播種機監(jiān)控裝置-機電一體化課程設計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、緒論- 1 -</p><p>　　1.1研究目的和意義- 1 -</p><p>　　1.2研究開發(fā)內容- 2 -</p><p>　　二、監(jiān)控裝置總體方案的確定- 3 -</p><p>　　2.1、播種機的性能要求

2、及指標- 3 -</p><p>　　2.1.1、播種機的性能要求- 3 -</p><p>　　2.1.2、播種機的性能指標：- 3 -</p><p>　　2.2、精密播種機排種性能參數(shù)的監(jiān)控- 4 -</p><p>　　2.2.1、監(jiān)控內容- 4 -</p><p>　　2.2.1.1、漏播監(jiān)視-

3、4 -</p><p>　　2.2.1.2、重播監(jiān)視- 4 -</p><p>　　2.2.2、監(jiān)控方法- 4 -</p><p>　　2.3、精密播種機監(jiān)控系統(tǒng)總體方案的確定- 4 -</p><p>　　2.3.1、系統(tǒng)硬件結構- 4 -</p><p>　　2.3.2、系統(tǒng)軟件結構- 5 -</p

4、><p>　　三、監(jiān)控系統(tǒng)硬件的設計- 6 -</p><p>　　3.1、傳感器測試電路的設計- 6 -</p><p>　　3.1.1、傳感器的選擇- 6 -</p><p>　　3.1.2、發(fā)光二極管的選擇- 7 -</p><p>　　3.1.3、受光器件的選擇- 7 -</p><p

5、>　　3.1.4、光電傳感器電路設計- 9 -</p><p>　　3.1.5、排種監(jiān)測傳感器的安裝- 10 -</p><p>　　3.2、整形放大電路的設計- 11 -</p><p>　　3.3、聲光報警電路的設計- 11 -</p><p>　　3.3.1、聲音報警電路的設計- 12 -</p><

6、p>　　3.3.2、燈光報警電路的設計- 12 -</p><p>　　3.4、單片機硬件系統(tǒng)的選擇與配置- 12 -</p><p>　　3.4.1、單片機的選擇- 12 -</p><p>　　3.4.2、80C52單片機的功能簡介- 12 -</p><p>　　3.4.3、可編程并行I/O接口芯片8255A- 13 -

7、</p><p>　　3.4.4、8255A芯片與AT89C51的接口電路設計- 13 -</p><p>　　3.4.5、時鐘及復位電路電路設計- 14 -</p><p>　　3.4.5.1、時鐘電路- 14 -</p><p>　　3.4.5.2、復位電路- 15 -</p><p>　　3.5、顯示系統(tǒng)

8、電路的設計- 16 -</p><p>　　3.6、D/A轉化電路的設計- 16 -</p><p>　　3.7、監(jiān)控系統(tǒng)電源設計- 17 -</p><p>　　四、監(jiān)控系統(tǒng)軟件的設計- 18 -</p><p>　　4.1、軟件系統(tǒng)的程序設計方案- 18 -</p><p>　　4.1.1、主程序設計-

9、 18 -</p><p>　　4.1.2、播種機各性能指標測量子程序- 19 -</p><p>　　4.1.3、D/A轉化子程序- 19 -</p><p>　　4.2、小結- 20 -</p><p>　　五、總結- 21 -</p><p>　　參考文獻- 22 -</p><p&

10、gt;<b>　　一、緒論</b></p><p>　　1.1研究目的和意義</p><p>　　我國是一個農(nóng)業(yè)大國，其中75％ 的人口是農(nóng)業(yè)人口。中央非常重視“三農(nóng)”問題，投入了大量的精力和財力，解決“三農(nóng)”問題。面向未來，如何解決14億人口的吃飯問題是擺在中國人民面前的一大難題。提高農(nóng)業(yè)的機械化水平，提高耕種和收獲質量是解決這一問題的有效途徑之一。所以提高播種機的

11、性能、工作質量和效率已成為最終追求目標，并成為農(nóng)業(yè)機械化首要的問題。隨著播種技術的發(fā)展，先后研制出結構形式多樣的撒播機、條播機、穴播機和精播機等。精密播種是按農(nóng)藝要求將種子播到土層中的理想位置，一播完成作物合理的田間分布的播種方式。精密的含義包含數(shù)的精確性和位的精確性兩方面，即種子根據(jù)精確的粒數(shù)、株距、行距和播深播入土中。精密播種的作物田間分布合理，植株占有最大的營養(yǎng)面積，通風，光照良好，便于后序作業(yè)的機械化，能達到高產(chǎn)豐收的目的。同時

