亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于單片機(jī)的漏播檢測系統(tǒng)的集成電路研究

        2019-12-21 02:49:10楊文彩仲廣遠(yuǎn)杜一帆郎沖沖闞成龍
        農(nóng)機(jī)化研究 2019年4期
        關(guān)鍵詞:漏播播種機(jī)紅外

        張 良,楊文彩,仲廣遠(yuǎn),杜一帆,譙 睿,郎沖沖,闞成龍

        (云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院,昆明 650201)

        0 引言

        三七(PanaxNotoginseng)為傘形目五加科人參屬植物,別名田七、人參三七、金不換及盤龍七等。三七具有較高的藥用價值,近年來國內(nèi)外市場對三七的需求量逐年增大[1]。隨著農(nóng)業(yè)規(guī)?;?jīng)營、專業(yè)化生產(chǎn)、機(jī)械化和自動化程度的不斷提高,工廠化育苗已成為先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)之一?;跇?biāo)準(zhǔn)化槽式育苗模式,課題組開發(fā)了三七槽式育苗精密播種機(jī),目前已開發(fā)至三代播種樣機(jī)—2BQ-28型三七精密播種機(jī)(下面簡稱三七精密播種機(jī)),整體播種效果良好,但在種子漏播檢測方面仍然存在不足。

        三七精密播種機(jī)在播種環(huán)節(jié)中的漏播現(xiàn)象,造成育苗基質(zhì)中種子數(shù)量不足、種苗產(chǎn)量下降,現(xiàn)急需一套配套三七精密播種機(jī)的漏播檢測系統(tǒng)。漏播現(xiàn)象廣泛存在于農(nóng)業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)的播種環(huán)節(jié),國外對播種質(zhì)量監(jiān)測的研究比較早。1986年,HaaseW.C.開發(fā)了名為Pioneerl的監(jiān)控系統(tǒng),同時使用了排種傳感器和速度傳感器,可以對播種面積、播種工況、機(jī)器速度、各行播種量和粒距進(jìn)行監(jiān)測并進(jìn)行LCD顯示[2]。2000年,Miyazaki 大學(xué)的Nagata等研制了一款數(shù)字壓力傳感器,并且在大白菜、芥菜、菠菜種子的播種上實(shí)測了漏播檢測效果[3]。2016年,Umarkar等研究了基于Android應(yīng)用程序的智能農(nóng)業(yè)機(jī)器人,該機(jī)器人通過WiFi接口使用超聲波傳感器和數(shù)字指南針傳感器對種子播種和挖掘進(jìn)行自動的操作[4]。除此之外,蘇聯(lián)[5]等國家多名學(xué)者也有這方面的研究。近年來,關(guān)于漏播傳感監(jiān)測系統(tǒng)的研究也非常多。2010-2016年,丁幼春、廖慶喜、王雪玲等針對油菜精密播種機(jī)的田間漏播檢測方法進(jìn)行了研究,提出了以FS-11V光纖傳感器和霍爾轉(zhuǎn)矩傳感器為傳感檢測裝置的油菜小粒徑種子的漏播檢測方法,開發(fā)了一套油菜籽漏播螺管式補(bǔ)種器[6-9]。2017年,林宏等使用了基于Android和4G通信的技術(shù)并運(yùn)用到漏播圖像采集與傳輸系統(tǒng)上[10]。除此之外,張石平等[11]、丁時峰等[12]、李雷霞等[13]、部占軍等[14]、張順[15]等都有相關(guān)方面的研究。現(xiàn)在國內(nèi)外研究的漏播檢測系統(tǒng),都不能適應(yīng)大棚作業(yè)下的三七精密播種機(jī)。為實(shí)現(xiàn)開溝、播種、覆土一體化作業(yè),提高播種質(zhì)量與效率,有必要研發(fā)配套三七精密播種機(jī)的漏播檢測系統(tǒng),來適應(yīng)三七精密播種機(jī)的大棚作業(yè)。

