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無線式播種機(jī)監(jiān)測軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論文

時間:2022-09-02 05:07:59 論文 我要投稿
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無線式播種機(jī)監(jiān)測軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論文

  1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

無線式播種機(jī)監(jiān)測軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論文

  1.1下位機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

  1.1.1溫濕度測試系統(tǒng)

  采用溫濕度傳感器SHT10測量播種的溫濕度情況,采用CMOSenstechnology微過程技術(shù),可靠性較強(qiáng)且能保持較高穩(wěn)定性。由能隙式測溫元件和電容式聚合體測濕元件組成,并與A/D轉(zhuǎn)換器以及數(shù)字接口2-wire單芯片結(jié)合。

  1.1.2種子粒數(shù)的測量原理

  選用光電開關(guān)測量播種粒數(shù)。利用被檢測物體對紅外束的遮光或反射,由同步回路選通而檢測物體的有無,其檢測特體不限于金屬,對非金屬所有物體均可檢測。產(chǎn)品具有體積小、精度高、檢測距離遠(yuǎn)、防水、防腐蝕、抗光和電磁干擾等特點(diǎn)。其外圍接線圖如圖3所示。

  1.1.3播種深度的測量

  選擇超聲波測距模塊HC-SRO4測量播種深度,其可提供2~400cm的非接觸式距離感測,測量精度可達(dá)3mm。模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電。

  1.1.4拖拉機(jī)和播種機(jī)轉(zhuǎn)速的測量

  拖拉機(jī)和播種機(jī)轉(zhuǎn)速由霍爾元件測量;魻杺髀。感器是對磁敏感的傳感元件,從外形看為3端器件,具有與三極管相似的外形。工作時只需接電源和地,采用OC門輸出,具有較寬的工作電壓,使用非常方便。

  1.2上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  1.2.1無線模塊的選擇

  傳感器節(jié)點(diǎn)采用Zigbee射頻收發(fā)芯片CC2530,它是一款單芯片,也就是把負(fù)責(zé)解調(diào)無線通訊信號與51單片機(jī)內(nèi)核集成在一起的芯片。CC2530是個真正的用于IEEE802.15.4,ZigBee和RF4CE應(yīng)用的片上系統(tǒng)(SoC)解決方案,集成了RF收發(fā)器、8051MCU、系統(tǒng)可編程Flash存儲器、8-KBRAM和許多其它強(qiáng)大功能,能夠以非常低的總材料成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。

  1.2.2單片機(jī)選型與電路

  本系統(tǒng)選擇PIC16F877A單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理器件,它是美國Microchip公司生產(chǎn)的8位單片機(jī)產(chǎn)品。在上位機(jī)中,單片機(jī)與CC2530無線模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,并對播種的溫濕度狀況、播種深度、播種粒數(shù)、拖拉機(jī)和播種機(jī)的轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,由液晶模塊進(jìn)行適時顯示。其主電路接線圖如圖7所示。無線模塊接收下位機(jī)中的播種機(jī)相關(guān)參數(shù)信息,輸入單片機(jī)進(jìn)行處理后,由液晶顯示模塊適時顯示。

  1.3液晶顯示模塊及其接線圖

  本文選擇CH240128B液晶顯示模塊,其系列點(diǎn)陣?yán)L圖型液晶顯示模塊(LCM)采用240×128點(diǎn)陣液晶顯示屏(LCD)與低功耗LED背光組成。

  2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

  軟件設(shè)計(jì)要完成的內(nèi)容包括:檢測記錄播種管通過的種子粒數(shù);檢測播種機(jī)的播種深度;記錄播種時間,并計(jì)算播種速度;控制程序運(yùn)行;顯示檢測的數(shù)據(jù);計(jì)算播種機(jī)轉(zhuǎn)速和滑移率,建立通信網(wǎng)絡(luò)。

  2.1無線數(shù)據(jù)傳輸流程圖

  系統(tǒng)上電以后,由協(xié)調(diào)器設(shè)備建立網(wǎng)絡(luò),播種參數(shù)傳感器設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)后,周期性地向協(xié)調(diào)設(shè)備發(fā)送傳感器測得數(shù)據(jù),網(wǎng)絡(luò)啟動后,CC2530模塊需要在網(wǎng)絡(luò)允許加入后才可接收數(shù)據(jù)。

  2.2傳感器節(jié)點(diǎn)流程圖

  在掃描過程中發(fā)現(xiàn)協(xié)調(diào)器以后,允許其加入網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行綁定,讀取由溫濕度傳感器、光電開關(guān)、超聲波傳感器及霍爾元件測得的數(shù)據(jù),并且進(jìn)行上位機(jī)與下位機(jī)C2530模塊的通信;然后數(shù)據(jù)進(jìn)入單片機(jī)PIC16F877A進(jìn)行處理,由CH240128進(jìn)行適時顯示。

  3結(jié)論

  1)采用PIC16F877A單片機(jī)和無線模塊CC2530為核心控制單元,設(shè)計(jì)了播種質(zhì)量檢測系統(tǒng)的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),可適時采集播種數(shù)據(jù)并能夠進(jìn)行傳輸與顯示。

  2)硬件包括單片機(jī)控制單元、電源、傳感器和顯示器等。其中,溫濕度傳感器監(jiān)測播種大氣環(huán)境,紅外光電傳感器檢測種子下落情況,霍爾檢測播種機(jī)前進(jìn)速度,超聲波測距模塊檢測播種深度。系統(tǒng)可以檢測整個播種機(jī)的實(shí)際播種狀況,并進(jìn)行無線通訊。

  3)軟件方面,采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法,運(yùn)用C語言進(jìn)行編程。主程序通過調(diào)用子函數(shù)完成各種功能,從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的建立、數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收和顯示。

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