2022年排肥器试验台智能控制系统研究与设计方案.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 随着精细农业的进展,精量施肥作为精细农业的重要组成部分,其对施肥装置性能的 要求也越来越高；排肥器性能试验是农机测试的重要组成部分,也是研制和开发新型精量 排肥器不行缺少的重要环节；但是,排肥器大多是做为播种机的一部分来进行争论,没有 特地用来检测排肥器性能的试验台；为此,本论文拟开发一种操作简洁、性能牢靠、运行 速度快的排肥器试验台智能掌握系统；农业是人类赖以生存的基础产业；加快农业技术进步、提高农业产品产量和质量是各 个国家努力的方向；施肥对于粮食增产、农业增收以及保持土壤肥力等方面起到了积极作 形 式 用,人们已经熟悉到保持土壤肥力对作物产量的重要性；但是,大量化学肥料以各种 投入到土壤中,也造成了环境压力；施用化肥,特殊是精量深施化肥,就是提高单产、节约用肥的关键措施之一；国外对此己有较多的争论,如美国玉M 种植带的统计；目前,中国已经成为世界上最大的化肥生产国；近 30 年来,中国化肥消费总量和单位面积用量都已经达到世界前列；中国小麦、玉M 和水稻施肥量与其他国家相比仍是比较高,但产量相对较低；化肥的施用自然应使其能有效地被农作物吸收,否就不仅会造成不行低估的直接缺失和间接失,而且达不到预期的增产成效；施肥机械性能也关系到配方施肥技术进一步进展,恰当的施肥机械可让配方施肥技术发挥出更加有效的作用；在我国,化肥施用以粮食作物为主,在50%左右；与举荐施肥量相比,部分作物氮肥、磷肥施用过量,但钾肥用量仍需增加；因此,应把进展节能增效的施肥机械作为农业机械化发 展的重要课题；化肥深施的意义有四：第一,化肥深施会削减化肥分子挥发；如铵态氮肥、尿素等化肥较浅地施入土壤后,铵态氮在土壤表层中,易被硝化细菌转化成硝态氮,土 壤胶体不能吸；铵态氮肥深施后,由于土壤下层硝化细菌极少,不易被硝化细菌转化为易 流失挥发的硝态氮而存在土壤之中来被作物所吸取；其次,可以削减肥分子的流失；比如,硝态氮化肥施入土壤较浅,其中硝酸根离子不能被土壤胶体所吸附,分散在土壤颗粒之 间；有些土壤本身对化肥的吸附、保蓄才能本身就很差,要是遇暴雨或浇灌,化肥的有效 分子便会随水或随土壤表层泥一起流失,会使化肥成效明显降低,从而作物的的产量就要 下降；而化肥深施后,由于土壤下层水移缓慢,随水流失就会大大削减,这样才能有效地 被作物所吸取；第三,深施化肥可减轻作物后期早衰；例如晚茬水稻和低肥田所种作物,其生育后期常因养料缺乏而早衰；化肥深施后,有利于供应作物生育中、后期的养料,延 长作物功能叶片的生命活力和叶绿素含量,增强光合作用才能,有利于夺取高产；第四,化肥的深施能增强作物抗逆性；作物根系都有趋肥性,要是化肥的浅施,会使作物根系大 多集中在土壤表层,要是有大风暴雨,就有可能作物要倒伏；并且也不具有抗旱的作用；化肥的深施后,能够吸引作物根向土壤下层深扎,从而大大增强作物抗倒伏、抗旱才能；化肥深施,是提高肥料利用率的重要措施,并且是我国节本增效的重点工程之一；但是深 施化肥要借助性能优良的施肥机械才能得以实现,而施肥机械又是我国农业机械进展中的 一个薄弱环节；依据多年的实践证明：机械深施碳酸氢铵、尿素、氮的利用率比人工表面撒施分别由27和37提高到58和50%,深施比表施其利用率相对提高11.5 和35%；然而,由于目前我国施肥机械技术的不成熟,造成化肥施用上的极大铺张；据有关 资料介绍：目前我国氮肥当季利用率仅为 30%-35%,磷肥利用率仅为 15%-20%,钾肥利用率 也不超过 65%；化肥流失加剧了湖泊和海洋等水体的富养分化,造成地下水和蔬菜中硝态 