        目前,三七精密播種機(jī)對種子漏播檢測機(jī)制尚不明確,缺乏相關(guān)研究。為此,本文設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)系統(tǒng)的集成漏播檢測系統(tǒng),主要包括信號采集模塊、信號處理模塊、串口通信模塊、按鍵控制模塊及數(shù)據(jù)顯示模塊。工作時通過圓形設(shè)計(jì)紅外發(fā)射接收管360°檢測,傳感器信號通過LM393比較電路芯片輸送給新型STC12C4052單片機(jī),經(jīng)過MAX3232串口通信,實(shí)現(xiàn)了對三七精密播種機(jī)的漏播檢測。

        1 工作原理與方法

        1.1 漏播檢測系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)

        為了實(shí)現(xiàn)漏播檢測測系統(tǒng)的主要功能,使得系統(tǒng)更加完善以統(tǒng)籌全局,制定了技術(shù)路線圖,如圖1所示。

        圖1 技術(shù)路線圖Fig.1 The technical route figure

        總體方案的設(shè)計(jì)需要考慮以下幾個關(guān)鍵技術(shù):①測試分析漏播檢測系統(tǒng)是否能對不同傳感探頭進(jìn)行信號識別,是否能完成對多個傳感探頭的半雙工主從模式的信號采集,是否能對指定的傳感探頭進(jìn)行編碼識別; ②是否能通過濾波電路除去雜波對單片機(jī)的干擾;③是否能基于STC12C4052系列單片機(jī)開發(fā)平臺,將漏播檢測電路集成到PCB板,實(shí)現(xiàn)漏播檢測系統(tǒng)安裝一體化。

        根據(jù)以上分析,漏播檢測系統(tǒng)的硬件組成框圖,如圖2所示。

        圖2 漏播檢測系統(tǒng)硬件組成框圖Fig.2 Loss sowing detection system hardware block diagram

        漏播監(jiān)測系統(tǒng)主程序流程圖,如圖3所示。

        圖3 漏播檢測系統(tǒng)主程序流程圖Fig.3 The main program flow chart of the loss sowing detection system

        系統(tǒng)開始后,按鍵輸入,在矩陣鍵盤上輸入預(yù)設(shè)播種數(shù)量。系統(tǒng)開始啟動,傳感器檢測播種數(shù)量,信號通過比較電路反饋給單片機(jī),判斷是否有固定頻率信號,在OLED顯示屏上顯示播種數(shù)、漏播數(shù)及漏播率作為人機(jī)交互界面,實(shí)現(xiàn)對漏播情況的檢測。

        1.2 漏播檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

        1.2.1 傳感器選型

        1.2.1.1 傳感器檢測原理

        本設(shè)計(jì)采用紅外傳感器。由于窩眼滾筒播種機(jī)行進(jìn)速度與排種頻率具有一致性,因此以機(jī)器正常工作時速度范圍為依據(jù),計(jì)算出機(jī)器的排種頻率范圍;以播種合格率95%為標(biāo)準(zhǔn),計(jì)算出堵種窩眼數(shù)量的上限。將上述計(jì)算值預(yù)設(shè)到漏播檢測系統(tǒng)中,在導(dǎo)種管上合適位置安裝傳感器,監(jiān)測播種機(jī)實(shí)際的排種情況。

        1.2.1.2 漏播參數(shù)的計(jì)算

        播種質(zhì)量的衡量主要通過以下幾個指標(biāo):播種效率、播種合格率、行距合格率、株距合格率、種子破碎率、漏播率及漏播檢測精度等。漏播檢測系統(tǒng)的衡量指標(biāo)主要是漏播率的檢測,要求到達(dá)95%的漏播檢測精度。

        1)窩眼堵種上限的確定。堵塞的窩眼數(shù)量上限用S表示,播種機(jī)導(dǎo)種管數(shù)量為28,窩眼滾筒單行1周的窩眼數(shù)量為24,漏播率不超過5%。

        S≤28×24×(1-95%)=33.6

        因此,播種機(jī)堵塞的窩眼數(shù)量不能超過33個,否則播種合格率一定達(dá)不到要求。對于傳感器的檢測來說,監(jiān)測窩眼滾筒旋轉(zhuǎn)1周所出現(xiàn)的信號斷點(diǎn)的數(shù)量,即為窩眼滾筒的堵種數(shù)量。

