小麦精密播种机自动补偿式监控系统的试验与研究

论文摘要

播种是农业生产中的重要环节,是保证丰产丰收的基础。目前,国内使用的精密播种机绝大多数是机械式播种机。在播种过程中,其排种过程处于全封闭的状态,机手对播种机的工作状态及性能主要依靠经验判断,其结果缺乏科学性和准确性,容易导致一行或数行“断条”性漏播,从而导致农业减产。所以对于精密播种机,配备可靠性高、性能完善的工况参数监测,利用自动补偿系统对“断条”性漏播进行自动补种,提高作业质量,对实现智能化播种具有深远的意义。本文研究的小麦精密播种机自动补偿式监控系统,就是在普通精密播种机的基础上,利用较先进的测控技术,将传感器技术与自动控制技术结合起来,提高系统的性能,实现精密播种机的智能化、自动化:若播种机播种出现故障,它可进行自动监控和声光双向报警,及时通知驾驶员故障的位置和性质;同时如果排种器出现故障,可以进行自动补偿,直到停车,最大限度地避免漏种现象的发生,极大提高了播种机的工作质量和智能化水平。本文在对目前国内外同类系统进行大量比较分析的基础上,对智能系统的总体方案进行了分析,根据系统的要求,对系统软、硬件进行了设计。主要内容包括检测电路的设计、声光报警电路的设计、单片机系统的端口扩展和电路设计、显示系统电路的设计、D/A转换电路的设计等。系统软件采用汇编语言编制系统监控程序,采用模块化设计思想,根据硬件功能将系统划分为四个主要的功能模块,即传感器测试电路信号采集模块、对播种机各性能指标的实时显示模块、声光报警电路控制模块、以及经过D/A转换实现步进电机带动排种器实现自动补偿播种的控制模块。通过最后的综合调试与性能试验,结果表明,整个系统运行准确、可靠,基本达到了预期的目标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 选题背景、目的和研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 播种机监测系统的型式
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.2.3 国内研究现状
• 1.2.4 存在的问题
• 1.3 课题研究内容
• 2 系统整体方案的确定及内部工作流程
• 2.1 系统整体方案的确定
• 2.2 系统的内部工作流程
• 3 监测系统组成与监测原理
• 3.1 监测系统组成与监测原理
• 3.1.1 监测系统的组成
• 3.1.2 系统监测原理
• 3.2 直流稳压电源
• 3.2.1 系统调试电源设计
• 3.2.2 系统主板稳压电源设计
• 3.3 传感器系统电路的设计
• 3.3.1 传感器的类型
• 3.3.2 传感器的选择原则
• 3.3.3 传感器系统电路设计
• 3.4 单片机系统的设计
• 3.4.1 单片机的选择
• 3.4.2 接口芯片8255A 线路设计
• 3.4.3 时钟电路及复位电路
• 3.4.4 译码器的选用
• 3.4.5 动态显示系统设计
• 3.4.6 报警系统的设计
• 3.4.7 定时系统的设计
• 4 自动补偿系统的设计
• 4.1 自动补偿系统的组成
• 4.2 自动补偿原理
• 4.3 步进电机的选择
• 4.3.1 步进电机的工作原理
• 4.3.2 步进电机的动态特性
• 4.3.3 步进电机的选用
• 4.3.4 步进电机控制电路设计
• 5 系统抗干扰设计
• 5.1 系统中主要干扰渠道
• 5.2 系统硬件抗干扰设计
• 5.3 系统软件抗干扰设计
• 5.3.1 指令冗余措施
• 5.3.2 软件陷阱的设计
• 6 试验及分析
• 6.1 试验器材
• 6.2 试验方法
• 6.3 试验步骤
• 6.4 试验研究的结果与分析
• 6.4.1 显示系统的试验
• 6.4.2 报警系统的试验
• 6.4.3 监控系统灵敏度的试验
• 7 结论与建议
• 7.1 课题总结
• 7.2 研究结论
• 7.3 设想性建议
• 参考文献
• 致谢