氮含量超标,影响土壤自净才能；农业面临污染对人类健康的影响不容忽视,据调查,累积于饮用水源特殊是井水中的化肥氮磷和农药对至少13 个省份、数以百万计居民的健康构成威逼；因此,研制性能良好、适用性强的施肥机械是我国农机工作者当务之急应解决的 问题之一；农业机械作为现代农业生产重要的组成部分,其产品质量的优劣直接影响农业 机械的作业效率,关系到农业增产和农夫增收,也关系到农机使用者的健康和安全；排肥1 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 器作为施肥机械的主要部件,其性能指标是否达到标准直接影响着施肥机械产品改进、完 善和性能质量的提高,施肥机械制造企业科学、合理的技术创新和经营决策,广大农夫用 户 的 生 产 投 入 是 否 有 针 对 性 , 施 肥 机 械 化 技 术 的 健 康 发 展 ；本课题拟争论开发一种适应性强、检测性能好、检测结果直观且清楚的通用的排肥器试验 台；几十年来,我国排肥器的争论工作经受了一个蓬勃进展的时期；先后争论出不少新型的排肥器,如定孔式、螺旋式、离心式、气流式、纹盘式、窝眼轮式、型齿式、弹性刮片式等排肥器；这些排肥器从国外引进, 或是我国自行研制,对促进我国施肥机械技术的进展起了肯定的积极作用；但真正实现适应范畴广、使用牢靠、排肥性能好的排肥器却很少；现有的化肥排肥器种类很多,常用的有外槽轮式、转盘式、离心式、螺旋式、星轮式和振 动式等几种；美国在 1830 年就公布了施肥机械的第一个专利一撒石灰机；到上世纪 30 岁月,他们的施肥机械生产已初具规模,70 岁月己拥有相当数量的用于有机肥料与化肥的贮运、装卸及田间作业的各种类型的机具,从而实现了施肥过程的全面机械化；直到20 世纪50 年代,我国的施肥机械技术争论工作才开头起步,比国外发达国家晚了100 多年；为加快我国排肥机械的进展速度,缩小与发达国家的差距,我国早期排肥器主要从国外引进；这些 引进的排肥器也的确给我国施肥机械技术的进展注入了活力；而国外用于条施作业的排肥 器基本上都只适用于小颗粒化肥；故而,我国施肥机具仍面临适应粉状与小颗粒状、干燥 与潮湿两类物理机械性状截然不同的化肥排施问题；因此,争论出适合我国化肥特性和农 艺技术要求的通用性强、结构简洁、工作性能牢靠的排肥器是我们农机争论工作者刻不容 缓的任务；由于精密农业机械的进展方向为大型化,排肥器常常作为播种机的一部分来进行整体 的争论,单独对排肥器检测的争论并不多；对排肥器性能检测的技术主要借助于排种器的 检测技术；精密播种技术已成为现代播种技术的主要进展方向,而实施精密播种技术的精 密排种器性能优劣直接影响精密播种的质量；快速、精确地检测精密种器的性能已成为研 究和评判精密播种机质量的核心；国内外争论人员都特别关注精密排种器测试手段的争论,目前已争论出多种检测设备和检测方法；国内采纳的方法主要有：直接观测法、帆布带 法；近些年来,播种匀称度测定方法主要有压电效应法、光电效应法和高速摄影法、基于 微机的检测法、基于图像处理的检测法和基于虚拟仪器的检测系统等；精密排种器检测装置进展趋势 随着运算机视觉系统的高灵敏度、低噪音及快速排种器性能检测系统的进展,对于实现 高精度检测排种器性能的各项指标具有重要意义；提高精度是精密排种器进展的重要的一 环,检测系统各项指标将直接影响采集种子图像的质量,且制约着图像中种子特点参数提 取的精确性、种子空间位置的复原精度及系统的运行速度；所以,为精确、快速地检测排 种器性能,全面地设计和优化检测系统是提高精密排种器检测装置精度的有效途径；精密排种器的检测手段从人工检测到运算机视觉系统和图像处理技术的应用,检测性能有 了很大的提高,为了能更精确、高效地检测精密排种器的性能,达到能检测精密排种器的 