12、，精播可節(jié)省種子和減少間苗工作量。精密播種技術具有省種、高產(chǎn)的優(yōu)點，隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構的調整，精密播種機受到了國內外的普遍重視，使得精密播種技術有了更廣闊的發(fā)展前景。因此，精密播種機己成為現(xiàn)代播種技術的標志，成為播種機的主要發(fā)展方向。由于精播機在播種作業(yè)時具有播種過程全封</p><p>　　目前國內研制的精密播種機監(jiān)測系統(tǒng)重點只在于解決漏播、重播的問題。本設計針對這一不足點，考慮一種能夠全面監(jiān)測

13、各項性能指標的精密播種機自動監(jiān)測系統(tǒng)，不但能防止漏播，保證播種量，提高播種的質量和農(nóng)作物產(chǎn)量，而且大大減輕勞動者強度，提高生產(chǎn)效率，具有重要的經(jīng)濟效益和社會效益。</p><p>　　隨著科學技術的發(fā)展，機械技術與微電子技術相結合的機電一體化技術將逐漸進入精密播種機的監(jiān)測裝置?；谠摷夹g下的監(jiān)測系統(tǒng)不但有監(jiān)測、報警功能，還具有執(zhí)行動作機構，可以完成不正常播種的糾正。因此，運用機電一體化技術的精密播種機監(jiān)測系統(tǒng)是將

14、來的主要發(fā)展方向。</p><p><b>　　1.2研究開發(fā)內容</b></p><p>　　本設計主要研制一種能夠全面監(jiān)測各項性能指標的精密播種機自動監(jiān)測系統(tǒng)。它由傳感器、報警裝置、數(shù)模轉換裝置、步進電機及單片機等組成。監(jiān)測裝置自動測試播種機的各項性能指標，如：排種量，排種速度，播種面積，合格率，重播率，漏播率，粒距合格率等，并利用計算機軟件編程來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的運算

15、處理，顯示并且實時監(jiān)控播種機的各項性能指標，使其達到指定要求。本研究內容包括以下幾個方面：( 1 ）根據(jù)精密播種機排種性能確定其監(jiān)控方案；( 2 ）精密播種機監(jiān)測系統(tǒng)硬件的設計；( 3 ）精密播種機監(jiān)測系統(tǒng)軟件的設計；</p><p>　　二、監(jiān)控裝置總體方案的確定</p><p>　　2.1、播種機的性能要求及指標</p><p>　　2.1.1、播種機

16、的性能要求</p><p>　　播種機監(jiān)控系統(tǒng)以獲取播種機排種性能參數(shù)為主，因此需要對播種機性能有一定的了解。播種機的性能要求，包括農(nóng)業(yè)技術要求和使用要求兩個方面。</p><p>　　（1）、播種機的農(nóng)業(yè)技術要求：要求條播機的播種量符合農(nóng)業(yè)技術要求，行距一致、播種均勻；種子播入濕土層中且用濕土覆蓋，播深一致，種子損傷率低。對單粒精密播種機的要求是每穴1 粒，株距精密。表2-1列出了玉米作

17、物播種的農(nóng)業(yè)技術要求。</p><p>　　2-1 玉米作物播種的農(nóng)業(yè)技術要求</p><p>　?。?）、播種機的使用要求：通用性好，能播多種種子，不損傷種子，調整、換種方便可靠；在田作、套種、播種的同時，能進行施肥、開溝、筑埂、起壟及鎮(zhèn)壓等作業(yè)。</p><p>　　2.1.2、播種機的性能指標：</p><p>　?。?）、排種量穩(wěn)定性

18、 指排種量不隨時間變化而保持穩(wěn)定的程度。</p><p>　　（2）、各行排種量一致性 各排種器相同條件下排種量一致程度。</p><p>　　（3）、排/播種均勻性 排種器排種的均勻程度和種子在種床上分布的均勻程度。</p><p>　?。?）、穴粒數(shù)合格率</p><p>　?。?）、粒距合格率 以0.5t＜株距t≤1.5t為合格。<

19、;/p><p>　?。?）、播深穩(wěn)定性 指種子上面所覆土層厚度的穩(wěn)定程度。</p><p><b>　　（7）、種子破損率</b></p><p>　　2.2、精密播種機排種性能參數(shù)的監(jiān)控</p><p>　　2.2.1、監(jiān)控內容</p><p>　　本課程設計主要是精密播種機自動監(jiān)控裝置的設計，比較

