上机作业二(大试验)

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1、应用系统的任务设计实习图1：普通型自动喷灌机图2A：手持操作控制器图2B：中央车台控制器上图展示的是普通型自动喷灌机。其嵌入式实时控制部分包括手持操作控制器及中央车台控制器两部分。系统需求说明：自动喷灌机可以在种植大棚内的天车轨道上往复运行，在运行过程中通过喷水装置实现对一定面积内的农作物进行灌溉。喷水装置共有左右两个喷管，每个喷管上各有十个喷头，控制系统应可以分别控制每个喷管的开闭，自动喷灌机停止时两个喷管都是关闭的，而自动喷灌机运行时可分别设定每个喷管的状态为：双向运行时均开启喷水、仅正向运行时开启喷水、仅反向运行时开启喷水、双向运行时均不喷

2、水。由于每个喷管的水流量是固定的，因此喷水量是靠喷灌机的行进速度来调节的，控制系统应可以预先设定喷灌机的运行速度，并且可以分别设定正向与反向运行时不同的运行速度。自动喷灌机的喷灌工作模式有两种，手动启动和定时启动。其中手动启动又分为启动正向运行与启动反向运行；定时启动则是预先设定一个周期时间，喷灌机进行倒计时，时间到自动开始一次往复运行，并开始下一次倒计时，如此不断循环。另外手动启动还可以通过遥控器实现，遥控器只有启动正向运行和停止两个功能。任何时刻可以通过停止操作停止喷灌机的运行。所有参数可在喷灌机停止状态下设定，喷灌机运行时禁止设定参数。所有

3、参数要求预设缺省值。自动喷灌机运行时会接收到六个工作现场的反馈信号，这六个信号的定义及响应需求为：1、起点信号：喷灌机位于天车轨道的起点位置时出现。在喷灌机反向运行到起点时要求喷灌机能够自动停车。2、终点信号：喷灌机位于天车轨道的终点位置时出现。在喷灌机正向运行到终点时要求喷灌机能够自动停车，并随即开始反向运行。3、运行信号：喷灌机运行时每100毫秒出现一次。若控制系统启动了喷灌机运行,但不能在随后的每个100毫秒内检测到运行信号，则应给出停车命令，同时报警。（这可能是喷灌机小车在机械上被卡住，导致并没有实际运行，这时应发出停车命令停止运行过程，

4、以防止电动机因堵转而烧毁。）4、倾斜信号：喷灌机脱离天车轨道发生倾斜时出现。控制系统应立即给出停车命令，同时报警。5、左侧过道信号：喷灌机左侧喷管到达和离开田间过道时出现，喷灌机运行后第奇数次检测到该信号为喷管到达田间过道，第偶数次检测到该信号为喷管离开田间过道。到达田间过道时应关闭左侧喷管，离开田间过道时应重开左侧喷管。6、右侧过道信号：喷灌机右侧，信号的定义及响应需求类同左侧过道信号。按键需求：正向行进速度加减键2个反向行进速度加减键2个左右喷管工作状态选择键2个定时喷灌的间隔时间设置键2个(小时、分钟各一个)参数设定完成键1个，取消键1个喷

5、灌管冲洗命令键1个（预留）喷灌管转换命令键2个（预留）正向启动、反向启动、停止键3个手操控制器主开关1个：扳键开关遥控键2个：运行、停止显示内容：正向行进速度xx.x米/分，0.5行显示反向行进速度xx.x米/分，0.5行显示左右喷灌模式双向、正向、反向、停止，1行汉字显示定时喷灌的间隔时间和当前倒计时时间xx时xx分，各0.5行显示当前工作状态显示，1行汉字显示提供8列*4行16*16点阵LCD显示（0.5行可显示8*8字符）操作方式：按键修改速度、时间、工作状态，修改后30秒不按取消键将自动确认，按确认或正向、反向、停止键立即确认并执行相应动

6、作，另外按停止键可实现重新开始倒计时。系统硬件设计说明：根据项目本身的目的和范围，项目的研究开发采取了如下的技术路线：整个控制系统设计为四个部件，其中数字控制器部分有2个：手持操作控制器和中央车台控制器，每个控制器中均有一个以单片机为核心的嵌入式系统，软件基于uC-OSII实时操作系统开发。l喷灌机驱动单元：喷灌机驱动单元采用定式的VFD002S21A变频器，实现喷灌机行进速度的调整，完成对喷灌机行进速度的要求。另外VFD002S21A变频器具有的数字通讯接口，为实现数字化控制提供了很好的手段，为数字化控制扩展提供了基础。l中央车台控制器：车台控

7、制器实现对六个工作现场反馈信号的检测及通过RS485接口向喷灌机驱动单元发布命令控制喷灌机动作，同时对左右两路喷灌水进行开关控制；并进行定时喷灌的时间计数和启动控制，所有相关工作参数在车台控制器内保存。另外使用看门狗电路提高系统运行可靠性。六个工作现场反馈信号中运行信号和倾斜信号可以作为外部中断源，也可以通过读IO口的方式检测，其它四个仅能通过读IO口的方式检测。l手持操作控制器：操作控制器用于实现对喷灌机的行进速度，喷灌水的工作模式，定时喷灌的时间进行喷灌前的设置。所有操作按键用印制PVC膜在操作控制器前面板上标识。按键均为单触式，可按照4*4

8、阵列扫描输入。显示定为LCD液晶显示屏，通过标准IO口驱动。l无线遥控器：作为操作控制器的扩展部件，将操作控制器的启动、停止功能移植到无