各项指标,仍需进一步争论种子一系列随机因素；今后,播种机应向着适应性强、多功 能、高效率的高速精密播种器方向进展,高速精密播种机的性能检测将依靠更先进、更可 靠的高精度检测设备来完成；精量施肥是现代精细农业的重要组成部分,排肥器性能的优劣是实施精量施肥的重要前2 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 提之一,因此研制开发排肥器智能检测试验台是实施精细农业的前提条件；本论文以现代精细农业思想为指导,针对排肥器性能检测这一主题,并结合当前国内外已有的测试装置 的优缺点,系统地对排肥器智能测试试验台的软硬件进行设计和试验争论；争论设计内容 如下：1>设计开发测试系统的硬件结构,包括传感器的设计、传感器数据处理电路设计、单片 机的设计、步进电机驱动器的设计等；2）由于机具在田间作业时受地势和地势的影响,其行驶速度在大多数情形下是无规律 的突变的变速运动,所以施肥机械的实际成效和试验数据往往有较大差异；本文把检测时 间分成如干个时间段,通过对各时间段内速度的设定来模拟机具在田间作业时的实际情 况；3>运用数值分析方法,对采集到的数据建立数学模型；并由此数学模型对系统所得到的 数据进行处理,得到排肥器的性能指标；4>设计可视化的人机交互式的上位机程序,便利用户输入各项参数数据,并能够处理下 位机所传递上来的数据信息；5>设计下位机的软件,使之能够执行上位机传来的各项指令、驱动传感器和步进电机工 作,最终把所得到的数据传给上位机；系统总体设计本系统是一个小型的分布式数据采集与掌握系统,是由数据采集<称重传感器）、下位机<单片机）和执行机构<步进电机、排肥轴、排肥器）上位机<运算机）等组成的掌握系统；其中数据采集由相应的AT89S52 单片机试验系统、称重传感器、信号放大器、A/D 数模转换所组成；下位机既可以完成各种信息的采集、预处理及储备任务,又可接收从上位机送来的掌握参数设置；执行机构通过单片机产生的脉冲驱动步机电机,主要检测系统的动力装置；上位机选用Intel赛扬 2.0 系统机,配置1G内存, 80GB硬盘,有较强的数据储备、处理才能；上位机依据用户的检测情形来完成各项参数的设定,并通过串行通信将参数传递给下位机,同时也对上位机传递上来的数据进行分析和处理；上位机完成各项参数的设定后就向单片机发出启动信号,同时预备接收下位机即单片机发送来的信号和数据；被启动的下位机,一方面按上位机的指令要求启动步进电机,另一方面同时启动称重传感器,并将采集到的信号经放大器放大,送入A/D 转换电路换成相应的数字量后送入单片机,然后通过串行通信把采集到的数据向上位机发送；上述测试和数 据采集 过程终止后,运算机便把接受到的数据进行储备、运算处理、显示、打印；电子天平的核心部件是称重传感器,电阻应变式传感器特点：精度高,测量范畴广；使用寿命长,性能稳固牢靠；结构简洁,体积小,重量轻；频率响应较好,既可 用于静态测量又可用于动态测量；价格低廉,品种多样,便于挑选和大量使用；由于电3 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 阻应变式传感器具有一系列优点,已被应用到了几乎全部称重领域和各种测力领域；电阻应变式传感器由感压装置、电阻应变片和惠斯登测量电路三部分组成,其工作原 理是：被测负载作用在弹性感压装置上使其发生弹性形变；通过粘性物质使粘贴在感压装 置上的电阻应变片发生形变,进而转化成应变片的阻值大小变化；通过惠斯登测量电路将 电阻应变片的阻值变化,转化为与负载成正比的电信号输出；称重传感器的桥式结构打算了其输出与鼓励电压息息相关,为提高精度须使用高精度的电压源作为鼓励,此外高精度的A/D 