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無(wú)線(xiàn)式播種機監測軟件系統的設計論文
1系統硬件設計
1．1下位機系統的設計
1．1．1溫濕度測試系統
采用溫濕度傳感器SHT10測量播種的溫濕度情況，采用CMOSenstechnology微過(guò)程技術(shù)，可靠性較強且能保持較高穩定性。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轉換器以及數字接口2－wire單芯片結合。
1．1．2種子粒數的測量原理
選用光電開(kāi)關(guān)測量播種粒數。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(wú)，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、防水、防腐蝕、抗光和電磁干擾等特點(diǎn)。其外圍接線(xiàn)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拖拉機和播種機轉速的測量
拖拉機和播種機轉速由霍爾元件測量�；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(shí)只需接電源和地，采用OC門(mén)輸出，具有較寬的工作電壓，使用非常方便。
1．2上位機系統設計
1．2．1無(wú)線(xiàn)模塊的選擇
傳感器節點(diǎn)采用Zigbee射頻收發(fā)芯片CC2530，它是一款單芯片，也就是把負責解調無(wú)線(xiàn)通訊信號與51單片機內核集成在一起的芯片。CC2530是個(gè)真正的用于IEEE802．15．4，ZigBee和RF4CE應用的片上系統(SoC)解決方案，集成了RF收發(fā)器、8051MCU、系統可編程Flash存儲器、8－KBRAM和許多其它強大功能，能夠以非常低的總材料成本建立強大的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)。
1．2．2單片機選型與電路
本系統選擇PIC16F877A單片機作為數據處理器件，它是美國Microchip公司生產(chǎn)的8位單片機產(chǎn)品。在上位機中，單片機與CC2530無(wú)線(xiàn)模塊進(jìn)行數據通信，并對播種的溫濕度狀況、播種深度、播種粒數、拖拉機和播種機的轉速等數據進(jìn)行處理，由液晶模塊進(jìn)行適時(shí)顯示。其主電路接線(xiàn)圖如圖7所示。無(wú)線(xiàn)模塊接收下位機中的播種機相關(guān)參數信息，輸入單片機進(jìn)行處理后，由液晶顯示模塊適時(shí)顯示。
1．3液晶顯示模塊及其接線(xiàn)圖
本文選擇CH240128B液晶顯示模塊，其系列點(diǎn)陣繪圖型液晶顯示模塊(LCM)采用240×128點(diǎn)陣液晶顯示屏(LCD)與低功耗LED背光組成。
2系統軟件設計
軟件設計要完成的內容包括:檢測記錄播種管通過(guò)的種子粒數;檢測播種機的播種深度;記錄播種時(shí)間，并計算播種速度;控制程序運行;顯示檢測的數據;計算播種機轉速和滑移率，建立通信網(wǎng)絡(luò )。
2．1無(wú)線(xiàn)數據傳輸流程圖
系統上電以后，由協(xié)調器設備建立網(wǎng)絡(luò )，播種參數傳感器設備加入網(wǎng)絡(luò )后，周期性地向協(xié)調設備發(fā)送傳感器測得數據，網(wǎng)絡(luò )啟動(dòng)后，CC2530模塊需要在網(wǎng)絡(luò )允許加入后才可接收數據。
2．2傳感器節點(diǎn)流程圖
在掃描過(guò)程中發(fā)現協(xié)調器以后，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(kāi)關(guān)、超聲波傳感器及霍爾元件測得的數據，并且進(jìn)行上位機與下位機C2530模塊的通信;然后數據進(jìn)入單片機PIC16F877A進(jìn)行處理，由CH240128進(jìn)行適時(shí)顯示。
3結論
1)采用PIC16F877A單片機和無(wú)線(xiàn)模塊CC2530為核心控制單元，設計了播種質(zhì)量檢測系統的無(wú)線(xiàn)數據傳輸系統，可適時(shí)采集播種數據并能夠進(jìn)行傳輸與顯示。
2)硬件包括單片機控制單元、電源、傳感器和顯示器等。其中，溫濕度傳感器監測播種大氣環(huán)境，紅外光電傳感器檢測種子下落情況，霍爾檢測播種機前進(jìn)速度，超聲波測距模塊檢測播種深度。系統可以檢測整個(gè)播種機的實(shí)際播種狀況，并進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通訊。
3)軟件方面，采用結構化程序設計方法，運用C語(yǔ)言進(jìn)行編程。主程序通過(guò)調用子函數完成各種功能，從而實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的建立、數據的發(fā)送、接收和顯示。
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