蘇炳玲

摘 要：當(dāng)前機(jī)械產(chǎn)品在農(nóng)業(yè)作業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，但缺少一種作業(yè)面積測(cè)量系統(tǒng)。為此，研制了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、性能可靠的智能作業(yè)面積測(cè)量系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；作業(yè)面積；測(cè)量系統(tǒng)

1 前言

目前，隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的推廣和應(yīng)用，機(jī)械代替了傳統(tǒng)的人力勞動(dòng)，在播種、收割等方面得到了廣泛的應(yīng)用，大大加快了作業(yè)的速度，但是，目前沒(méi)有一種可以精確測(cè)量作業(yè)面積的設(shè)備，機(jī)耕計(jì)數(shù)問(wèn)題逐漸成為困擾廣大農(nóng)機(jī)手的突出問(wèn)題。本文研究設(shè)計(jì)了一種成本低廉、性能可靠的測(cè)量農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)面積的儀器，能為農(nóng)業(yè)機(jī)械操作人員方便快速的提供作業(yè)面積，滿足農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。

2 農(nóng)業(yè)機(jī)械智能作業(yè)面積測(cè)量系統(tǒng)基本工作原理

農(nóng)業(yè)機(jī)械智能面積測(cè)量系統(tǒng)，由磁電感應(yīng)式傳感器檢測(cè)農(nóng)業(yè)機(jī)械（如拖拉機(jī)、聯(lián)合收割機(jī)）后橋兩側(cè)車輪的轉(zhuǎn)數(shù)，并將檢測(cè)結(jié)果輸入單片機(jī)計(jì)數(shù)口；農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)農(nóng)具的寬度由人工進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)輸入控制器，由控制器自動(dòng)根據(jù)磁電感應(yīng)式傳感器檢測(cè)信息和人工輸入的農(nóng)具寬度自動(dòng)進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)械農(nóng)具作業(yè)面積計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果同步顯示在系統(tǒng)顯示屏中。系統(tǒng)將采集到的開(kāi)關(guān)量，如作業(yè)農(nóng)具的類型、作業(yè)農(nóng)具的工作狀態(tài)等通過(guò)LED顯示狀態(tài)信息，方便農(nóng)機(jī)操作人員掌握農(nóng)機(jī)工作狀況。農(nóng)業(yè)機(jī)械智能面積測(cè)量系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

3 硬件設(shè)計(jì)

3.1 控制器的選擇

通過(guò)比較，單片機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：小巧靈活、成本低、易于產(chǎn)品化；可靠性能好，適應(yīng)溫度范圍寬；易擴(kuò)展、控制功能強(qiáng)等。單片機(jī)便于在農(nóng)業(yè)機(jī)械中安裝，使系統(tǒng)成本降低，有利于在農(nóng)業(yè)機(jī)械中廣泛推廣，農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)環(huán)境惡劣，采用單片機(jī)作為控制器更有利于提高系統(tǒng)的可靠性。本機(jī)采用的單片機(jī)是AT89c51，AT89c51具有高速度，低價(jià)格，低功耗，低電壓工作，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

3.2 傳感器的選擇與設(shè)計(jì)

智能面積測(cè)量系統(tǒng)采用磁電感應(yīng)式傳感器。磁電感應(yīng)式傳感器是一種機(jī)電能量變換型傳感器，不需要供電電源，電路簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，輸出阻抗小，又具有一定的頻率響應(yīng)范圍，使用于轉(zhuǎn)速測(cè)量。這種傳感器質(zhì)量和體積較大，但不影響在農(nóng)機(jī)上的應(yīng)用。

變磁通式磁電感應(yīng)傳感器對(duì)環(huán)境條件要求不高，能在-140℃～+85℃的溫度下工作，不影響測(cè)量精度，也能在灰塵、油、水霧等條件下工作，比較符合農(nóng)業(yè)機(jī)械的工作環(huán)境，因此，智能面積測(cè)量系統(tǒng)采用變磁通式磁電感應(yīng)傳感器。該輸出為數(shù)字信號(hào)，可直接為單片機(jī)所識(shí)別。

3.3 顯示器接口使用

系統(tǒng)選用專用的鍵盤、顯示器接口電路芯片8279，該芯片能自動(dòng)完成對(duì)顯示的刷新，同時(shí)還可以對(duì)鍵盤自動(dòng)掃描，識(shí)別閉合鍵的鍵號(hào)，使用非常方便。用數(shù)碼管進(jìn)行顯示，數(shù)碼管顯示速度快，使用簡(jiǎn)單，顯示效果簡(jiǎn)潔明了。采用串行輸入使得硬件簡(jiǎn)單，占用單片機(jī)系統(tǒng)接口少，能簡(jiǎn)化軟件編程。

3.4 主要的電路原理圖如圖2所示。

4 軟件設(shè)計(jì)

農(nóng)業(yè)機(jī)械智能面積測(cè)量系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的思想，就是充分考慮農(nóng)業(yè)機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)，按照農(nóng)業(yè)機(jī)械農(nóng)具的工作過(guò)程編制。主程序流程圖如圖3所示。

在主程序中初始化各端口和器件，并檢查外圍器件（主要是車輪轉(zhuǎn)數(shù)傳感器、農(nóng)具工作狀態(tài)傳感器及存儲(chǔ)器）是否能夠正常工作。若出現(xiàn)異常問(wèn)題，則進(jìn)行報(bào)警，提醒農(nóng)機(jī)操作人員做出相應(yīng)的操作。自檢過(guò)程是檢查在初始化后各線口的狀態(tài)是否與初始化后的預(yù)期狀態(tài)一致，并且恢復(fù)在上一次關(guān)機(jī)時(shí)的各個(gè)變量的值。

在檢查農(nóng)業(yè)機(jī)械農(nóng)具類型和作業(yè)狀態(tài)時(shí)，根據(jù)農(nóng)具的類型確定農(nóng)具的尺寸，并賦予相關(guān)變量相應(yīng)的值，根據(jù)農(nóng)具的狀態(tài)確定面積測(cè)量系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)還是進(jìn)行面積測(cè)量。

5 農(nóng)業(yè)機(jī)械智能面積測(cè)量系統(tǒng)的安裝

將智能面積測(cè)量系統(tǒng)的操作顯示屏安裝在農(nóng)業(yè)機(jī)械駕駛室內(nèi)，便于農(nóng)機(jī)作業(yè)人員的操作和觀察；將變磁通式磁電感應(yīng)傳感器安裝于農(nóng)業(yè)機(jī)械后橋與車輪相近一端，將金屬塊固定在農(nóng)機(jī)車輪輪盤上，并保證金屬塊與傳感器相距4±1mm。為提高傳感器測(cè)量精度，可在農(nóng)機(jī)車輪輪盤上增加金屬塊的數(shù)量。智能面積測(cè)量系統(tǒng)由農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的蓄電池提供12V電壓。

結(jié)束語(yǔ)

農(nóng)業(yè)機(jī)械智能面積測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，成本低廉，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)際作業(yè)試驗(yàn)，面積測(cè)量系統(tǒng)所得面積與實(shí)際面積誤差小于0.3%，能夠滿足聯(lián)合收割機(jī)、旋耕機(jī)、播種機(jī)等作業(yè)機(jī)具的面積計(jì)量要求，解決了農(nóng)業(yè)機(jī)械作業(yè)面積測(cè)量不便的問(wèn)題，得到農(nóng)機(jī)使用者的認(rèn)可。