转换也要求使用精密电压源作为参考,如按常规方法考虑,需要两个精密电压源,实现起来难度较大,成本也高,为此我们采纳了比例测量技术；所谓比例测量技术,是指ADC参考电压与称重传感器的鼓励电压由同一电源供应；本系统采纳了 DALLAS公司的 MAX4460外表放大器,其具有高精密、低功耗、以及优异的增益带宽；专有的设计技术使这些器件具有地检测才能、超低输入电流以及增强的共模抑制性能； MAX4460具有可调增益,以地作为参考电压；其增益为GAIN=1 +R8/R7；本系统采纳了 DALLAS公司的 MAX1116数模转换芯片,其是 8 位转换器,模拟信号经芯片转换后通过串行通信的传送方式传送给单处机以做进一步的数据处理；依据本课题的特点,我们选用 ATMEL公司 89 系列的标准型单片机 AT89S52；下面就本系统所用到的引脚对其功能和在本系统中的作用做简洁介绍；P0 口： P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口；作为输出口,每位能驱动 8 个 TTL 规律电平；对 P0端口写“1” 时,引脚用作高阻抗输入；当拜访外部程序和数据储备器时,P0 口也被作为低 8位地址 / 数据复用；在这种模式下,P0 具有内部上拉电阻；在 flash 编程时, P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时,输出指令字节；程序校验时,需要外部上拉电阻；在本系统中, P0口的详细功能为：P0.0 、P0.1、P0.2 、P0.3 ：输出步进电机的掌握脉冲；P1 口： P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口, P1 输出缓冲器能驱动 4 个TTL 规律电平；对 P1 端口写“1” 时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用；作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的缘由,将输出电流 <IIL ）；此外, P1.1 和 P1.2 作定时器 / 计数器 2 的外部计数输入 <P1.1/T2 ）和定时器 / 计数器 2 的触发输入 <P1.1/T2EX ）；在 flash 编程和校验时,P1 口接收低 8 位地址字节；在本系统中, P1口的详细功能为：P1.0 ：由单片机产生的 A/D 转换器的主时钟 SCLK；P1.1 ：单片机接收 A/D 转换后的数据输入端口；P1.2 ：由单片机产生的 A/D 转换器的掌握脉冲 CON；RST：复位输入；晶振工作时,RST脚连续 2 个机器周期高电平将使单片机复位；看门狗计时完成后,RST脚输出晶振周期的高电平,特殊寄存器 AUXR地址 8EH>上的 DISRTO位 可以使此功能无效；DISRTO默认状态下,复位高电平有效；XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端；XTAL2:振荡器反相放大器的输出端；RX接收输入端口；RXD：串行通信的 TXD：串行通信的 TX 发送输出端口；数据分析与处理4 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 本系统中,排肥器通过步进电机的驱动使肥料由肥箱下落到称重传感器的托盘上；随 着检测时间的增加,托盘上的肥料也越来越多,并通过称重传感器对其进行采样；采样值 通过放大、模数转换后,经单片机和串行端口传送给运算机；运算机如何从这些数据得到 反映排肥器性能的详细数据和指标,并通过图像法来再现肥料的实际流量？