取苗機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄 </b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　第一章 緒 論2</b></p><p>　　1.1 研究的目的和意義2</p><p>　　1.2本課題所涉及的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析2&

2、lt;/p><p>　　1.2.1 國(guó)內(nèi)穴盤(pán)育苗移栽機(jī)控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.2 國(guó)外穴盤(pán)育苗移栽機(jī)控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3 本課題需要重點(diǎn)研究的內(nèi)容4</p><p>　　第二章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)介紹5<

3、;/p><p>　　2.2 系統(tǒng)概述6</p><p>　　2.3 系統(tǒng)基本功能模塊7</p><p>　　2.3.1 單片機(jī)輔助電路7</p><p>　　2.3.2 開(kāi)關(guān)量輸入模塊9</p><p>　　2.3.3 氣缸驅(qū)動(dòng)模塊10</p><p>　　2.3.4 同步帶電機(jī)

4、驅(qū)動(dòng)模塊12</p><p>　　第三章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.1 軟件設(shè)計(jì)概述14</p><p>　　3.2.1 編程軟件的介紹15</p><p>　　3.2.2 使用Keil C51編寫(xiě)仿真程序16</p><p>　　第四章 Proteus仿真18</p>

5、;<p>　　4.1 Proteus單片機(jī)仿真概述18</p><p>　　4.1.1 進(jìn)入Proteus ISIS18</p><p>　　4.1.2 工作界面18</p><p>　　4.2 繪制系統(tǒng)電路圖19</p><p>　　4.3 KeilC與Proteus連接調(diào)試20</p>&l

6、t;p>　　第五章 系統(tǒng)干擾設(shè)計(jì)21</p><p>　　5.1 硬件抗干擾設(shè)計(jì)21</p><p>　　5.2 軟件抗干擾設(shè)計(jì)21</p><p>　　第六章 總結(jié)與展望22</p><p>　　6.1 總結(jié)22</p><p>　　6.2 展望22</p><p&g

7、t;<b>　　參考文獻(xiàn)23</b></p><p><b>　　附錄24</b></p><p><b>　　致 謝26</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　自動(dòng)取苗機(jī)構(gòu)是穴盤(pán)苗自動(dòng)移栽機(jī)的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)之一,為提

8、高移栽機(jī)的自動(dòng)化程度，通過(guò)對(duì)自動(dòng)移苗機(jī)控制系統(tǒng)的功能分析，以單片機(jī)為控制核心，結(jié)合各種氣動(dòng)裝置和步進(jìn)電機(jī)等元件．對(duì)控制系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，編制了相應(yīng)的控制程序，實(shí)現(xiàn)了取苗機(jī)構(gòu)的自動(dòng)準(zhǔn)確拔苗、放苗。</p><p>　　Summary: Auto-transplanter is one of the key mechanism of the automatically taken automatically

9、 plug seedlings transplanting machine. With the purpose of improving the transplanting machine automation ，After the function analysis of the machine’s control system．the control system is designed by microcontroller．Wit

10、h the assistant of all kind of pneumatic equipment，stepping—motor and so on，detailed research is done to the hardware and the software of the control system，and achieve the targets of p</p><p><b>　　朗讀&

11、lt;/b></p><p>　　顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音</p><p><b>　　字典</b></p><p>　　關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī) 自動(dòng)控制 取苗機(jī)構(gòu) 移栽機(jī) </p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　1.1 研究的目的和意義

12、</p><p>　　隨著兵團(tuán)加工蕃茄、線辣椒、棉花移栽的需要,減少定苗人工用量，提高經(jīng)濟(jì)效益，需設(shè)計(jì)一種配合移栽機(jī)需求的穴盤(pán)育苗自動(dòng)取苗機(jī)構(gòu)自動(dòng)控制。移栽是當(dāng)前田間生產(chǎn)的主要栽植方式，但我國(guó)生產(chǎn)的幼苗自動(dòng)移栽機(jī)，大都屬于半自動(dòng)機(jī)器。幼苗仍需人工供給，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，而且作業(yè)質(zhì)量難以保證。因此要實(shí)現(xiàn)幼苗移栽的自動(dòng)化，必須解決幼苗的供給問(wèn)題。</p><p>　　世界人口日益增加

13、，蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品的需求量也日漸增長(zhǎng)，世界各國(guó)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展都給予了極大的重視和關(guān)注。世界人口日益增加，蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品的需求量也日漸增長(zhǎng)，世界各國(guó)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展都給予了極大的重視和關(guān)注。人工移栽勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，而機(jī)械化移栽能減輕種植戶的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高作業(yè)效率，以便達(dá)到增產(chǎn)、增收的目的，因此實(shí)現(xiàn)移栽作業(yè)的機(jī)械化已成為我國(guó)農(nóng)作物移栽種植中迫切需要解決的問(wèn)題。目前，一些發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的移栽機(jī)具通用性較強(qiáng)，工作可靠性較好，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)也比

