新聞中心

EEPW首頁 > 嵌入式系統(tǒng) > 設(shè)計應(yīng)用 > 基于NEC單片機田間超聲波測距的應(yīng)用

基于NEC單片機田間超聲波測距的應(yīng)用

作者: 時間:2015-03-23 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  為了方便農(nóng)機手能夠迅速、準(zhǔn)確地知道機具作業(yè)的深度,提出一種基于單片機的田間超聲波測距方法,設(shè)計非剛性接觸地面仿形裝置和電子控制系統(tǒng),利用超聲波測距傳感器和單片機,通過專用軟件開發(fā)工具Applilet自動生成代碼,在PM+集成環(huán)境平中建立目標(biāo)源文件,最后將程序經(jīng)燒寫器燒入到單片機中實現(xiàn)控制任務(wù),駕駛員通過觀察LCD顯示的實時運行參數(shù),狀態(tài)指示燈,或根據(jù)蜂鳴器報警等情況及時監(jiān)測和調(diào)整機具作業(yè)深度,本研究為研制智能化裝備提供了開發(fā)平臺。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/271414.htm

  在田間旋耕、收獲、播種時,經(jīng)常需要控制機具的作業(yè)深度,現(xiàn)有農(nóng)業(yè)機械設(shè)備多無機具作業(yè)深度監(jiān)測設(shè)備,既費力又影響田間耕作效果。我國在農(nóng)業(yè)機械裝備處于起步階段,以東方紅X-804拖拉機為研究對象,開發(fā)了電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和作業(yè)機具升降控制系統(tǒng),實現(xiàn)了拖拉機自動轉(zhuǎn)向操縱控制和作業(yè)機具自動升降控制,但整套設(shè)備價格昂貴,推廣尚需時日。本文提出了基于NEC單片機的田間超聲波測距方法,設(shè)計了一種地面仿形裝置,利用超聲波測距傳感器和NEC單片機,將機具作業(yè)深度通過液晶屏顯示出來。該方法在降低駕駛員勞動強度的同時提高勞動效率,具有實際應(yīng)用價值。

  1超聲波傳感器發(fā)射地面試驗

  由超聲波傳播理論可知,聲波在傳播過程中如果遇到直徑小于超聲波半個波長的障礙時,其聲波會繞過障礙物而繼續(xù)傳播,即產(chǎn)生繞射現(xiàn)象,選取花盆上方同一水平面3行3列的9點測量。如圖1所示,用超聲波測量距書桌高度,圖2為利用超聲波傳感器模擬測量地面的一組數(shù)據(jù),在其傳播路徑中放有花盤時,超聲波未發(fā)生繞射,原因是由于收獲植物莖葉直徑較大時,發(fā)射的超聲波還未到達(dá)地面就發(fā)生了反射,影響測量結(jié)果。為解決此問題設(shè)計了一種非剛性接觸地面仿形裝置。

  

 

  圖1 超聲波傳感器模擬測量地面試驗

  

 

  圖2 超聲波測距試驗結(jié)果

  2非剛性接觸仿形裝置設(shè)計

  2.1結(jié)構(gòu)原理

  仿形裝置由地輪,導(dǎo)向管a,導(dǎo)向管b,焊接板,壓簧,長螺桿,測量基準(zhǔn)板等組成。壓簧嵌套在長螺桿上,并始終運動于兩導(dǎo)向管之間,導(dǎo)向管b隨著地面的起伏在導(dǎo)向管a內(nèi)上下滑動,活動距離為335 cm,導(dǎo)向管a和導(dǎo)向管b之間連接有六角頭螺栓,限制了導(dǎo)向管b繞長螺桿軸線方向轉(zhuǎn)動的的自由度,更好的起到了導(dǎo)向作用。超聲波傳感器安裝在超聲波測量基準(zhǔn)板上方,測量超聲波傳感器距離測量基準(zhǔn)板的距離可以得到機具作業(yè)深度的變化。

  

 

  圖3 非剛性接觸地面仿形裝置

  2.2地輪滾動模型動力分析

  根據(jù)車輪在平坦地面的運動、受力和只滾不滑的條件可以列出以下方程:

  

 

  

 

  圖4 地輪滾動受力分析

  3電子控制系統(tǒng)設(shè)計

  3.1系統(tǒng)硬件

  超聲波測距系統(tǒng)主要由硬件和軟件2部分組成。硬件部分主要由超聲波傳感器、DC—DC電源模塊、NEC單片機、LCD顯示器等組成,以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲、分析和顯示等功能,其系統(tǒng)組成框圖如圖5所示。

  

 

  圖5 系統(tǒng)硬件框圖

  3.1.1超聲波傳感器

  超聲波傳感器安裝在測量基準(zhǔn)板上方,選用的是恒瑞天創(chuàng)公司的HR/JCS1501型測距元件,其供電電壓為12 V/24 V,檢測距離為精度為0.5%,輸出方式為模擬信號:4~20 mA/0~5 V,聲束角為10—15°,工作溫度為-10—70℃。

  3.1.2 DC—DC電源模塊

  在田間,單片機的工作環(huán)境比較復(fù)雜,干擾多,電源起伏變化,同時為了適應(yīng)不同牽引拖拉機的電源輸出,選用致遠(yuǎn)公司生產(chǎn)的ZY2405 UHBD-6W隔離DC—DC電源模塊,為長寬壓型,電壓輸入范圍9~36 V,1 kV隔離單電源輸出,對單片機控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性起到?jīng)Q定性的作用。

  3.1.3主控制器

  主控制器采用NEC公司的78K0/LF3系列8位單片微處理器μPD78F0483,內(nèi)置高精度的環(huán)行震蕩器,在-40—85°的時候精度可達(dá)到0.1%最多可以使用62個I/O端口,芯片內(nèi)部集成32 KB FLASH存儲器、1KB內(nèi)部高速RAM,芯片資源滿足設(shè)計需求。

  3.1.4 LCD顯示與狀態(tài)指示

  顯示采用LCD顯示屏,顯示設(shè)置菜單、運行實時參數(shù)和報警異常等信息。操作人員可以根據(jù)LCD顯示器、蜂嗚器和狀態(tài)指示等聲音和光的形式,隨時調(diào)整機具作業(yè)深度。電路原理圖如圖6所示。

  

 

  圖6 主電路原理圖

蜂鳴器相關(guān)文章:蜂鳴器原理

上一頁 1 2 下一頁

關(guān)鍵詞: NEC LED

評論


相關(guān)推薦

技術(shù)專區(qū)

關(guān)閉