本文采纳了数 值分析中 的三次样条插值完成这一任务；随着运算机的广泛应用和科学技术的高速进展,大量复杂的科学运算问题出现在人们 面前,要完成这些工作,仅靠人的自身努力是不行能的,必需借助于运算机这一人类有史 以来最宏大的科技创造,而使运算机有效解决科学运算问题的关键技术是数值运算方法；一般的,用运算机进行科学与工程运算时要经受如下过程：实际问题 数学建模 提出数值问题 设计有用的数值运算方法软件实现 程序的 执行 结果的分析验证及可视化；可见,数值分析是科学与工程运算过程中必不行少的环节；它以纯数学理论为基础,着重争论解决问题的数值方法及成效,如数值方法的收敛性、稳固性、误差分析,以及怎 样使运算速度最快、储备量最少等问题；数值分析不能被片面地懂得为数值方法的简洁罗 列和积累,它是一种与运算机使用亲密结合的有用性很强的运算方法；由实际问题的提出 到上机求得问题解答的整个过程都可以看作是应用数学的任务；如数值分析就是争论用计 算机解决数学问题的数值方法及其理论,它的内容包括函数的数值靠近、数值微分与数值 积分,非线性方程数值解、数值代数、常微分和偏微分数值解等；在很多实际问题及科学争论中,因素之间往往存在着函数关系,但是,这种关系常常 很难有明显的解读表达,通常只是出观看或测试得到一些离散数值,有时,虽然给出明白 读表达式,但是,由于解读表达式过于复杂,使用或运算起来特别麻烦；对于实际中的这 些复杂函数,我们期望重构造一个既能反映函数的特性又便于运算的简洁函数,近似代替 原先的函 数；于是,这就自然需要去建立函数的某种近似表达,本节所争论的函数插值就是函数近 似表达的 种形式；插值法是一种古老的数学方法,它来自生产实践,早在一千多年前,我国科学家在研 究历法上就应用了线性插值与二次插值；但它的基本理论和结果却是微积分产生以后才逐 步完善的；其应用也日益增多,特殊是在电子运算机广泛使用以后,由于航空、造船、精 密机械加工等实际问题的需要,使插值法在实践上或理论上显得更加重要,并得到进一步进展,特殊是近十几年进展起来的样条spline>插值, lagrange插值法更获得了广泛的应用；适当地提高多项式的次数,有可能提高运算结果的精确程序；但是插值多项式的次数 不是越高越好,在大范畴内使用高次插值时,会产生猛烈的振荡,即龙格 <Runge）现象；因此在实际运算中,我们很少采纳高次插值,常常用分段低次插值进行运算,即把整个插 值区间分成如干个小区间,在每个小区间上进行低次插值；分段低次插值函数具有运算简 单、稳固性好、收敛性有保证且易在电子运算机上实现等优点,但它只能保证各小段曲线5 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在连接点上的连续性,却不能保证曲线的光滑性；早期工程师制图时,把富有弹性的瘦长 木条 所谓样条 >用压铁固定在样点上,在其他地方让它自由弯曲,然后画下长条形曲线,称为样条曲线；它实际上是由分段三次曲线并接而成,在连接点即样点上要求二阶导数连 续,从数学上加以概括就得到数学样条这一概念；它既保留了分段低次插值多项式的各种 优点,又提高了插值函数的光滑性；单片机接收到上位机的指令后,依据设定的转速来启动步进电机；步进电机依据既定 速度下带动排肥器的排肥轴转动,排肥器开头排肥；随着肥料不断地下落到称重传感器的 托盘上,压力不断地增加,称重传感器所测试的值也相应地增加；通过系统对其采样周期 的设定,其采样值通过串口通信传输到运算机上,并储备到储备器上；在整个测试过程中,无论挑选任何种类的肥料,第一应确定测试过程的时间和单位面 积的平均排肥量；其次,为了检测排肥器对各种地势和地势的适应性,系统就把整个检测过程分为如干个时间段,并对各个时间段的机具行进速度赋值<其大小应在合理的范畴内,一般为 