20、全面地自動測試播種機排種性能的各項指標，并利用計算機編程軟件對數(shù)據(jù)進行運算，存儲，解決播種機實時監(jiān)控問題。2.2.1.1、漏播監(jiān)視</p><p>　　當播種機正常工作時，種子有規(guī)律的下落并通過傳感器檢測空間，遮斷紅外二極管光束，光敏電阻將接收到的斷續(xù)光信號轉變?yōu)殡娒}沖信號，經(jīng)過整形放大電路傳遞給單片機系統(tǒng)；當種 箱空或排種器不正常播種時，接收管收到的強光信號持續(xù)時間變長，此時監(jiān)控系統(tǒng)將對漏播進行提示。<

21、/p><p>　　2.2.1.2、重播監(jiān)視</p><p>　　當排種管堵塞或其他原因導致落種加快時，接收管收到的強光信號持續(xù)時間變短，此時聲光報警系統(tǒng)系統(tǒng)將對重播進行提示。</p><p>　　2.2.2、監(jiān)控方法</p><p>　　監(jiān)控裝置由傳感器、聲光報警裝置、數(shù)模轉換器、單片機及步進電機等組成。將所采用的傳感器，安裝在排種器出種口附近。

22、傳感器的作用是將輸種管中種子流動的情況變換成電信號，并將其信號經(jīng)過整形放大電路送入單片機，對播種機作業(yè)過程進行實時監(jiān)控。</p><p>　　該播種機共有六路，每一路設置一個LED燈，正常播種時，各燈有規(guī)律的閃爍，當某一路由于種箱空或輸種管堵塞漏播時，該路對應的燈熄滅并有蜂鳴聲，當某一路由于開溝器堵塞或其它原因重播時，該路對應的燈持續(xù)發(fā)光并發(fā)出蜂鳴聲。</p><p>　　2.3、精密播種

23、機監(jiān)控系統(tǒng)總體方案的確定</p><p>　　2.3.1、系統(tǒng)硬件結構</p><p>　　系統(tǒng)的硬件設計是整個系統(tǒng)設計的基礎，主要實現(xiàn)各個物理信號的采集、放大、整形、處理和轉換。該監(jiān)測系統(tǒng)的硬件主要由傳感器測試電路，整形放大電路，聲光報警電路，單片機系統(tǒng)，顯示系統(tǒng)電路，輸出控制電路等組成。</p><p>　　傳感器測試電路主要完成對播種量、排種速度、播種間距、漏

24、播等信息的采集，并且將這些非電量的模擬量轉換成電信號。</p><p>　　報警電路的主要功能是當出現(xiàn)漏播或排種器堵塞時進行聲光報警。單片機選用INTEL公司生產(chǎn)的80C52 單片機。它是一種低功耗、高性能的8 位單片機，片內帶有一個8K 字節(jié)的ROM ，256 B 的 RAM，采用了CHMOS 工藝,具有高速度、高密度、低功耗的特點。</p><p>　　輸出控制電路由數(shù)模轉換電路、變頻

25、器及步進電機組成。數(shù)模轉換電路的轉換器選用DACO832 數(shù)模轉換器，其價格低廉、接口簡單、轉換控制容易。它的主要功能是進行數(shù)模轉換，將數(shù)字信號轉換成模擬信號經(jīng)過變頻器送給步進電機，從而控制排種器的轉速。</p><p>　　圖2-1 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件組成框圖</p><p>　　2.3.2、系統(tǒng)軟件結構</p><p>　　軟件設計采用模塊化程序設計方法，運用匯編語

26、言編寫程序，其中心思想是把一個復雜的應用程序按整體功能劃分為若干相對獨立的程序模塊，各模塊可以單獨設計、編程和調試，然后再進行綜合調試。主要介紹了主程序的設計，聲光報警子程序的設計，D/A 轉換子程序的設計。</p><p>　　三、監(jiān)控系統(tǒng)硬件的設計</p><p>　　根據(jù)總體方案的設計，本章將各部分的設計過程作以具體說明。根據(jù)不同功能模塊，本章分為傳感器測試電路、整形放大電路、聲光報

27、警電路、單片機系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)電路、數(shù)模轉換電路、電機控制等幾部分。</p><p>　　3.1、傳感器測試電路的設計</p><p>　　3.1.1、傳感器的選擇</p><p>　　傳感器是一種能按一定規(guī)律將各種被檢測量或信息轉換成便于處理的物理量的裝置或器件。傳感器位于系統(tǒng)的入口處，是獲取信息的第一個環(huán)節(jié)。播種檢測傳感器用于檢測有無種子通過檢測截面，傳感器的作用

