皇冠厂家
免费服务热线

Free service

hotline

010-00000000
皇冠厂家
热门搜索:
行业资讯
当前位置:首页 > 行业资讯

基于AVR单片机的自动对靶喷雾控制系统设计

发布时间:2020-06-30 22:50:50 阅读: 来源:皇冠厂家

1. 引言 众所周知,我国农药生产技术处于国际先进水平,而我国植保机械和农药使用技术严重落后的现状与我国高速发展的农药水平极不相称,已严重妨碍了农作物病虫害的防治,带来了诸如农药利用率低、农产品中农药残留超标、环境污染、作物要害、操作者中毒等负面影响。农药利用率最好的也不足 30%,农药流失量高达 60%~70%,不仅经济损失重大,也造成了严重的“农残问题”和环境污染。而采用自动对靶喷雾技术,可节省农药 50%~80%,因此开展对靶喷雾技术研究将成为我国植保机械的下一个重要的研究方向。为此,本文提出了一种以 AVR 系列的 ATmega16 单片机为 CPU,以 PC 机作为上位机,以摄像头采集的信号作为触发信号,结合单片机控制技术和数字图像处理技术,实现自动对靶喷雾的控制系统。

2. 系统工作原理

该系统结构框图如图 1 所示,该实验装置以 PC 机作为上位机,以转盘的转动模拟拖拉机的行走,转盘上放置着模拟杂草作为靶标。通过 PC 机对由 CCD 摄像头采集进来的信号进行处理,对采集的彩色图像用绿色占优法进行颜色分割,当绿色分量大于一定阀值时,便判定摄像头下有靶标,识别出靶标后,将控制信号由串口发送给单片机,根据转盘速度的不同,设定相应的延迟时间,对信号进行延迟处理,当杂草到达喷头下方后,控制执行机构执行喷雾,从而实现自动对靶喷雾。

3. 硬件结构设计

该硬件系统主要用于实现以下功能:(1)与上位机实现串口通信;(2)提供人机口,可根据转速不同,设定不同延迟时间;(3)输出控制信号控制电磁阀的开闭。根据系统实现的功能要求、可靠性、产品成本以及使用方便等因素,设计如图 2 所示的自动对靶控制器硬件原理图。

3.1 单片机选型

该系统选择 AVR 系列的单片机 ATmega16 作为系统的 CPU,AVR 是 Atmel 公司生产的高性能、低功耗的 8 位新型单片机,采用先进的 RISC 指令结构,执行速度快,可达到1MIPS/MHZ,端口驱动能力强(20~40mA),而且全部具有在线下载功能。ATmega16 属于AVR 的 mega 系列高档单片机,具有 16K 字节的系统内可编程 Flash,以及一个通用同步和

步串行接受器和转发器(USART),能为主机或从机提供时钟的同步操作,能大大简化单片机与 PC 机的串口通信。 而且 ATmega16 单片机还具有 JTAG 接口,通过 JTAG 接口可进行在线程序下载以及片上调试。本系统就是采用 JTAG 接口进行在线程序下载以及片上调试的。

3.2 数据显示以及按键设定

考虑到实际的对靶延迟时间,采用 2 位共阴极超亮 LED,延迟时间范围为 0.0~9.9 秒,IN74HCX245 作为 LED 的显示驱动器。其中管脚 1 为方向选择位,管脚 19 为输出使能位,管脚 1 接高电平,管脚 19 接地,表明数据输出方向为从 A 到 B。该系统总共有 4 个按键,分别为 2 个加按键,2 个减按键,S2、S3 为加按键,每按下一次分别为加 0.1s 和 1.0s,S4、S5 为减按键,每按下一次分别为减 0.1s 和 1.0s。按键采用扫描方式,初始化时设定 PB0、PB1、PD4、PD5 位状态为输入,高电平,内部电阻上拉使能,通过扫描上述四位是否为变为低电平,判断按键是否按下。按下后将相应的加减标志位置 1,然后再相应的改变延迟时间,并送数码管显示。

3.3 通讯设计

下位机与上位机的通讯采用 RS232 总线标准,由 MAX232 与 ATmega16 单片机的 USART串行口构成与上位机的通讯电路。TXD 和 RXD 为 ATmega16 的 USART 串行口的发送引脚和接收引脚。

北京订制劳保工服

北京订做工作服

临沂定做职业装

相关阅读