南疆红枣枣园喷雾机控制系统的设计_张德智

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1、２０１６年６月农机化研究第６期南疆红枣枣园喷雾机控制系统的设计张德智１，张琦１，廖结安１，王伟１，２（１．塔里木大学机械电气化工程学院，新疆阿拉尔８４３３００；２．新疆维吾尔自治区普通高等学校现代农业工程重点实验室，新疆阿拉尔８４３３００）摘要：为实现通过控制直流电机，达到调节枣园喷雾机喷杆机架垂直高度与水平距离、控制喷雾压力与行走速度、以适应南疆地区红枣枣园喷雾作业要求的目的，从硬件和软件两个方面，设计了一种以ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机为核心的遥控电机控制系统，并进行仿真与测试。结果表明：软件与硬件电路连接合理，程序运行稳定可靠，可以实现５台电机的调速转向控制，满足系统设计要求。关

2、键词：枣园；喷雾机；电机控制；单片机中图分类号：Ｓ４９１；ＴＰ２７３．５文献标识码：Ａ文章编号：１００３－１８８Ｘ（２０１６）０６－０２３９－０５DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2016.06.049用以实现喷雾机的喷雾作业要求。０引言１系统设计思路红枣是新疆的特色林果，味甘香甜，营养丰富。新疆独特的光热、温度、湿度等气候条件，为优质红枣系统以ＳＴＣ８９Ｃ５２ＲＣ单片机为主控制核心，以的生长提供了优良的自然条件。红枣产业已成为新ＨＣ－０５蓝牙主从模块为通信元件，以按钮组、多路选疆近年来发展最快、覆盖面最广、效益最突出、惠民成择开关组为手持控制端控速控向元件，以Ｙ

3、Ｄ－ＤＣ－［１］效最显著的一项林果产业。随着红枣直播建园技ＭＤ２－４８直流电机模块为电机驱动端电机驱动组模术的应用，红枣种植规模迅速扩大，矮化密植栽培模块，设计完成电机控制系统。系统实现的主要功能为式在全疆广泛采用，提高产量与经济效益的同时，也通过操控手持控制端控速、控向元件，完成联动控制２为病虫害的集中爆发提供了条件。红枣是常年生密台直流电机的正反转与调速，点动控制３台直流电机植灌木，因树龄不同，种植行距在１～３ｍ，株距０．７～的正反转。其设计系统结构框图如图１所示。３ｍ，传统喷雾机因尺寸与喷杆固定等原因，无法适应不同树龄枣树的喷雾要求，如果发生突发性和扩散蔓延快大面积的病虫害

4、将难以防治，影响红枣的产量、［２］质量和经济效率。同时，燃油农业机械虽然功率较大，但其也有体积大、质量大和作业空间小等缺点；而电动力农业机械的设计更加紧凑，使用方便，具有“小［３］巧”的特点，非常适应此类行距小的情况下使用。针对以上情况，通过控制电机调节喷杆机架垂直高度与水平长度、喷雾压力及喷雾机行走，研制适应不同树龄枣树的垂直高度与水平距离的电动力枣园喷雾机，对于提高枣园喷雾机械化水平、降低劳动强度具有积极意义。因此，基于单片机与无线蓝牙传输，设计结构小巧、便于操控的枣园喷雾机控制系统，图１系统结构框图收稿日期：２０１５－０５－３１Ｆｉｇ．１Ｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ

5、ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ基金项目：国家自然科学基金项目（５１２６５０４８）作者简介：张德智（１９８８－），男，湖南永州人，硕士研究生，（Ｅ－ｍａｉｌ）２系统硬件设计３１６７２３２８１＠ｑｑ．ｃｏｍ。通讯作者：王伟（１９７９－），男，沈阳人，副教授，硕士生导师，（Ｅ－２．１手持遥控端设计ｍａｉｌ）ｓｙｗｗ７７＠１６３．ｃｏｍ。主控制核心模块为ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机，是ＳＴＣ·２３９·２０１６年６月农机化研究第６期公司生产的一种低功耗、高性能ＣＭＯＳ８位微控制器，具有８ｋ在系统可编程Ｆｌａｓｈ存储器。ＳＴＣ８９Ｃ５２使用经典的ＭＣＳ－５１内核，但做了很多的改进，使得芯片具有传统５１单片机不

6、具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的８位ＣＰＵ和在系统可编程８ｋ字节Ｆｌａｓｈ、５１２字节ＲＡＭ、３２位Ｉ／Ｏ口线及看门狗定时器，内置４ｋＢＥＥＰＲＯＭ、ＭＡＸ８１０复位电路，３个１６位定时器／计数器、４个外部中断、１个７向量４级中断结构（兼容传统５１的５向量２级中断结构），全双工串行口。另外，ＳＴＣ８９Ｃ５２可降至０Ｈｚ静态逻辑操作，支持２种软件可选择节电模式。空闲模式下，ＣＰＵ停止工作，允许ＲＡＭ、定时器／计数器、串口、中断继续工作；掉电保护方式下，ＲＡＭ内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断图３手持控制端电路图或硬件复位为止。其工作电压为５．５～３．３Ｖ

7、，最高运Ｆｉｇ．３Ｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｈｏｌｄｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔ［４］作频率为３５ＭＨｚ，６Ｔ／１２Ｔ可选。通用异步收发传输器（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＲｅ－ｃｅｉｖｅｒ／Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）通常称作ＵＡＲＴ，是一种异步收发传输器。在本系统中，主控制模块按照ＵＡＲＴ通信协议，将并行的数据（字符串）经过移位器的移位后一位接一位（串行）地从主控制模块的ＴＸＤ端口发出，通过杜邦线发送至蓝牙串口的ＲＸＤ端口，蓝牙同样按照ＵＡＲＴ通信协议一位一位接