28、是將輸種管中種子流動的情況變換成電信號。傳感器采用光電元件（包括可見光和紅外光等），安裝在輸種管附近，當種子通過傳感器的種子通道時，遮斷光束，使光電管發(fā)出信號，表示有種子通過。當某一行或者數(shù)行發(fā)生故障時，無種子通過，將發(fā)出報警聲響，因此它的性能好壞直接影響著排種監(jiān)控裝置的工作性能。為確實保證監(jiān)控的可靠性，對每一行均需進行可靠的監(jiān)視。因此，檢測傳感器的檢測元件的選擇至關重要，它直接影響到監(jiān)測的精確度、靈敏度和可靠性。</p>

29、<p>　　選擇設計光電檢測傳感器的原則：</p><p>　?。?）、覆蓋性能：首先必須保證檢測范圍能夠覆蓋排種管徑，這樣才能確保無誤的檢測落種情況。其次要求發(fā)光元件照明均勻，受光面積越大越好。</p><p>　?。?）、頻率特性：種子通過光電檢測器檢測截面的時間一般為幾個毫秒，按最短時間1ms考慮，相當于是頻率1kHz 的光脈沖。因此一般選用光敏器件時，對截止頻率的要求是

30、不低于被測頻率的10 倍，即10kHz ，對應的時間常數(shù)應該小于O .lms ，才能保證種子通過檢測截面時能夠可靠轉換為電信號。</p><p>　?。?）、光譜特性：發(fā)光元件和接收元件的光譜特性要吻合，發(fā)光元件的光譜峰值波長與接收元件的光譜靈敏度必須一致或相近。</p><p>　?。?）、抗塵特性：播種機在田間作業(yè)時，環(huán)境比較惡劣，灰塵交大，在傳感器表面會不斷積累灰塵，影響光信號的傳遞

31、，因此應選用抗塵性較好的發(fā)光器件和光敏器件以保證檢測精度。</p><p>　　綜合上述幾個原則，考慮采用光電傳感器，其主要原因在于其結構簡單、價格低廉、抗電磁干擾性能好，尤其是它對種子的運動沒有任何影響。</p><p>　　3.1.2、發(fā)光二極管的選擇 </p><p>　　常用的發(fā)光二極管有普通發(fā)光二極管、高亮度發(fā)光二極管、紅外發(fā)光二極管、紅外激光二極管等。

32、</p><p>　　與普通發(fā)光二極管相比較，紅外發(fā)光二極管的穿透能力比可見光二極管強，而且受灰塵的影響程度比可見光二極管小。紅外發(fā)光二極管的更大優(yōu)點是驅動電路簡單，可在很寬的溫度范圍工作，器件壽命比激光二極管壽命長。同時，紅外發(fā)光二極管要比激光二極管便宜，經(jīng)濟性較好。</p><p>　　綜合上述幾方面的比較，本設計選用紅外發(fā)光二極管作為光電傳感器的光源。型號為：參數(shù)如下：</p&

33、gt;<p>　　紅外發(fā)光二極管的伏安特性與普通二極管相似，對于砷化稼紅外發(fā)光二極管其正向壓降在1V-2V 之間，使用時驅動電源電壓的數(shù)值應大于其正向壓降，其反向擊穿電壓不得超過5V 。輸種管的直徑26-4Omm 之間（一般取30mm ) ，而光電傳感器的發(fā)光二極管和光敏二極管的直徑約為5mm ，故將4對傳感器水平均勻安裝在輸種管上組成傳感器組，其檢測范圍能覆蓋整個輸種管，其電路如圖3-1 所示。</p>&

34、lt;p>　　圖3-1 發(fā)光二極管電路</p><p>　　3.1.3、受光器件的選擇</p><p>　　常用受光器件有光敏二極管、光敏三極管、光敏電阻等。</p><p>　　紅外光敏二極管具有線性好，響應速度快，但光敏管直徑只有 3mm 和 5mm 兩種，如果用一支管作為受光面，容易產(chǎn)生很大的盲區(qū)，覆蓋性差，如果采用多個管受光，可以增加受光面積，但各個受

35、光面之間也有盲區(qū)。另外，光電管對接是根據(jù)接收到的不同的光強返回不同的高低電平信號，當有灰塵時，接收管可能檢測不到微弱的光信號，導致檢測結果不精確。光敏三極管同二極管，不予以考慮。</p><p>　　光敏電阻也是一種光敏器件，它根據(jù)半導體的內光電效應制成，具有以下特點：</p><p>　?。?）、光敏電阻對光特別敏感，光的有無或者強弱能使其電阻值有幾十倍乃至幾萬倍的變化，灰塵不會影響信號

