【正文】 統(tǒng)的功能，又使研發(fā)成本得到控制，具有很好的實(shí)用性。作物秸稈放在刀片的刀口中。 莖稈強(qiáng)度測定儀工作原理 本設(shè)計(jì)擬以 STM32F103 單片機(jī)為核心，利用其內(nèi)帶 AD 轉(zhuǎn)換器采集壓力傳感器數(shù)據(jù)，并通過液晶屏進(jìn)行可視化顯示。這里選擇 TFT ( Thin film Transistor，薄膜晶體管）屏幕，它也是目前實(shí)驗(yàn)中最普遍采用的顯示屏。在某些半導(dǎo)體材料的 PN 結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。輸出靈敏度為。其定義為輸出量的增量與引起該增量的相應(yīng)輸入量增量之比。兩個系列都內(nèi)置 32K 到128K 的閃存，不同的是 SRAM 的最大容量和外設(shè)接口的組合。結(jié)構(gòu)框圖如圖 13 所示 壓 力 傳 感 器 B S Q _ 2 變 送 器 信 號 處 理S T M 3 2 單 片 機(jī)采 集 數(shù) 據(jù)P C 上 位 機(jī) 波形 顯 示液 晶 屏 顯 示S D 卡 存 儲串 口 數(shù) 據(jù) 傳 輸 圖 13 玉米莖稈強(qiáng)度測定儀的硬件組成框圖 三級標(biāo)題（后空一格）：黑體、小 四號、加粗 小 四號宋體、加粗 3 STM32單片機(jī)認(rèn)識與選擇 STM32 系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門設(shè)計(jì)的 32 位ARM CortexM3 內(nèi)核。 1 莖稈強(qiáng)度測定儀的結(jié)構(gòu)與工作原理 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對玉米莖稈強(qiáng)度測試裝置的要求也越來越 高，尤其是表現(xiàn)二級標(biāo)題：黑體、 四號、加粗 正 文均用小四號， 宋體， 倍行距， 數(shù)字、字母為 Times New Roman 2 在高靈敏度以及便攜式等方面。吉林省農(nóng)科院玉米所的李景安、馮芬芬教授在引用美國的彈簧測力裝置的基礎(chǔ)上對其做了改進(jìn) , 但由于組成原理及結(jié)構(gòu)改進(jìn)不大 , 在測定準(zhǔn)確性方面未能得到改善。農(nóng)作物莖稈的力學(xué)性能是評價作物抗倒伏特性的重要指標(biāo)，也是設(shè)計(jì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的重要參數(shù)和依據(jù)。 STM32 單片機(jī)將采集的拉壓力信號和行程信號等進(jìn)行處理測量 后進(jìn)行液晶屏實(shí)時顯示和 SD 卡數(shù)據(jù)存儲。本項(xiàng)目主要采用 STM32 單片機(jī)作為主控單元，以 S 型拉 /壓力傳感器作為前端傳感器，以交流減速電機(jī)控制系統(tǒng)刀片，使刀片勻速切割玉米莖稈，然后將采集到的剪切力和拉壓力等信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，再?jīng)過變送器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后將信號輸送至單片機(jī)。 pressure sensor題目： Times New Roman、 三號、加粗、居中 Times New Roman、五號、居中 1 引言 據(jù)統(tǒng)計(jì) ,全球玉米因倒伏而造成損失十分巨大 , 而影響玉米倒伏的主要因素是莖稈的強(qiáng)度。國內(nèi)相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域中的專家在這方面做了非常多的工作。為此研制了便攜式的玉米莖稈強(qiáng)度測定儀，該儀器體積小，同時使用先進(jìn)的 32 位 STM32 單片機(jī)對莖稈測定儀進(jìn)行控制，大大提高了數(shù)據(jù)采集的精確性與可靠性。 圖 12 玉米莖稈強(qiáng)度測定儀實(shí)物結(jié)構(gòu)圖 玉米莖稈強(qiáng)度測定儀主要由壓力傳感器、 BSQ2 變送器、控制用單片機(jī)、液晶顯示器和上位機(jī)通信部件等幾部分組成。增強(qiáng)型系列時鐘頻率達(dá)到 72MHz，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本型時鐘頻率為36MHz，以 16 位產(chǎn)品的價格得到比 16 位產(chǎn)品大幅提升的性能。 (2)靈敏度：靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的一個重要指標(biāo)。 