        2)播種頻率范圍的確定。播種頻率用f表示,播種機(jī)窩眼滾筒線速度為S。由于播種機(jī)的行進(jìn)速度與窩眼滾筒轉(zhuǎn)動線速度具有一致性,根據(jù)效率最大化原則和精確農(nóng)業(yè)中適速播種原則,機(jī)器的前進(jìn)速度范圍為5~10m/min,種子行間距A為5cm,則f=S/A=1.67~3.33Hz。根據(jù)計(jì)算出的頻率范圍,可以對傳感器的選型提供依據(jù)。

        1.2.1.3 傳感器分布方式

        為了能全面檢測下落種子,本次設(shè)計(jì)選用的3對紅外傳感器對稱分布在內(nèi)徑為40mm孔的電路板上,紅外發(fā)射接收管的直徑為5mm,保證播種頻率在1.67~3.33Hz之間完全檢測。

        1.2.2 漏播檢測模塊電路設(shè)計(jì)

        1.2.2.1 串口通信電路設(shè)計(jì)

        由于本設(shè)計(jì)采用傳感器直接與單片機(jī)通信,不同于同型機(jī)與機(jī)之間的通信,要對傳感器信號進(jìn)行信號調(diào)理識別處理。為了同時采集多個傳感器的信號并識別,本文采用RS-232通訊協(xié)議中MAX3232通訊芯片。該芯片能將TTL電平轉(zhuǎn)化為RS-232電平,能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與多個傳感器之間串口通訊。Max3232通信電路如圖4所示。

        圖4 MAX3232通信電路Fig.4 MAX3232 communication circuit

        1.2.2.2 紅外檢測電路設(shè)計(jì)

        紅外檢測電路由紅外發(fā)射接收電路和電壓比較電路組成,如圖5所示。其中,每對紅外發(fā)射接收電路都是由1個紅外發(fā)射管和1個紅外接受管后接1個LM393雙電壓比較器集成電路。當(dāng)種子落下時,紅外發(fā)射管和接受管兩端的電壓變化通過LM393雙電壓比較器集成電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸給單片機(jī)。

        圖5 紅外檢測電路Fig.5 Infrared detection circuit

        1.2.2.3 單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        系統(tǒng)核心采用STC12C4052 單片機(jī),為STC生產(chǎn)的單時鐘/機(jī)器周期的單片機(jī),是高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)。單片機(jī)系統(tǒng)電路包括按鍵電路、濾波、顯示電路及MAX3232串口電路等 ,傳感器信號通過比較電路輸出信號接單片機(jī)的 p3.2、p3.3、p3.7I/O口,程序通過串口通訊的方式傳輸給單片機(jī)。通過矩陣按鍵電路設(shè)定播種次數(shù),按鍵啟動傳感器工作根據(jù)計(jì)算的播種頻率檢測漏播情況,并在OLED顯示屏上顯示播種數(shù)目、漏播個數(shù)及漏播率等。電路系統(tǒng)如圖6所示。

        圖6 單片機(jī)控制系統(tǒng)圖Fig.6 SCM control system diagram

        1.2.2.4 漏播檢測系統(tǒng)集成

        本次設(shè)計(jì)將漏播檢測系統(tǒng)集成在一塊8cm×8cm的PCB板上,極大地節(jié)約了空間。集成PCB板的特點(diǎn):①體積小、質(zhì)量輕;②可靠性高,壽命長,安裝方便;③頻率特性好,速度快。配套2BQ-28三七精密播種機(jī)的圓形導(dǎo)種管,PCB板中心有1個直徑4cm的圓形孔對下落的三七種子進(jìn)行檢測。通過系統(tǒng)優(yōu)化的方法對PCB板的線路進(jìn)行如圖7所示的布局。主要元器件如表1所示。

        圖7 漏播檢測系統(tǒng)PCB集成電路Fig.7 Loss sowing detection system PCB integrated circuits

        表1 PCB板主要元件Table 1 PCB board main components

        續(xù)表1

        1.2.3 漏播檢測系統(tǒng)的安裝

        漏播檢測系統(tǒng)的安裝位置如圖8所示。

        1.機(jī)架 2.種子箱隔板 3.種子箱4.滾筒 5.檢測集成系統(tǒng) 6.導(dǎo)種管圖8 漏播檢測系統(tǒng)的安裝位置Fig.8 Location of the loss sowing detection system

