【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