的第五條列有傳感器技術。正是由于世界各國普遍重視和投入開發(fā)，傳感器發(fā)展十分迅速，在近十幾年來其產量及市場需求年增長率均在10％以上。目前世界上從事傳感器研制生產單位已增到5000余家。美國、歐洲、俄羅斯各自從事傳感器研究和生產廠家1000余家，日本有800余家[7]。 主要工作設計目標：實現收割機自動打包的測控。課題意義：可以節(jié)約勞動力，加大生產效率，實現資源的優(yōu)化配置。設計內容：收割機自動收糧過程檢測。單片機電路設計和編程。編碼器電路設計和程序編程。LED顯示電路設計和程序編程。第二章 收割機自動打包測控單元系統(tǒng)設計 收糧系統(tǒng)構架設計本次收糧系統(tǒng)是以PIC16F877A為核心，以PORTA（03腳）和PORTD為信息輸入端，端口為‘1’表示有信號輸入，‘0’表示無信號輸入。PORTB為信息輸出端，端口為‘1’表示開電機，‘0’表示停電機。采用間跳指令來完成的整個任務循檢過程。主要邏輯為放袋——放糧——撐袋——夾袋——扭轉——扎袋——推袋。信號輸入端口分配：新袋放好否RA0，出糧口全張開否RA1，袋滿否RA2，出糧口全關閉否RA3，撐袋電機到位否RD0，夾袋否RD1，夾袋結束否RD2，扭轉否RD3，扭轉到位否RD4，扎袋否RD5，扎帶結束否RD6，推袋結束否RD7信息輸出端口分配：開出糧口電機RB1，關出糧口電機RB2，撐袋電機RB3，扭轉電機RB4，夾袋電機RB5，打捆電機RB6，推袋電機RB7 初始化新袋放好否 開出糧口 Y N 停止開出糧口電機出糧口全張開否Y N 關出糧口袋滿否 Y N停止關出糧口電機并開撐袋電機出糧口全關閉否 Y N停撐袋電機 撐袋電機到位否 Y N 開夾袋電機夾袋否 Y N停夾袋電機夾袋結束否 Y N開扭轉電機扭轉否 Y N停扭轉電機扭轉到位否 Y N開扎袋電機扎袋否 Y N停扎袋電機，開推袋電機扎袋結束否 Y N停止推袋電機，反向開扭轉電機推袋結束否 Y N讀取PORTD 圖21 收糧過程程序步驟如圖21所示為收糧過程的程序編寫步驟簡圖，主要邏輯為放袋——放糧——撐袋——夾袋——扭轉——扎袋——推袋。首先是程序初始化，然后進入程序的主循環(huán)。放糧前，收割機放糧前得先檢查糧袋是否在放糧口的正下方，若是則放糧；反之則繼續(xù)循環(huán)。放糧時，當糧袋放好后，放糧開始，打開放糧口，檢測放糧口是否全張開，是則停止