0-12M/ 秒）；在这三个参数确定下来以后,系统的初始化终止进入检测阶段；进入 该阶段后,系统把上述三个参数信息通过串行通信传给单片机,以使单片机按此信息执行 相应的程序来启动步进电机和称重传感器工作,与此同时单片机也把由称重传感器获得的 已下落到托盘的肥料重量通过串行通信上传给运算机；此阶段工作终止后,为了得到排肥 器的性能指标,需要对运算机对已获得的下落到托盘的肥料重量数据进入数据处理分析,以得到反映排肥器性能的图像和详细数据；为了上述过程,整个测试系统软件采纳结构化和模块化设计方法；其程序分为上位机程序即PC机系统程序和下位机程序即单片机系统程序两部分； PC机系统程序使用 Visual Basic 进行开发,单片机系统程序采纳 C51 语言进行开发的,通 KeilC51 进行调试和编译并转化为机器语言；本测试系统是一个运算机应用系统；运算机作为中心主机,单片机作为智能接口的下级机,两者通过 RS-232 交换信息；运算机完成机具行进速度、检测时间、排肥量等系统参数的设定,同时把这些参数传送给下位机去执行相应的程序；然后接收下位机通过串口通信所传送上来的下落肥料的数据并储备起来,最终对采集到的数据进行数据处理和显示；这就要求主机运行的程序应具有良好的人机交互界面,所选用的编程语言应是一种适于编制友好的人机交互界面的高级语言；基于上述的缘由,主机选用Micorsoft ViSual Basic6.0 for Windows 的编程系统编程；Mieorsoft Visual BasicVB> 是微软公司 1991年推出的新一代 Basic 语言,它保留了原有 Basic 语言的功能和简洁易用性,同时增加了图象处理、声音处理、文字处理、创建数据库和电子表格、数据通信等功能；VB 编程系统,引入了部分面对对象的机制,供应了一种所见即所得的可视界面设计方法,使用户界面开发变得特别简洁；该系统软件依照用户至上的原就,采纳人机交互方式,并尽量削减击键次数,采纳下拉式菜单、弹出式窗口、对话框、提示操作、热键操作、帮忙窗口等技术,最大限度便利用户的操作；VB 语言是以过程体为单元,以大事触发执行过程体完成软件功能的,因此上位机的软件是由多个模块组成,每一个模块完成一项功能；系统软件主6 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 要由 5 大模块组成,即打开历史记录模块、系统初始化模块、检测模块、运算并显示结果 模块、帮忙文件模块；主模块的菜单,它主要完成多任务系统的治理窗口,该窗口利用 VB 中命令按扭的单击大事进行任务挑选,然后进入相应模块的治理窗口并进行相应的操作,同时对各个窗口的进入次序有肯定的要求,系统会对用户的操作过程进行肯定的提示,使 操作人员对整个治理系统一目了然；如用户只有在对系统参数设定窗口进行确定之后才能 进入检测窗口,而运算并显示结果窗口只有在系统检测模块完成之后才能进入；在本文 中,我们重点介绍系统初始化模块和检测模块；在系统初始化模块中主要是对测试时间和机具的行进速度进行确定；用户可依据排肥 器详细情形来设定各项参数；1）测试时间和排肥量的的设定 系统的测试时间挑选问题是影响测试结果的重要因素；假如测试时间太短,就由于采样 数据太少,而不能完全反映排肥器的真实性能；但是假如测试时间太长,就采样数据太多而增加运算机的运行负担,造成测试系统的运行速度缓慢；<由于程序的数值运算涉及到三次样条插值运算和解超大型的线性方程组,运算机需要运行的次数很多,需补充程序算 