【正文】 設(shè)備地址 字節(jié)數(shù) 數(shù)據(jù) 1 數(shù)據(jù) n 高 8 位低 8 位 高 8 位低 8 位 CRC 校驗 低 8 位高 8 位 圖 43 讀 3 區(qū)輸入寄存器指令、應(yīng)答通訊幀 舉例參考 2：上位機向下位機發(fā)送讀取數(shù)據(jù)指令 （ 1） 昆侖通態(tài)觸摸屏讀取數(shù)據(jù)時的向下位機發(fā)送數(shù)據(jù) 02 04 00 00 00 01 31 F9 表 44 參考 2 數(shù)據(jù)說明 （ 2） 下位機就會響應(yīng)上位機后發(fā)送含有信息的內(nèi)容數(shù)據(jù) 02 04 04 00 C8 1C A7 表 45 參考 2 數(shù)據(jù)說明 （ 3）組態(tài)屏幕上將會在相應(yīng)位置顯示數(shù)據(jù) 200。 FB4ON/OFF5GND3IN1OUT2U1LM2596SADJ1KR31KR21ufC1680ufC2D168mHL1220ufC3GND24VGNDVCCGND 圖 321 電源原理圖青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計調(diào) 試 ModBus 通訊協(xié)議數(shù)據(jù)分析 系統(tǒng)軟件通訊協(xié)議采用的是 ModBus，硬件協(xié)議則是采用可掛接多個設(shè)備的RS485[19]。為了保證系統(tǒng)的電源的穩(wěn)定性，有效隔離電機等大功率負責(zé)與控制芯片直接的影響，系統(tǒng)還采用了雙電源供電的模式。 嵌入式觸摸屏簡介 MCGS TPC1262Hi觸摸屏 主要通過兩個接口與外界系統(tǒng)進行通訊： RS285主要連接單片機系統(tǒng)，通過與 STC12單片的數(shù)據(jù)通訊完成各項任務(wù)和操作； USB分線器連接 U盤、條形碼掃描槍 、鼠標(biāo)等設(shè)備。其實物如下圖所示： 圖 315 激光條碼 掃描槍 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 觸摸屏工控機 觸摸屏作為系統(tǒng)的人機交互界面，在 設(shè)計系統(tǒng)初期， 其 選擇 過程經(jīng)歷了數(shù)次嘗試， 進行 了 大量的選型，也經(jīng)歷幾代的更新。條形碼 具有輸入速度快、正確率高、使用壽命長、運用靈活的特點。 C510uFC710uFVCCC610uFGNDC810uFTXD2RXD2GND123J43P1310118129147C1+1C2+4GND15C13VCC16R1T1T2R2C25V6V+2U4MAX232AESE 圖 313 MAX232 原理圖 單位： mm 通用公差： 177。熱敏打印機原理是在接收到數(shù)據(jù)后，將打印數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成位圖，然后按照位圖數(shù)據(jù)的點控制打印機芯上打印頭的一個小電子加熱器通過電流，同時控制著進紙， 在 確定位置上加熱。由于采用的是不干膠熱敏打印機，所以能夠打印不干膠紙，從而更加方便的粘貼打印信息，便于存放和日后查詢。使用直流減速電機便于系統(tǒng)編寫程序和對電機的控制，以便達到我們的設(shè)計要求。 直流減速電機 由于在本設(shè)計中采用的是 24V 直流電源適配器接入系統(tǒng)，因此電機全部使用的是直流減速電機 ，其 易于控制并且力矩大。 柱狀電容傳感器的電容為： C = UQ? = 212RlnRL?? 公 式（ 31） 在放入谷物后的電容值會發(fā)生變化，則變化的電容值為 [9]： ΔC = C2C1 = ? ?21 212 ln R RL? ? ?? 公 式（ 32） 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 RS232 通訊 水分儀與主控芯片之間采用異步串行通訊方式。這樣的測試時間很難適應(yīng)目前小區(qū)育種收獲測產(chǎn)大量數(shù)據(jù)測量工作，因此速測水分傳感器的需求大量涌現(xiàn)。芯片 電路設(shè)計簡單，且 上電自動復(fù)位 ，數(shù)據(jù)讀取只需要一根時鐘線和一根數(shù)據(jù)線，程序讀取設(shè)計方便 。 本設(shè)計采用的鋼制 “ S” 型稱重傳感器，設(shè)計成吊桿稱的樣式，使其承受拉力。單片機對數(shù)據(jù)進行處理，換算成標(biāo)準(zhǔn)重量單位，并根據(jù)具體命令完成零點標(biāo)定、線性化處理、零點標(biāo)定、去皮、量程轉(zhuǎn)換等各項操作 。 