根據(jù)需要傳感器選用 CFBLS 型拉壓力計(jì)，滿量程載荷為 200KG。發(fā)光二極管的核心部分是由 p 型半導(dǎo)體和 n 型半導(dǎo)體組成的晶片，在 p 型半導(dǎo)體和 n 型半導(dǎo)體之間有一個過渡層，稱為 pn 結(jié) [7]。因所設(shè)計(jì)的作物莖稈抗倒伏強(qiáng)度測定儀主要在田間工作 ,為了使其在田間太陽光線較強(qiáng)的情況下清晰顯示且耗電低 ,不能選用數(shù)碼顯示管，而選用液晶顯示屏。這樣根據(jù)不同的組合就能在玻璃面板前看到圖像了。傳動軸通過絲杠提升或下放行程托板，從而帶動傳感器跟隨刀片運(yùn)動。定刀片為兩片寬為 15 毫米的不銹鋼片，中間留有 毫米的空隙供動刀片穿過。 R2 為管腳 1 和管腳 8 之間的放大電阻，由于 R1 由片內(nèi)設(shè)定，由反向器增益 k=R2/R1 可知，只需將 R2 設(shè)定為適當(dāng)值便可得到理想放大倍數(shù)。 AD620 提供優(yōu)于自制三運(yùn)放儀表放大器設(shè)計(jì)的性能，同時具有較小的尺寸，較少的原件和低 10 倍的工作電流。增益公式為： 9 ??? GRG ??? GRG 信號反向電路用于將測拉力時的負(fù)電壓信號進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，以滿足單片機(jī) ADC 的采集。系統(tǒng)原始信號數(shù)據(jù)經(jīng)過放大器的放大后，一般為一負(fù)值，我們設(shè)定壓力方向?yàn)檎较颍?dāng)采集信號為壓力信號時，將電路開關(guān)連接在反向電路輸出端，這樣信號不經(jīng)過反向直接采集；而當(dāng)采集信號未拉力時，將電路開發(fā)連接在反向電 路輸入端，將反向后的信號作為最終信號輸出，從而實(shí)現(xiàn)拉壓力信號的變換采集。 SD 卡（ Secrue Digital Memory Card）是一種基于 Flash 的新一代存儲器 ,具有體積小、容量大、數(shù)據(jù)傳輸快、移動靈活、安全性能好、適用于手持設(shè)備等優(yōu)點(diǎn) ,是許多便攜式電子儀器理想的外部存儲介質(zhì) [10]。 21 2121212121 212 1 212 12112212121212 121122112212112456897315 14 13 12 11 10 12345678932115 14 13 12 11 10 123456789111012913814715165174183192201 621653 124871 2784213561615141312111076543218 91212121212122112121 21212121212122131 23215461 32211 2 2 132132132112 12211 2 31221121212121 2211221121212121212121 221 21101234109876543212 3 1498765432192322212019181716151413 121110876543224 12 1132151413121110123456789 圖 37 自制開發(fā)板電路圖 圖 38 自制開發(fā)板實(shí)物圖 芯片集成度高，功能實(shí)現(xiàn)方便，部分電路圖如圖 39 所示。系統(tǒng)存儲穩(wěn)定，能滿足設(shè)計(jì)要求?？刂齐娐酚袃蓷l，根據(jù)開關(guān)選擇接通不同的控制電路，來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。OP07 同時具有輸入偏置電流低（ OP07A為 177。 RG 值還可以決定前置放大器的跨導(dǎo)。其性能高于 3 運(yùn)放分立放大器設(shè)計(jì)，采用 8 引腳 DIP 和 SOIC 封裝。負(fù)電壓產(chǎn)生電路由 7808 穩(wěn)壓芯片及 ICL7660S 電壓變換器組成。 為方便切割測量不同形狀的玉米莖稈，實(shí)驗(yàn)中采用不同 動刀片，動刀片如圖 23 所示，由 1 毫米厚的不銹鋼片切割而成。數(shù)據(jù)采集原理簡圖參見圖 14 5 圖 14 數(shù)據(jù)采集原理圖 微機(jī)處理數(shù)據(jù)原理 STM32 單片機(jī)將采集的拉壓力信號和行程信號進(jìn)行處理測量后進(jìn)行液晶顯示屏實(shí)時顯示和 SD 卡數(shù)據(jù)存儲。簡單點(diǎn)說，液晶顯示器就是在兩塊玻璃中間夾了一層液晶材料（有的是多層液晶材料），液晶材料在控制信號的控制下可以改變自身的透光狀態(tài)，當(dāng)光束通過這層液晶時，液晶本身會排排站立或扭轉(zhuǎn)呈不規(guī)則狀，因而阻隔或使光束順利通過。