法）；综合考虑上面两个因素,我们设定了测试时间的挑选范畴为120240S；设定排肥器排肥量的主要作用是检测排肥器的精确性；本系统对其排肥量的范畴做一限定,检测人员可依据田间作业时的实际情形挑选排肥量,其挑选范畴内为 的确定25 75Kg/hm 2；2）机具行进速度由于地势和各种不确定因素的影响,考虑到机具在田间作业时其行驶速度并非是匀速度运动,而是在局部时间段内是匀速的行驶；因此我们设定以每10s 作为一个局部时间段,在此时间段内机具的行驶速度是不变的；由于农业机具在田间实际作业时,其行驶速度一般不会大于17m/s,我们设定的其行驶速度的范畴为020m/s；假如输入的值超过此范畴,就系统会自动弹出警告信息,告知用户此值无效,提示用户输入的值应在0,20> 之间；假如用户设定的测试时间小于 240s ,就在大于用户设定的测试时间后的机具行驶速度的值系统会 自动置 0；另外,我们仍供应了随机生成机具行驶速度的功能,以防止人工干预造成测试 误差较大；用户完成测试时间和行驶速度的参数设定后,点击测试菜单进入检测模块；计 算机第一通过串口通信把测试时间和行驶速度的参数信息传递给单片机；单片机接收到指 令后,启动步进电机带动排肥轴开头转动,同时开启称重传感器开头工作,并把称重传感 器测试得到的肥料的采样值通过串口通信传送给运算机；在此过程中,人机交互界面上以 进度条并附加完成百分比的形式来显示任务的完成情形；在测试过程中,假如显现各种异 常情形,用户随时可以点击舍弃按钮来取消当前测试；测试终止后,用户可以通过点击保 存按钮把此数据储存到运算机中以便利以后查询；点击完成按扭就把结果储存到运算机内 存中并退出此模块；本系统检测排肥器性能指标有两个,分别是是匀称性和精确度；排肥器的匀称性是指在 肥量肯定时由排肥管流出的肥料是否始终一样；排肥器的精确度是指在某一确定的肥量下 依据步进电机的转数模拟出来的机具行走距离与理论上机具应走的距离之间的比值；这两7 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个指标是对同一组数据进行不同的数据处理所得到的不同性能指标；当检测过程终止后,由称重传感器测量肥料的流量所得到的数据经单片机的串行通信全部传送给运算机,并存 储在运算机的储备器上；由于肥料类型、排肥量、机具行进速度需要有不同的参数来说明排肥器的性能,所以 要进行多次测试,但这些过程所测试的目的都是一样的；因此,它们所需要运行的程序也 全部相同,只不过是在测试次数上的累加；依据数据处理的结果和测试时所输入的详细参 数相比较可以得到排肥器的性能,主要表达在以下几个方面：1）排肥器的通用性,是指排肥器能否适用于面状、粉状、颗粒状等各种肥料；在相同 参数下分别来检测各种状态的肥料,假如所得到的图形和数据的差别在肯定范畴之内,说 明排肥器的通用性好；反之亦然；2）排肥器是否受地势、机具行进速度等因素的影响；依据图5.4中的机具行进距离与流量的关系图可得到此性能指标；理论上,曲线是与横坐标平行的直线就排肥器完全不受 地势、机具行进速度等因素的影响,说明排肥器的匀称性最好；曲线起伏较大,就说 明排肥器受地势和行进速度的影响较大,排肥器有待改进；3）排肥器是否能适应各种排肥量的要求；在肯定距离内,设定不同的排肥量,排肥器 都能顺当在完成任务,就说明排肥器对肥量要求上有很好的适应性,在排肥器流量与行进 距离的关系图中表现出来的就是曲线的起伏很小,越平滑越说明适应性好；反之亦然；在本系统中下位机接收到上位机对步进电机转动速度的指令后,开头依据上位机设定 好的转速来启动步时电机,与此同时,传感器接收到单片机发来的指令开头工作,并通过 信号的放大、模数转换把信息传递给单片机,单片机通过串行通信把此数据传送给运算 