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正文內(nèi)容

免耕智能播種機畢業(yè)設(shè)計好(編輯修改稿)

2024-09-02 07:08 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 IP封裝形式,圖 DIP封裝圖選用STC12C5A60S2單片機是新一代8051單片機,指令代碼完全兼容8051,8051為廣大電子電路設(shè)計人員都所熟悉,掌握的。選用其還有另一個重要原因,就是其可用C語言高級語言編程,大大降低了設(shè)計的技術(shù)風險,可較短的時間內(nèi)完成設(shè)計,并易于調(diào)試和排錯處理。本次設(shè)計就采用C語言開發(fā),使用Keilc開發(fā)環(huán)境。 模擬量信號調(diào)理電路模擬量信號調(diào)理電路利用設(shè)計電位器電壓隨種肥箱開口變化而變化,來反饋調(diào)節(jié)種箱,肥箱開口,使得依據(jù)種子,化肥的類型和數(shù)量設(shè)計不同的播種密度成為可能。STC12C5A60S2內(nèi)含A/D轉(zhuǎn)換功能,因此A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計非常簡單。A/D轉(zhuǎn)換功能的實現(xiàn)主要依靠于軟件編程。: 模擬量信號調(diào)理電路插排與外部提供轉(zhuǎn)換電壓的電位器三個接口相連,其中兩個為電位器提供電源,電壓為+5V,因此輸入的A/D轉(zhuǎn)換電壓的波動范圍為0V5V。和一個接口用于接收隨開口大小變化的電壓數(shù)據(jù),將其進行A/D轉(zhuǎn)換。LM135放大器電路構(gòu)成了阻抗變換器,其主要用于阻抗變換,使得輸入的電壓信號滿足單片機的A/D轉(zhuǎn)換要求。電位器選用合成碳膜電位器,型號:WTH1181A 2W 4K7,旋轉(zhuǎn)角度:≥270176。 額定電壓: 400v,啟動力矩:5~80mNmmNm,與小型電機配套。 電機控制電路電機控制電路主要是通過單片機控制電機的正反轉(zhuǎn),以此來調(diào)節(jié)種箱肥箱開口的大小??梢哉f是A/D轉(zhuǎn)換的執(zhí)行電路。依靠他來調(diào)節(jié)開口的大小,調(diào)節(jié)播種密度,改變電位機輸入到A/D轉(zhuǎn)換端的電壓。 電機控制電路當I1輸入邏輯高電平時,Q2導通,電流能夠通過D9,Q2流入到地。這時由于D9壓降()使Q1截止,當I1輸入邏輯低電平時,Q2截止,T1通過R1獲得基極電流,如果I2輸入邏輯高電平,Q4導通,則Q1,Q4驅(qū)動電機轉(zhuǎn),從“+”端流動到“—”端。同樣,當I1輸入邏輯高電平,I2輸入邏輯低電平時,Q3,Q4驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動,電流從“—”端流向“+”端。當兩個輸入邏輯相同時,電機停止轉(zhuǎn)動。由于下位機采用拖拉機頭的+12V直流電壓供電,因此電動機應選擇12V直流雙向電機。 通信模塊通信模塊用于作業(yè)監(jiān)視控制器和耕播監(jiān)控分機的信息交換,是播種機作業(yè)智能監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分。通信模塊設(shè)計分為無線通信和有線通信兩種,下面先介紹有線通信,再介紹無線通信。為實現(xiàn)數(shù)據(jù)無線傳輸,本系統(tǒng)選用上海桑銳電子科技有限公司推出的SRWF501型微功率無線傳輸模塊,該模塊采用高效FEC前向糾錯技術(shù)結(jié)合高性能的無線射頻IC CC1020技術(shù)。該模塊具有如下優(yōu)點:(1) 微發(fā)射功率:最大10dbm(10mW)的發(fā)射功率。(2) 高抗干擾能力和低誤碼率。基于FSK的調(diào)制方式,采用高效通信協(xié)議,在信道誤碼率為10(3) 完善的通信協(xié)議,傳輸距離遠。(4) 透明的數(shù)據(jù)傳輸。提供透明的數(shù)據(jù)接口,能適應任何標準或非標準的用戶協(xié)議,自動過濾掉空中產(chǎn)生的噪音信號及假數(shù)據(jù)。(5) 只能數(shù)據(jù)控制。只要從接口收/發(fā)數(shù)據(jù)即可,其它如空中收/發(fā)轉(zhuǎn)換,網(wǎng)絡連接、控制等操作可自動完成。(6) 高可靠性,體積小,重量輕。采用高性能單片處理ATMega8L,外圍電路少,故障率低。(7) 雙串口,3種接口方式,無需另加電平轉(zhuǎn)換電路SRWF501型無線模塊提供一個9針的連接器。 SRWF501接口定義為防止無線通信模塊發(fā)生故障影響免耕機的使用給播種作業(yè)帶來損失,同時添加有線通信模塊備用。有線通信選用RS485模塊。485通信為較常見的有線通信方式。 