36、的傳遞；</p><p>　?。?）、光敏電阻有不同的尺寸，最大直徑20mm，該尺寸與輸種管道尺寸近似，因此只需一個光敏電阻即可；</p><p>　?。?）、光敏電阻價格便宜，經(jīng)濟性好；</p><p>　?。?）、光敏電阻靈敏度范圍為可見光到紅外光，光譜范圍寬，尤其對紅外輻射有較高的響應速度。</p><p>　　分析比較各種受光元件，采

37、用光敏電阻作為受光元件，型號為20517，直徑20 mm ，外觀圖如下：</p><p>　　圖3-2 光敏電阻外觀圖</p><p>　　圖3-3給出了光敏電阻的光譜響應特性，可知其光譜范圍為400~800 mm，范圍較寬，且對于不同頻率的光的相對靈敏度不同，在600~680可達80%以上。</p><p>　　圖3-3 光敏電阻的光譜響應特性</p>

38、;<p>　　3.1.4、光電傳感器電路設計</p><p>　　綜上所述，本檢測電路選用紅外光敏二極管作為受光器件，它與紅外發(fā)光二極管一起組成一對紅外發(fā)射接收管，對播種機下種情況進行監(jiān)測，以下是一對光電二極管電路圖的設計。</p><p>　　圖3-4 光電二極管電路圖</p><p>　　3.1.5、排種監(jiān)測傳感器的安裝</p>&

39、lt;p>　　氣吸式播種機簡介：如圖3- 所示，氣吸式排種器由真空室、種箱和吸種盤等組成。在吸種盤周邊均勻分布有若干個吸種孔，吸種盤一面為真空，一面連接種箱，負壓由風機提供，風機與真空室連接。工作室在風機作用下，使真空室形成負壓，當吸種盤轉動時，使種子吸附到上面，當吸附有種子的吸種孔轉出真空室時，種子靠重力下落，進入輸種管道。</p><p>　　圖3-5 氣吸式精密播種機排種器結構簡圖</p>

40、<p>　　排種監(jiān)測的內容包括漏播、重播和粒數(shù)統(tǒng)計，漏播時包括種箱空和排種器出種口堵塞，重播包括開溝器堵塞和排種盤轉速過快，根據(jù)這兩種情況，把傳感器安裝在出種口下端部位，傳感器安裝結構簡圖如下：</p><p>　　圖3-6 傳感器安裝結構簡圖</p><p>　　3.2、整形放大電路的設計</p><p>　　根據(jù)本系統(tǒng)的要求，傳感器檢測到的信號必

41、須經(jīng)過放大、限幅和整形處理才能輸入單片機進行記數(shù)。</p><p>　　本設計選用通用運算放大器作為比較器。按運放是開環(huán)還是反饋回路，可分為單限電壓比較器和遲滯電壓比較器。為了提高電壓比較器的抗干擾能力，通常將電壓比較器的輸出信號反饋回同相端形成正反饋，組成遲滯電壓比較器，遲滯比較器與簡單電壓比較器在電路上差一個反饋電阻。由于正反饋加速了翻轉過程，使傳輸特性更加接近理想化。</p><p>

42、;　　綜合上述分析，本設計選用如下整形放大電路。</p><p>　　圖3-7 整形放大電路</p><p>　　3.3、聲光報警電路的設計</p><p>　　在播種作業(yè)中，若出現(xiàn)漏種或輸種管堵塞故障時，就應啟動聲光報警裝置，提示駕駛員停車排除故障。</p><p>　　3.3.1、聲音報警電路的設計</p><p>

43、;　　系統(tǒng)中共用一套聲音報警裝置，所以要求當各行正常工作時，報警器不報警；倘若某行不下種或堵種時，除該行的所對應的發(fā)光二極管閃爍之外，同時警報裝置發(fā)出警報響聲。本電路采用了連續(xù)聲的蜂鳴器作為報警器件。</p><p>　　圖3-8 聲音報警電路圖</p><p>　　3.3.2、燈光報警電路的設計</p><p>　　當發(fā)生故障時，為防止在嘈雜環(huán)境駕駛員聽不到聲音