表 33 單片機外設(shè)接口連接表 I/O 引腳 外 接電路引腳功能 INT /RxD/ RS232 通訊單片機數(shù)據(jù)接收端口 TxD/ RS232 通訊單片機數(shù)據(jù)發(fā)送端口 SCLK/ADC7/ RS485 通訊發(fā)送接收控制端口 RxD2/ECI/ADC2/ RS485 通訊單片機數(shù)據(jù)接收端口 TxD2/CPP0/ADC3/ RS485 通訊單片機數(shù)據(jù)發(fā)送端口 稱重測產(chǎn) 稱重傳感器擔(dān)負著小區(qū)育種收獲的產(chǎn)量測定工作。 與觸摸屏通訊采用 RS485 通訊方式，與水份儀通訊采用 RS232 通訊方式，稱重模塊采用的是芯片 HX711，電機控制采用的是通過芯片BTN7960。10pF。 C1R1VCCGNDRST/ 圖 31 STC12 上電復(fù)位電路 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 （ 2） 晶體振蕩器 電路 單片機在 外接無源晶振為 12MHz時，設(shè)置串口波特率的誤差率 已經(jīng)達到 %。下面我將簡單介紹一下 STC12的上電復(fù)位電路和晶體振蕩器電路。 MPS430F149 60K 2 48 LQFP64 165。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 圖 211 工業(yè)鋁型材及其裝配組件 、帶剎 車萬向輪 系統(tǒng)機械設(shè)計完成后將包括觸摸屏機殼、谷物稱重料筒、谷物樣品收集裝置、谷物樣品落料裝置、整體框架等幾個部分。 圖 210 卸料斜坡裝置 測產(chǎn)系統(tǒng)整體框架 工業(yè)鋁型材在機械結(jié)構(gòu)的搭建中應(yīng)用十分廣泛，具有極強的通用性 [4]。測定完畢后， 水分儀卸料裝置 啟動 ，通過電機裝置帶動滾軸轉(zhuǎn)動完成卸料任務(wù)。中間隔離層用于擋板設(shè)計，取樣完畢后通過下部柱形結(jié)構(gòu)落入水分儀料筒，進行水分測定。桶內(nèi)橫梁是可拆卸的便于電機的更換調(diào)整，下一步桶內(nèi)橫梁也將被做成圓弧型，徹底避免落料不完全的問題。下圖為機殼裝機后的展示圖片： 圖 24 組裝實物圖 稱重 料筒 機械設(shè)計 稱重料筒采用的是懸掛方式進行稱重，選用橫桿固定“ S”稱重傳感器的上側(cè)，傳感器下側(cè)固定料筒。 圖 23 開關(guān)接口、航空插頭接口、 USB分線器 機殼組裝完畢后，外形酷似 ATM 取款機的風(fēng)格，傾斜的屏幕下方是電源開關(guān)以及打印機出紙口。 系統(tǒng) 開關(guān)采用的是帶 24V 燈 的 16mm 自鎖不銹鋼電源開關(guān)，其 具有 機械壽命和電氣壽命 久 、性能 較 穩(wěn)定；絕緣性好；燈珠壽命長 等優(yōu)點 。首先 本系統(tǒng)利用軟件 UG 對 機箱殼體進行了三維立體設(shè)計， 經(jīng)歷數(shù)次 方案的更改 后 最終定型 為酷似ATM 機形狀的機殼。 設(shè)計方案 MCGS 觸摸屏 水份： XX 重量： XX 干重： XX ┈┈ USB 485 鼠標(biāo) U盤 掃描槍 不干膠打印機 水份傳感器 STC12C5A60S2 主控板 稱重傳感器 電機 232 232 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 本設(shè)計結(jié)合國內(nèi)小區(qū)育種現(xiàn)狀，在充分考慮到自身設(shè)計水平限制后，決定設(shè)計完成一項集條形碼識別，小區(qū)育種收獲水分、重量測產(chǎn)，數(shù)據(jù)保存、 U 盤導(dǎo)出，不干膠打印于一體的農(nóng)業(yè)小區(qū)育種智能化測產(chǎn)系統(tǒng)。 系統(tǒng) 將稱重傳感器 經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換器 完成模數(shù)轉(zhuǎn)換 、 將 電容式水分傳感器經(jīng) 頻率分析完成數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換 ，然后 STC12 單片機再對獲取地 數(shù)字信號 進行 操作 ， 得到種子籽粒的實際產(chǎn)量、含水率等信息；同時 STC12C5A60S2 單片機 會 將轉(zhuǎn)換獲得的數(shù)據(jù)信息 ， 通過 RS485 串行通訊的方式傳 輸給上位機 系統(tǒng) —— 嵌入式一體化觸摸屏。設(shè)備擺脫了傳統(tǒng)的抽樣法，品量小、樣品有一定的制約性的缺點，在提高工作效率，降低勞動強度，避免測試數(shù)據(jù)發(fā)生混亂，提高數(shù)據(jù)的精確度等方面 也 做 了 更深入的研究 設(shè)計 。