14、較昂貴，而國(guó)內(nèi)適用于大面積移栽的幼苗移栽機(jī)還不成熟，因此，研制適應(yīng)我國(guó)國(guó)情的移栽機(jī)具，對(duì)轉(zhuǎn)變我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中勞動(dòng)密集型的特點(diǎn),降低生產(chǎn)成本,節(jié)約勞動(dòng)力具有理論和實(shí)用價(jià)值。</p><p>　　移栽機(jī)核心部件—— 取苗機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。穴盤(pán)苗嬌嫩易傷， 而取苗機(jī)構(gòu)是直接與苗坨接觸的工作部件，其設(shè)計(jì)要基于苗坨的物理和生理特性，在保證成功提起和放置苗坨的情況下， 使其具有一定的柔性，以減少穴苗損傷率和苗坨破碎率。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)著重考

15、慮的因素有夾持指數(shù)量、夾持指形狀、夾持力及動(dòng)作實(shí)現(xiàn)方式。 目前，國(guó)外的一些移栽機(jī)械手雖然具有良好的移栽效果，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本偏高、通用性差，只適用于某一類穴盤(pán)苗的移栽。因此，提高通用性、簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)及降低制造成本是移栽取苗機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。若取苗機(jī)構(gòu)夾持指針的張開(kāi)角度和入土深度可調(diào)，其通用性必將有很大程度地提高。</p><p>　　1.2本課題所涉及的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析</p>&l

16、t;p>　　1.2.1 國(guó)內(nèi)穴盤(pán)育苗移栽機(jī)控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀</p><p>　　我國(guó)70 年代開(kāi)始研制裸根苗移栽機(jī)，最早用于甜菜移栽，80年代研制成半自動(dòng)蔬菜移栽機(jī)，同時(shí)也從國(guó)外引進(jìn)了多種適合于移栽蔬菜煙葉甜菜等經(jīng)濟(jì)作物的移栽機(jī)械，但均因育苗技術(shù)落后，配套性能差，以及機(jī)具本身性能不穩(wěn)定和生產(chǎn)率低等原因，都未得到推廣使用，近幾年來(lái)，隨著育苗技術(shù)的發(fā)展，以及勞動(dòng)力成本的上升，推動(dòng)了移栽機(jī)械的研制開(kāi)發(fā)工作，目

17、前國(guó)內(nèi)已經(jīng)研制開(kāi)發(fā)的缽苗移栽機(jī)主要以半自動(dòng)為主，全自動(dòng)移栽機(jī)因結(jié)構(gòu)復(fù)、成本高，目前尚處在研究起步階段。</p><p>　　我國(guó)臺(tái)灣省研制的移植288×288cm＾2 格草花種苗穴盤(pán)移苗機(jī)，穴盤(pán)移苗機(jī)，每次移苗作業(yè)時(shí)，一次可平行移植6株種苗到下方軟缽中，移栽速度與自動(dòng)軟缽上缽機(jī)的作業(yè)速度配合。該種苗移植機(jī)主要由控制系統(tǒng)、觸摸屏人機(jī)接口、種苗穴盤(pán)供盤(pán)機(jī)構(gòu)、穴盤(pán)定位機(jī)構(gòu)、種苗夾持機(jī)構(gòu)和軟缽與托盤(pán)定位輸送帶等

18、組成。其后方自動(dòng)取苗機(jī)構(gòu)是由步進(jìn)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，夾持機(jī)構(gòu)則是以氣壓驅(qū)動(dòng)，所有動(dòng)作都采用可編程邏輯控制器plc 進(jìn)行順序控制，并可進(jìn)行單步控制。</p><p>　　吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)研究了一種空氣整根自動(dòng)移苗機(jī)。根據(jù)溫室生產(chǎn)特點(diǎn)，溫室全自動(dòng)移栽機(jī)采用雙秧盤(pán)結(jié)構(gòu)與秧盤(pán)輸送帶結(jié)構(gòu)2種形式 。雙秧盤(pán)形式的下部不是輸送帶，而是一個(gè)大的秧盤(pán)框。育苗秧盤(pán)位于上部，由全自動(dòng)落苗機(jī)構(gòu)將秧苗移植到下部大秧盤(pán)或輸送帶上的花盆中。移栽機(jī)設(shè)有選