44、警報，還需設置燈光報警電路，同時還利用指示燈指示故障所在行。本系統(tǒng)采用發(fā)光二極管（LED ）作為指示燈，為區(qū)分重播和漏播兩種不同故障，使LED燈的發(fā)光狀態(tài)發(fā)生改變。 </p><p>　　3.4、單片機硬件系統(tǒng)的選擇與配置</p><p>　　3.4.1、單片機的選擇</p><p>　　INTEL 公司的51系列單片機片內有8KB程序存儲器，這種CHMOS工藝的存

45、儲器，保持了HMOS的高速度和高密度特點和CMOS的低功耗的特點。它對開發(fā)設備的要求很低，開發(fā)時間也大大縮短。根據(jù)研究的特點，經(jīng)過比較分析，選用INTEL公司生產(chǎn)的80C52 單片機。</p><p>　　3.4.2、80C52單片機的功能簡介</p><p>　　80C52單片機采用40 線雙列直插封裝（DIP ）方式。下面簡要介紹這些引腳的功能。</p><p>

46、;　?。?）、主電源引腳 VCC 為電源端，GND 為接地端</p><p>　?。?）、時鐘電路引腳 XTAL1 和XTAL2</p><p>　?。?）、控制信號引腳 RST 、ALE / PROG、PSEN和EA / VPP</p><p>　　(4)、輸入輸出引腳 P0.0～P0.7、P1.0～P1.7、P2.0～P2.7、P3.0～P3.7</p&g

47、t;<p>　　表3-1 P3口第二功能定義</p><p>　　3.4.3、可編程并行I/O接口芯片8255A</p><p>　　對于本系統(tǒng)的要求，由于系統(tǒng)外圍配置和應用電路的需要，現(xiàn)有并行I/O 口已經(jīng)不能滿足，故需對系統(tǒng)的FO 線進行擴展。</p><p>　　可編程并行I/O接口芯片8255A 是一個為8080 / 8085 微機系統(tǒng)設計的可

48、編程通用并行接口電路。由于80C52 單片機與Intel公司的MCS -51 系列是兼容的，故選用Intel 公司的通用型可編程I/O接口擴展芯片8255A ( 3 *8 ）來擴展I/O口線最為簡捷可靠。擴展方法選用廣泛采用的總線擴展方法。擴展的8255A芯片的數(shù)據(jù)輸入線取自AT89C51的Pl口。</p><p>　　數(shù)據(jù)總線（8 條）DO-D7 為雙向數(shù)據(jù)總線，用于單片機和8255A之間的數(shù)據(jù)傳送和控制信息的

49、傳送。</p><p>　　數(shù)據(jù)端口PA 、PB 、PC 可以編程選擇為輸入或輸出端口。</p><p>　　控制線（6 條）RESET 為復位線，高電平有效。復位時控制寄存器被清零，各端口設置成輸入方式。CS為片選線，RD為讀信號線，WR為寫信號線，均為低電平有效。Al 、AO 為端口選擇信號端，用來選中PA口、PB口、PC口和控制寄存器中的哪一組工作。</p><p

50、>　　3.4.4、8255A芯片與80C52的接口電路設計</p><p>　　圖3-9 8255A芯片與80C52的接口電路</p><p>　　圖中8255A的端口選擇信號線A0和A1分別接AT89C51的P2.5、P2.4端，片選CS接P2.3端，復位引腳接AT89C51的RESET端，8255A 的讀寫控制線RD和WR分別接AT89C51的RD和WR端，數(shù)據(jù)線D0～D7接P

51、1.0～P1.7端。</p><p>　　本系統(tǒng)中8255芯片A口擴展為輸入端口，B口擴展為輸出端口，連接DAC0832，C口擴展為輸出端口，連接六路LED燈。使8255A工作于方式0，此時A 、B 、C 口均為基本輸入輸出方式，輸出鎖存，輸入三態(tài)。</p><p>　　3.4.5、時鐘及復位電路電路設計</p><p>　　3.4.5.1、時鐘電路</p&g

52、t;<p>　　時鐘電路是單片機電路的重要組成部分，它決定著單片機工作速度。在MCS-51 芯片內部有一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，其輸出端為引腳XTAL2。而在芯片的外部，XTAL1和XTAL2之間跨接晶體振蕩器和微調電容，從而構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，這就是單片機的時鐘電路，時鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進行二次分頻之后，才能成為單片機的時鐘脈沖信號。</p><p>　

53、　圖3-10 時鐘振蕩電路</p><p>　　電容C1和C2 取30PF 左右，晶體的振蕩頻率范圍是0-24MHz 。晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也高，單片機運行速度也就快。本系統(tǒng)采用12MHz的晶振，電容取3OpF。</p><p>　　3.4.5.2、復位電路</p><p>　　單片機復位是使CPU 和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)，并從

