無線式播種機監(jiān)測軟件系統(tǒng)的設(shè)計
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1系統(tǒng)硬件設(shè)計
1．1下位機系統(tǒng)的設(shè)計
1．1．1溫濕度測試系統(tǒng)
采用溫濕度傳感器SHT10測量播種的溫濕度情況，采用CMOSenstechnology微過程技術(shù)，可靠性較強且能保持較高穩(wěn)定性。由能隙式測溫元件和電容式聚合體測濕元件組成，并與A/D轉(zhuǎn)換器以及數(shù)字接口2－wire單芯片結(jié)合。
1．1．2種子粒數(shù)的測量原理
選用光電開關(guān)測量播種粒數(shù)。利用被檢測物體對紅外束的遮光或反射，由同步回路選通而檢測物體的有無，其檢測特體不限于金屬，對非金屬所有物體均可檢測。產(chǎn)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
選擇超聲波測距模塊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。模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電。
1．1．4拖拉機和播種機轉(zhuǎn)速的測量
拖拉機和播種機轉(zhuǎn)速由霍爾元件測量。霍爾傳路。感器是對磁敏感的傳感元件，從外形看為3端器件，具有與三極管相似的外形。工作時只需接電源和地，采用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(tǒng)設(shè)計
1．2．1無線模塊的選擇
傳感器節(jié)點采用Zigbee射頻收發(fā)芯片CC2530，它是一款單芯片，也就是把負責解調(diào)無線通訊信號與51單片機內(nèi)核集成在一起的芯片。CC2530是個真正的用于IEEE802．15．4，ZigBee和RF4CE應用的片上系統(tǒng)(SoC)解決方案，集成了RF收發(fā)器、8051MCU、系統(tǒng)可編程Flash存儲器、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(wǎng)絡(luò)節(jié)點。
1．2．2單片機選型與電路
本系統(tǒng)選擇PIC16F877A單片機作為數(shù)據(jù)處理器件，它是美國Microchip公司生產(chǎn)的8位單片機產(chǎn)品。在上位機中，單片機與CC2530無線模塊進行數(shù)據(jù)通信，并對播種的溫濕度狀況、播種深度、播種粒數(shù)、拖拉機和播種機的轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)進行處理，由液晶模塊進行適時顯示。其主電路接線圖如圖7所示。無線模塊接收下位機中的播種機相關(guān)參數(shù)信息，輸入單片機進行處理后，由液晶顯示模塊適時顯示。
1．3液晶顯示模塊及其接線圖
本文選擇CH240128B液晶顯示模塊，其系列點陣繪圖型液晶顯示模塊(LCM)采用240×128點陣液晶顯示屏(LCD)與低功耗LED背光組成。
2系統(tǒng)軟件設(shè)計
軟件設(shè)計要完成的內(nèi)容包括:檢測記錄播種管通過的種子粒數(shù);檢測播種機的播種深度;記錄播種時間，并計算播種速度;控制程序運行;顯示檢測的數(shù)據(jù);計算播種機轉(zhuǎn)速和滑移率，建立通信網(wǎng)絡(luò)。
2．1無線數(shù)據(jù)傳輸流程圖
系統(tǒng)上電以后，由協(xié)調(diào)器設(shè)備建立網(wǎng)絡(luò)，播種參數(shù)傳感器設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)后，周期性地向協(xié)調(diào)設(shè)備發(fā)送傳感器測得數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)啟動后，CC2530模塊需要在網(wǎng)絡(luò)允許加入后才可接收數(shù)據(jù)。
2．2傳感器節(jié)點流程圖
在掃描過程中發(fā)現(xiàn)協(xié)調(diào)器以后，允許其加入網(wǎng)絡(luò)，進行綁定，讀取由溫濕度傳感器、光電開關(guān)、超聲波傳感器及霍爾元件測得的數(shù)據(jù)，并且進行上位機與下位機C2530模塊的通信;然后數(shù)據(jù)進入單片機PIC16F877A進行處理，由CH240128進行適時顯示。
3結(jié)論
1)采用PIC16F877A單片機和無線模塊CC2530為核心控制單元，設(shè)計了播種質(zhì)量檢測系統(tǒng)的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，可適時采集播種數(shù)據(jù)并能夠進行傳輸與顯示。
2)硬件包括單片機控制單元、電源、傳感器和顯示器等。其中，溫濕度傳感器監(jiān)測播種大氣環(huán)境，紅外光電傳感器檢測種子下落情況，霍爾檢測播種機前進速度，超聲波測距模塊檢測播種深度。系統(tǒng)可以檢測整個播種機的實際播種狀況，并進行無線通訊。
3)軟件方面，采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法，運用C語言進行編程。主程序通過調(diào)用子函數(shù)完成各種功能，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的建立、數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收和顯示。
作者：趙繼成 郭業(yè)民 夏連明 單位：山東理工大學農(nóng)業(yè)工程與食品科學學院 棗莊職業(yè)學院