因此，如何提高工作效率，設(shè)計制造適合國內(nèi)育種具體需要和資金要求的設(shè)備，降低勞動強度，避免 不必要的 測試數(shù)據(jù)混亂，提高 測量 數(shù)據(jù)的精確度，成為了本設(shè)計的研究重點 。 雖然在 成本 上 比國外進口設(shè)備降低 了很多 ， 而且 已經(jīng)裝備 到 國內(nèi)多家育種科研單位 ， 卻 依然 難以擺脫測量精度低、誤差率大的 問題 。與以往的人工收獲相比，這些測產(chǎn)系統(tǒng)用于 小區(qū)育種收獲 ， 極大 的 解放了勞動力 ，降低了收獲損失，提高 了收獲 效率。對于擁有國家項目的大型單位也往往利用不起來已買的各種測試系統(tǒng)。只有大型的育種公司，由于每年需要進行上萬個組合進行多點測試時，才會采購大型的機械和設(shè)備，但由于資金問題也 只能夠購置國外落后機型。 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 早年國內(nèi)中小 型的育種單位， 每年都需要 組配大量 種子 組合。育種測產(chǎn)工作面臨勞動強度 大， 測試數(shù)據(jù) 正確率低 等 諸多 問題 [1]。 the lower machine includes STC12 MCU, capacitive moisture sensor, resistance strain weighing transducer, nondrying glue thermal printer and barcode readers and other peripherals. The system obtains seed output information through weighing transducer, uses capacitive moisture sensors to measure the seed moisture content information, and outputs data to upper puter via MoudBus protocol, pletes barcode input, the print and storage of output information and other links via the embedded integration touch screen. The system pletes the moisture content measurement of more than ten kinds of grain including maize, its response speed and measurement precision reach the international general measurement level. Keywords: Plot yield monitoring。上位機以 MCGS 觸摸屏作為核心部件 ； 下位機 主要有 STC12 單片機 、 電容式水分傳感器、 電阻應(yīng)變式 稱重傳感器、不干膠熱敏打印機和條形碼閱讀器等外設(shè) 。 本 系統(tǒng) 由 上位機系 統(tǒng)和 下位機系統(tǒng)兩部分 組成 。 關(guān)鍵詞： 小區(qū)測產(chǎn)； MCGS 觸摸屏； STC12 單片機 II Design of Intelligent Yield Monitoring System Based on Plot Breeding Abstract Currently, the harvesting yield monitor of breeding plot experiments still depends on manual ways, plete yield measurements through banlance weighing, then use the portable grain moisture instrument to measure kernel moisture, output and moisture information are recorded by hand, then aggregate and store recorded data into a puter. The system has two parts, the upper puter and the lower puter system. The upper puter uses a MCGS touch screen as a core ponent。面對如此龐大的測試工作量，目前我國絕大部分育種小區(qū)試驗的收獲測產(chǎn)仍然依靠人工方式使用國內(nèi) 較為便宜的小型脫粒機脫粒后，通過天平稱重測產(chǎn)記錄，再使用便攜式谷物水分測量儀進行籽粒水分測量記錄工作，之后還需要將記錄信息匯總錄入電腦存儲，以便后續(xù)的測試結(jié)果分析。實現(xiàn)小區(qū)育種的智能化測產(chǎn)成為迫切需要解決的問題?，F(xiàn)