通信電路 種肥空箱檢測電路 檢測電路設(shè)計種肥空箱檢測電路的檢測部分利用光電開關(guān)器件,連接外部電路和內(nèi)部電路。插排接口有兩個作用:用于給傳感器提供電源(1,3接口);接收傳感器信號(2接口)。U2為TLP5214(含四個光電耦合)的一部分主要用于電壓的轉(zhuǎn)換連接,外側(cè)為+12V電壓,主要用于給光電開關(guān)提供電源,內(nèi)側(cè)為+5V電壓,主要是輸入到STC12C5A60S2單片機引腳的高低電平。當外部光電開關(guān)為高電平時(箱子空時),輸入高電平,光電耦合不導通,因此,單片機引腳為低電平。反之,當外部光電開關(guān)為低電平時(有種子,肥料存在時),輸入低電平,光電耦合導通,因此,單片機引腳為高電平。所以,軟件編程時,相應引腳的高電平‘1’表示種箱,肥箱正常;低電平‘0’表示箱子缺種子或肥料。 種肥空箱檢測電路 光電傳感器選擇安裝在種箱,肥箱上的傳感器選擇光電開關(guān)。光電開關(guān)(光電傳感器)是光電接近開關(guān)的簡稱,它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射,由同步回路選通電路,接收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標物體進行探測.。此次選用光電開關(guān)為對射式光電開關(guān):它包含了在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對放置的發(fā)射器和接收器,發(fā)射器發(fā)出的光線直接進入接收器,當被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時,光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。 鏤腿堵塞檢測與處理電路 鏤腿堵塞檢測電路鏤腿堵塞檢測主要采用自制的光電對管來實現(xiàn)。使用時,兩者距離很近,當兩者之間無障礙物(鏤腿導通)時,發(fā)射管能將光射入到接收管,當存在障礙物(鏤腿堵塞)時,光線的無法通過。如圖,四線插排為一個鏤腿的連接口,1,2,3為信號接收端。由于每個樓腿兩側(cè)上方有兩個排種管,所以需要檢測3個管道,每個鏤腿有3個輸入信號。同時,免耕機約設(shè)有6樓腿用于施肥,因此有硬件設(shè)計中有6個這樣的插排。單個鏤腿管道檢測的原理圖,: 鏤腿檢測電路由圖可以看出,當鏤腿通暢時,接收管能夠接收到發(fā)送管的光線導通,因此+5V電壓接入電路,相當與高電平,當鏤腿堵塞時,接收管不能夠接收到發(fā)送管的光線而不能導通,因此0V電壓(GND)接入電路,相當與低電平,因此,硬件設(shè)計決定了軟件設(shè)計中,只能用高電平‘1’來表示此鏤腿通暢,低電平‘0’表示此鏤腿堵塞。 鏤腿堵塞處理電路鏤腿處理主要采用氣動或水流將堵塞的管道打通。其電源接線如圖中JP11。U3為TLP5214(其含四個光電耦合)主要用于電壓的轉(zhuǎn)換連接。,左側(cè)為5V電壓,與單片機相連,右側(cè)為堵塞處理裝置,應用12V電壓供電。 鏤腿堵塞處理電路 當單片機傳來的信號是低電平‘0’時,U3導通,此時三極管2N3904導通,加上外部機械在排線1,2兩端的通路,整個電路導通,堵塞處理器械能夠工作;當單片機傳來的信號是高電平‘1’時,U3不導通,此時三極管2N3904截止,雖然加上外部機械在排線1,2兩端的通路,但整個電路因2N3904的截止而出現(xiàn)斷線,堵塞處理器械停止工作。 報警電路設(shè)計中選用的報警裝置是蜂鳴器,采用光電管P521和三極管S8050將報警信號放大,驅(qū)動蜂鳴器, 用+12V電源為蜂鳴器供電?!?’時,光電耦合器件U4導通,此時+12V電壓加在三極管S8050基極,其導通,使得蜂鳴器處于工作狀態(tài)?!?’時,光電耦合器件U4截止,此時三極管S8050基極為0V,其截止,使得蜂鳴器處于待機狀態(tài)。狀態(tài)的判斷,應在軟件設(shè)計時予以應用。 報警電路 速度檢測電路通過檢測壓輪的轉(zhuǎn)數(shù)和時間來計算播種機速度,因此硬件電路要選擇中斷來記錄轉(zhuǎn)數(shù)。采用霍爾接近開關(guān)采集中斷信號。 霍爾傳感器的選擇霍爾接近開關(guān)是建立在霍爾開關(guān)元件基礎(chǔ)上的非接觸式傳感器,它既有霍爾開關(guān)元件所具有的無觸點,無開關(guān)瞬態(tài)抖動,高可靠和長壽命等特點,又有很強的負載能力和廣泛的功能,特別是在惡劣環(huán)境下,它比目前使用的電感式,電容式,光電式等接近開關(guān)具有更強的抗干擾能力。其由穩(wěn)壓電源、霍爾元件、放大器、施密特觸發(fā)器、輸出晶體管組成。其工作原理是在待測物上粘貼一對或多對小磁鋼,小磁鋼越多,分辨率越高。霍爾開關(guān)固定在小磁鋼附近。待測物以角速度。旋轉(zhuǎn)時,每當一個小磁鋼轉(zhuǎn)過霍爾
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