無線式播種機監測軟體系統的設計論文

無線式播種機監測軟體系統的設計論文

　　1系統硬體設計

　　1．1下位機系統的設計

　　1．1．1溫溼度測試系統

　　採用溫溼度感測器SHT10測量播種的溫溼度情況，採用CMOSenstechnology微過程技術，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溼元件組成，並與A/D轉換器以及數字介面2－wire單晶片結合。

　　1．1．2種子粒數的測量原理

　　選用光電開關測量播種粒數。利用被檢測物體對紅外束的遮光或反射，由同步迴路選通而檢測物體的有無，其檢測特體不限於金屬，對非金屬所有物體均可檢測。產品具有體積小、精度高、檢測距離遠、防水、防腐蝕、抗光和電磁干擾等特點。其外圍接線圖如圖3所示。

　　1．1．3播種深度的測量

　　選擇超聲波測距模組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。模組包括超聲波發射器、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。霍爾傳路。感器是對磁敏感的感測元件，從外形看為3端器件，具有與三極體相似的外形。工作時只需接電源和地，採用OC門輸出，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無線模組的選擇

　　感測器節點採用Zigbee射頻收發晶片CC2530，它是一款單晶片，也就是把負責解調無線通訊訊號與51微控制器核心整合在一起的晶片。CC2530是個真正的`用於IEEE802．15．4，ZigBee和RF4CE應用的片上系統(SoC)解決方案，集成了RF收發器、8051MCU、系統可程式設計Flash儲存器、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路節點。

　　1．2．2微控制器選型與電路

　　本系統選擇PIC16F877A微控制器作為資料處理器件，它是美國Microchip公司生產的8位微控制器產品。在上位機中，微控制器與CC2530無線模組進行資料通訊，並對播種的溫溼度狀況、播種深度、播種粒數、拖拉機和播種機的轉速等資料進行處理，由液晶模組進行適時顯示。其主電路接線圖如圖7所示。無線模組接收下位機中的播種機相關引數資訊，輸入微控制器進行處理後，由液晶顯示模組適時顯示。

　　1．3液晶顯示模組及其接線圖

　　本文選擇CH240128B液晶顯示模組，其系列點陣繪圖型液晶顯示模組(LCM)採用240×128點陣液晶顯示屏(LCD)與低功耗LED背光組成。

　　2系統軟體設計

　　軟體設計要完成的內容包括:檢測記錄播種管透過的種子粒數;檢測播種機的播種深度;記錄播種時間，並計算播種速度;控制程式執行;顯示檢測的資料;計算播種機轉速和滑移率，建立通訊網路。

　　2．1無線資料傳輸流程圖

　　系統上電以後，由協調器裝置建立網路，播種引數感測器裝置加入網路後，週期性地向協調裝置傳送感測器測得資料，網路啟動後，CC2530模組需要在網路允許加入後才可接收資料。

　　2．2感測器節點流程圖

　　在掃描過程中發現協調器以後，允許其加入網路，進行繫結，讀取由溫溼度感測器、光電開關、超聲波感測器及霍爾元件測得的資料，並且進行上位機與下位機C2530模組的通訊;然後資料進入微控制器PIC16F877A進行處理，由CH240128進行適時顯示。

　　3結論

　　1)採用PIC16F877A微控制器和無線模組CC2530為核心控制單元，設計了播種質量檢測系統的無線資料傳輸系統，可適時採集播種資料並能夠進行傳輸與顯示。

　　2)硬體包括微控制器控制單元、電源、感測器和顯示器等。其中，溫溼度感測器監測播種大氣環境，紅外光電感測器檢測種子下落情況，霍爾檢測播種機前進速度，超聲波測距模組檢測播種深度。系統可以檢測整個播種機的實際播種狀況，並進行無線通訊。

　　3)軟體方面，採用結構化程式設計方法，運用C語言進行程式設計。主程式透過呼叫子函式完成各種功能，從而實現網路的建立、資料的傳送、接收和顯示。