當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時（即兩 端加上正向電壓），電流從 LED 陽極流向陰極時，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)；當(dāng)處于反向工作狀態(tài)時，發(fā)光二極管反向截止，不發(fā)光。具有較強(qiáng)的抗扭、抗側(cè)和抗偏載能力，其各項(xiàng)指標(biāo)性均能符合實(shí)驗(yàn)要求。對于同一大小的輸入信號，傳感器的正反行程輸出信號大小不相等，這個差值稱為遲滯差值。基于玉米莖稈測定儀的精度與速度要求實(shí)驗(yàn)中選擇 STM32F103―增強(qiáng)型 ‖系列單片機(jī)。屬于微控制器范疇 ，單片集成多種用于控制，通信，存儲的外設(shè)。 莖稈強(qiáng)度測定儀結(jié)構(gòu) 實(shí)驗(yàn)中根據(jù)實(shí)際機(jī)械操作以及動物在咀嚼飼料時牙齒對飼料的剪切和擠壓的力學(xué)原理 [3]，設(shè)計(jì)了玉米莖稈強(qiáng)度測定儀 ， 該測定儀由機(jī)械和控制兩部分組成機(jī)械系統(tǒng)。其最高端機(jī)型 TMSPRO 精度達(dá)到 %，是專業(yè)級研究系統(tǒng)，根據(jù)分析樣品不同，力量量程可通過豐富的力量感應(yīng)元進(jìn)行調(diào)整。由此可見，設(shè)計(jì)出一款靈活方便既能滿足實(shí)驗(yàn)室需要同時又能帶到農(nóng)作物生長現(xiàn)場的莖稈強(qiáng)度測定儀將會大大減輕工作人員的負(fù)擔(dān)，同時提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。 關(guān)鍵詞： 玉米莖稈 剪切力 單片機(jī) 壓力傳感器黑體、 四號、加粗、居中 宋體、 五號、居中 宋體、 五號、行距 倍 II Corn Stalks Strength Tester of Research and Development Menglan Chen (Mechanical amp。 ……………………. ………………. ………………… 山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 畢 業(yè) 論 文 玉米莖稈強(qiáng)度測定儀的研制與開發(fā) 院 部 機(jī)械與電子工程學(xué)院 專業(yè)班級 自動化 2 班 屆 次 20xx 屆 學(xué)生姓名 陳夢蘭 學(xué) 號 20xx6210 指導(dǎo)教師 侯加林 教授 二 О一一年六月十日 裝 訂 線 ……………….……. …………. …………. ……… 中文題目用小二、 黑體加粗。 Electrical Engineering College of Shandong Agricultural University, Tai’an, Shandong 271018) Abstract This paper mainly introduces the precision of a portable, corn stalks, practical strength tester. The project mainly adopts singlechip microcontroller as the master STM32 using stype ra/pressure sensor in exchange for frontend sensors, gear motor control system, make the blade knives cutting corn straw, and then travels to shear force will be collected signal etc signal into a pull pressure transmitter voltage signal and after data processing, will ultimately the data signals transported to the microcontroller. TM32 microcontroller will acquisition of pull stress signals and travel signal processing after such as measuring TFT screens realtime display and SD card data storage. Meanwhile microcontroller also control operation of munication gear motor, via the USB interface between and superordination machine data display and storage, also can finish the work, the maximum pressure parameters calcu