        2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

        實(shí)驗(yàn)室漏播檢測測試采用普通的三七種子,采用人工投種方式進(jìn)行檢測試驗(yàn),排種每穴為 1粒,每次試驗(yàn)投種300粒 ,重復(fù) 3 次,取平均值;人工記錄播種數(shù)據(jù),并與系統(tǒng)測試結(jié)果進(jìn)行對比,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。其中,實(shí)際播種量為播種機(jī)充種不充分引起的。由表2可知,該檢測系統(tǒng)單粒監(jiān)測精度達(dá)到95.7%。

        表2 漏播檢測實(shí)驗(yàn)Table 2 Loss sowing detection test

        3 結(jié)論

        針對2BQ-28型三七精密播種機(jī)的漏播情況設(shè)計(jì)了一套便于安裝的漏播檢測集成系統(tǒng)。系統(tǒng)針對紅外二極管的指向特性,設(shè)計(jì)了信號轉(zhuǎn)換電路和濾波電路加強(qiáng)對信號采集的穩(wěn)定性,提高了漏播檢測精度。運(yùn)用Altium Designer軟件設(shè)計(jì)出系統(tǒng)電路圖,并通過Keil和Proteus仿真軟件對程序設(shè)計(jì)和電路設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證,提高了檢測電路的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。傳感器布局采用圓形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),且將設(shè)計(jì)的檢測電路集成在傳感器布局的PCB板上,實(shí)現(xiàn)了檢測與安裝的一體化,既不影響對種子的檢測,同時也方便檢測系統(tǒng)的安裝。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:本設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)95%以上的檢測精度,有應(yīng)用推廣價值。

        猜你喜歡
        漏播播種機(jī)紅外
        玉米免耕播種漏播補(bǔ)償裝置研究
        網(wǎng)紅外賣
        籽粒作物漏播補(bǔ)償方法研究現(xiàn)狀分析
        閃亮的中國紅外『芯』
        金橋(2021年4期)2021-05-21 08:19:20
        大蒜播種機(jī)讓蒜農(nóng)挺直了腰
        馬鈴薯播種機(jī)漏播檢測預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        TS系列紅外傳感器在嵌入式控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
        電子制作(2019年7期)2019-04-25 13:17:14
        基于快速遞推模糊2-劃分熵圖割的紅外圖像分割
        我們都是播種機(jī)
        雷鋒(2016年4期)2016-05-30 02:09:48
        讓黨建成為信仰播種機(jī)和工作推進(jìn)器
        高潮毛片无遮挡高清视频播放| 乱中年女人伦av三区| 国产内射XXXXX在线| 欧美一级视频在线| 亚洲精品一区二区三区蜜臀| 久久久久亚洲精品中文字幕| 免费a级毛片出奶水| 日子2020一区二区免费视频| 亚洲欧洲国无码| 国产精品亚洲在钱视频| 二区三区日本高清视频| 精品卡一卡二乱码新区| 免费va国产高清大片在线| 欧美日韩中文国产一区发布 | 欧美日韩中文国产一区| 午夜亚洲AV成人无码国产| 亚洲中文字幕无线乱码va | 日本一区二区三区在线视频观看| 中文字幕综合一区二区| 老鸭窝视频在线观看| 国产青榴视频在线观看| 日韩av高清无码| 天天插视频| 亚洲国产精品午夜一区| 丝袜美腿丝袜美腿丝袜美腿丝袜| 中文人妻av久久人妻水蜜桃| 亚洲精品成人网线在线播放va| 日韩一线无码av毛片免费| 亚洲精品成人av一区二区| 精品一区二区三区女同免费| 91偷自国产一区二区三区| 久久精品国产亚洲av无码偷窥| 2020年国产精品| 亚洲熟妇20| 黄色录像成人播放免费99网| 成人av一区二区亚洲精| 中文字幕亚洲乱码熟女1区| 色狠狠色噜噜av天堂一区| 欧美xxxx黑人又粗又长精品| 国产精品天天看大片特色视频 | 亚洲中文字幕一区二区在线|