54、這個狀態(tài)開始工作，同時復位電路還是單片機系統(tǒng)上電瞬間時鐘振蕩電路正常起振的條件。</p><p>　　本系統(tǒng)采用RC 復位電路中的上電復位電路（如圖示）。RST復位輸入引腳通過一電容接至VCC端，同時經(jīng)過一個電阻接地。上電復位的過程是在加電時，復位電路通過電容加給RST端一個短暫的高電平信號，此高電平信號隨著VCC對電容的充電過程而逐漸回落。只要保證RST為高電平的時間大于兩個機器周期，便能正常復位。</p

55、><p>　　圖3-11 上電復位電路</p><p>　　3.5、顯示系統(tǒng)電路的設計</p><p>　　顯示系統(tǒng)用來實時顯示精密播種機的各項排種性能指標。單片機從傳感器信息采集系統(tǒng)得到各項目標信號，將它們經(jīng)過運算處理，得出各項性能指標，然后驅動顯示設備顯示，供駕駛員觀察參考。在單片機系統(tǒng)中，常用的顯示器有發(fā)光二極管顯示器，簡稱LED。</p><

56、;p>　　本設計采用動態(tài)顯示方式，數(shù)碼管采用共陰極LED，選通電平為低電平。工作時輪流顯示，并且使每位保持延時一段時間，以使視覺暫留效果，看起來不會有閃動的感覺。顯示接口電路8位段選線接擴展芯片8255A的PA輸出端口，4位位選線分別接AT89C51的P3.0、P3.1、P3.2和P3.3端口。</p><p>　　圖3-11 led顯示電路</p><p>　　3.6、D/A轉化

57、電路的設計</p><p>　　單片機輸出的8位控制信號為數(shù)字信號，需要轉換為模擬電壓信號才能輸入變頻器的控制端。本系統(tǒng)選用DACO832 數(shù)模轉換器，其價格低廉、接口簡單、轉換控制容易。DACO832 由八位輸入鎖存器、八位DAC 寄存器、八位D /A轉換電路組成。本系統(tǒng)采用單緩沖方式。</p><p>　　DACO832 的數(shù)據(jù)輸入端DO～D7接單片機80C52的數(shù)據(jù)口Pl，由于該端口

58、同時又作為顯示電路的輸出口，故對其進行擴展，DAC0832 接擴展芯片8255的PB口，WR1、WR2接地，數(shù)據(jù)允許鎖存信號端ILE 接+5V電壓，CS和XFER接單片機P2.6引腳。當P2.6輸出低電平時選通DAC0832工作，數(shù)據(jù)進行D/A轉換后輸出控制變頻器進行電機調速。</p><p>　　圖3-11 DAC0832與AT89C51的接口電路</p><p>　　3.7、監(jiān)控系統(tǒng)電

59、源設計</p><p>　　以拖拉機的12V電瓶為電源，其優(yōu)點在于與交流電網(wǎng)沒有直接關系，干擾小，無需整流，12V直流經(jīng)集成穩(wěn)壓芯片7805的穩(wěn)壓電路，獲得5V直流，可滿足本裝置各個模塊TTL工作電平的需要。</p><p>　　本裝置額電源模塊、控制和報警模塊集中在一個機殼內構成主機，主機安放于拖拉機駕駛室內，傳感器通過電纜與主機連接，電纜用于主機與傳感器信號、電流的交換。為在保證拖拉機

60、的顛簸中使傳感器的信號可靠傳輸，使用12航空接頭主要包括傳感器測試電路設計，整形放大電路設計，聲光報警電路設計，單片機系統(tǒng)的選擇配置及端口擴展，顯示系統(tǒng)電路的設計和D / A 轉換電路的設計。</p><p>　　四、監(jiān)控系統(tǒng)軟件的設計</p><p>　　硬件設計完成后，需要經(jīng)過軟件設計，將傳感器獲取的原始數(shù)據(jù)經(jīng)過整形放大電路，送入微機進行運算處理，然后才能輸出用做顯示器的顯示數(shù)或控制器

61、的控制數(shù)據(jù)。因此軟件背負著對采集到的數(shù)據(jù)進行分析處理的重任，本軟件采用匯編語言進行編制程序。</p><p>　　4.1、軟件系統(tǒng)的程序設計方案</p><p>　　4.1.1、主程序設計</p><p>　　軟件主程序的功能是對單片機及其它芯片的工作狀態(tài)進行初始化，同時組織調用各子程序，按預定要求完成控制功能。程序具體功能包括：</p><p&

62、gt;　　( l ）對單片機及其它芯片進行初始化。</p><p>　　( 2 ）調用各性能指標測量子程序。</p><p>　　( 3 ）當出現(xiàn)漏種或輸種管堵塞故障時，調用聲光報警子程序。</p><p>　　( 4 ）調用D / A 轉換子程序。</p><p>　　圖4-1 主程序流程圖</p><p>　　4.