机；此过程由于没有反馈的存在,全部的动作执行都是依据既定参数来运行；所以是一个开环掌握系统；在进行下位机的程序设计之前,第一要介绍一下AT89S52 的定时器功能及其特殊功能寄存器的用法；由于步进电机的驱动脉冲、A/D 转换器的 SCLK、串行通信的波特率的设定及 LCD液晶显示器的时时扫描都需要对其进行设置；AT89S52 单片机共有 3 个定时器,分别是定时器 T0、定时器 T1 和定时器 T2；在 AT89S52 单片机中除了用来进行计数的 TH0、TL0、 TH1、TL1、TH2、TL2 这 6 个特殊功能寄存器外,仍有四个特殊功能寄存器与定时器 / 计数器有关,其编程操作通过四个特殊功能寄存器TMOD、T2MOD、 TCON、T2CON的状态设置来实现；特殊功能寄存器TMOD、 T2MOD掌握定时器的工作方式,TCON、T2CON掌握其运行；由于 CPU在执行步进电机脉冲驱动程序的同时,仍有其他任务要执行；这可能使步进电 机的运转收到影响；因此本系统采纳了将步进电机的运转掌握放在时间中断函数之中,这 样主函数就能很便利的加入其它任务的执行,而对步进电机的运转不产生影响；程序见附 录 2；通过设计可视化的人机交互式的上位机程序,可以让用户便利在输入各项参数数据,并 能够处理下位机所传递上来的数据信息；通过下位机软件的设计,使单片机能够执行上位 机传来的各项指令、驱动传感器和步进电机工作,最终把所得到的数据传给上位机；结论与争论8 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 本论文课题着眼于在排肥器试验台上对排肥器性能检测智能化的应用争论；与以往性能 检测手段相比,本课题采纳称重传感器对排肥口流出的肥料进行监控,这样可以从量上精 确检测排肥器是否显现堵塞,肥料是否有结块和排肥器的匀称性、精确度；依据数据处理 的结果和测试时所输入的详细参数相比较可以得到排肥器的性能,主要表达在以下几个方 面：1）排肥器的通用性,是指排肥器能否适用于面状、粉状、颗粒状等各种肥料；在相同 参数下分别来检测各种状态的肥料,假如所得到的图形和数据的差别在肯定范畴之内,说 明排肥器的通用性好；反之亦然；2）排肥器是否受地势、机具行进速度等因素的影响；依据图5.4中的机具行进距离与流量的关系图可得到此性能指标；理论上,曲线是与横坐标平行的直线就排肥器完全不受 地势、机具行进速度等因素的影响,说明排肥器的匀称性最好；曲线起伏较大,就说明排 肥器受地势和行进速度的影响较大,排肥器有待改进；3）排肥器是否能适应各种排肥量的要求；在肯定距离内,设定不同的排肥量,排肥器 都能顺当在完成任务,就说明排肥器对肥量要求上有很好的适应性,在排肥器流量与行进 距离的关系图中表现出来的就是曲线的起伏很小,越平滑越说明适应性好；反之亦然；论文只是在“ 排肥器性能检测的智能掌握” 方面做了一些初步工作,仍有以下一些问题 值得争论：1）本系统采纳延时和中断的方法来输出步进电机驱动信号,与此同时系统仍要输出 A/D 转换器所需要的时钟脉冲；但是这两个中断的发生会导致步进电机驱动信号和 A/D 转 换器所需要的时钟脉冲误差的产生；建议解决方案有两种：一种是换用带有 PWM<脉 宽调制器）的单片机；另一种是增加时钟芯片来驱动 A/D 转换器；, 是否能用一种更好的方法 , 如软件把曲线 2）本论文在处理结果的显示上运用了曲线图 图转化成图像 , 形象地再现排肥成效；3）本论文采纳了两级运算机掌握的方法来进行系统掌握；建议采纳更好的算法比如 DSP 技术,这样依靠单片机就能完成整体掌握,从而简化硬件设备,节省成本,操作简 便,有用性更强；9 / 9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 9 页