63、1.2、播種機各性能指標測量子程序</p><p>　　本系統(tǒng)采用光電傳感器采集播種機各性能指標，包括播種機排種量、排種速度等。</p><p>　　圖4-2 檢測程序流程圖 </p><p>　　4.1.3、D/A轉化子程序</p><p>　　以播種機的作業(yè)速度為參考值，由單片機將排種速度信息與播種機作業(yè)速度相比較，當排種速度大于參

64、考值時，降低排種速度，反之，則提高排種速度。其中的數(shù)據(jù)傳送由D / A 轉換子程序來實現(xiàn)。</p><p>　　圖4-3 D/A轉化子程序流程圖</p><p><b>　　4.2、小結</b></p><p>　　本章主要介紹了數(shù)據(jù)采集完成后單片機對數(shù)據(jù)的處理方法以及監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設計。。主要介紹了主程序的設計，聲光報警子程序的設計，D /

65、A 轉換子程序的設計，顯示子程序的設計。</p><p><b>　　五、總結</b></p><p>　　本次課程設計是對我們大學所學有關自動化方面的一個總結，內容方面主要偏檢測、信號處理，單片機知識，這和我們以往所做的機械方面的課程設計有所不同。在確定課題之后，我們小組到農(nóng)機化教室仔細探討了吸氣式精密播種機的工作原理，以及其監(jiān)測系統(tǒng)的工作要求。在近一周的時間里，通

66、過查詢資料，我們對監(jiān)測系統(tǒng)的原理和要求有了很好的認識，通過大家的探討，最終確定了設計任務的重點，即種箱和排種管道的種子信號檢測與處理，并確定了最終方案。</p><p>　　在整個課程設計中，我們主要用到了機械工程檢測技術，自動控制原理，單片機方面的知識，為了做好課程設計，我們又重新查閱課本，將有關知識復習一遍。在整個設計過程中，我們溫習了知識，再次學習了一下論文的排版格式，為我們的畢業(yè)設計打下了一定基礎。最重要

67、的還是我們學到了團結與包容，小組成員有考研的同學，找工作的同學，大家對課程設計的心態(tài)不是很一致，但是在設計過程中，大家相互理解，最終還是團結在一起完成了本次課程設計，這種團結與包容的精神對我們今后的工作和學習都會起到重要作用！</p><p>　　通過這次課程設計我深深的感到了理論和實踐之間的巨大差距及其聯(lián)系。平時大家的理論知識很好，但在課程設計中并不能得心應手，在做設計時需要全面考慮，將所學知識揉合在一起，但我

68、們做的并不好。我們搞設計，實現(xiàn)目標的方法有很多，但是要做好，我們就需要考慮到各種細節(jié)，將所有問題綜合考慮，有關設計方面的語言我們從課本上讀過不少，但是真正做到的卻不多，我們喜歡將問題簡單化，不愿去深究，這樣又如何能做出滿意的成果來呢？</p><p>　　最后我們很感謝所有的指導老師們，謝謝您們在寒冷的冬日里準時到教室為我們講解，幫助大家分析機器及設計方案的確定。課程設計快結束了，我們的大學也快要結束了，真心的再

69、次感謝所有的指導老師！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]李敏，孟臣，張錫智．《精密播種智能監(jiān)視儀的研制 》；</p><p>　　[2]陸黎，胡建平，王韓偉，《精密播種機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及創(chuàng)新研究》；</p><p>　　[3]楊景芝，付麗娟．《基于光電傳感器的精密播種機排種檢測

70、報警系統(tǒng)》；</p><p>　　[4]匡麗紅，張偉．《精密播種機種肥智能檢測系統(tǒng)》；</p><p>　　[5]劉淑霞，孫耀杰等．《精密播種機微機監(jiān)測系統(tǒng)研究》；</p><p>　　[6]鄭送軍，楊衛(wèi)民．《精密播種機排種器自動監(jiān)測系統(tǒng)設計》；</p><p>　　[7]陳紹斌，呂新民，張麗君．《精密播種機監(jiān)測系統(tǒng)的研究與開發(fā)》；</