19、擇開(kāi)關(guān)，可適應(yīng)多種尺寸的秧盤(pán)，移栽機(jī)的操作移栽機(jī)的移行機(jī)構(gòu)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，置精度很高，移栽的全部工作由單片機(jī)控制。移栽機(jī)的操作鍵可裝在一個(gè)很小的控制盒上，用電纜與移栽機(jī)相連，可以在一定范圍內(nèi)對(duì)移栽機(jī)遙控,操作簡(jiǎn)單，使用維修方便。</p><p>　　農(nóng)業(yè)大學(xué)2001級(jí)碩士研究生孫剛 ,對(duì)生菜自動(dòng)移苗機(jī)進(jìn)行了初步研究，設(shè)計(jì)了一套龍門(mén)式的移苗機(jī)構(gòu)，采用運(yùn)行ｕC /OS 一II 嵌入式操作系統(tǒng)的16位微控制器作為核心控

20、制系統(tǒng)。在移苗機(jī)構(gòu) 、移苗手爪的設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性等方面還有待完善和提高。</p><p>　　中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)2003 級(jí)碩士研究生強(qiáng)麗慧 ,對(duì)生菜 自動(dòng)移苗機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)研究 ,主要從三維輔助設(shè)計(jì)和理論研究角度對(duì)移苗機(jī)進(jìn)行 了改進(jìn)設(shè)計(jì) 。首次設(shè)計(jì)了傾斜插縮一垂直取放移苗裝置，為改善移栽，準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)了位置傳感器和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)同步帶移苗裝置 。</p><p>　　沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)張?jiān)?、田蘇博等2

21、007年分別對(duì)穴盤(pán)苗 ，自動(dòng)移栽機(jī)的移栽機(jī)械手和控制部分進(jìn)行了研究，應(yīng)用ADAMS對(duì)機(jī)械手進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真及合成運(yùn)動(dòng)的軌跡分析，確定了最優(yōu)工作速度，驗(yàn)證了機(jī)械手設(shè)計(jì)的合理性，完成了穴盤(pán)苗移栽機(jī)械手樣機(jī)的試制。</p><p>　　1.2.2 國(guó)外穴盤(pán)育苗移栽機(jī)控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀</p><p>　　穴盤(pán)苗移栽機(jī)技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)始于 20 世紀(jì) 80年代， 到目前為止，穴盤(pán)苗取苗過(guò)程的實(shí)現(xiàn)方

22、式有兩種，一種是依托現(xiàn)有工業(yè)機(jī)器人的穴盤(pán)苗自動(dòng)移栽機(jī)，另一種是研制獨(dú)立機(jī)電系統(tǒng)的穴盤(pán)苗自動(dòng)移栽機(jī)。</p><p>　?。?）以工業(yè)機(jī)器人為本體的穴盤(pán)苗自動(dòng)移栽機(jī)</p><p>　　以工業(yè)機(jī)器人為本體的穴盤(pán)苗自動(dòng)移栽機(jī)是最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)移栽作業(yè)的種植機(jī)械。它主要利用工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械本體和控制器，并安裝能完成移栽的末端執(zhí)行器、視覺(jué)傳感器，以組成一個(gè)移栽機(jī)器人系統(tǒng)。</p><

23、;p>　　1987 年美國(guó)奧本大學(xué) Kutz 等人設(shè)計(jì)的苗圃植物移栽機(jī)器人，其本體為 Puma 560 機(jī)器人，末端執(zhí)行器為自主設(shè)計(jì)的平行夾持指夾苗機(jī)構(gòu)，可以將種苗從 392 孔穴盤(pán)移栽至 36 孔的生長(zhǎng)盤(pán)中。利用電腦輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)模擬實(shí)際作業(yè)情況結(jié)果表明：穴盤(pán)與生長(zhǎng)盤(pán)排放的相對(duì)位置對(duì)作業(yè)效率影響較大，穴盤(pán)與生長(zhǎng)盤(pán)并排放置時(shí)移栽效率最高。</p><p>　　1992 年 K.C.Ting 和 Y.Yang

24、等人研制的移栽機(jī)器人以四自由度工業(yè)機(jī)器人 ADEPT—— SCARA 為本體，帶傳感器的滑移指針（ Sliding Needles with Sensor 簡(jiǎn)稱 SNS ）夾持器為末端執(zhí)行器。其位于頂部的視覺(jué)傳感器檢測(cè)穴苗的位置，力覺(jué)傳感器可避免 SNS夾持器夾苗時(shí)用力過(guò)大而損傷穴苗， 在苗盤(pán)相鄰的情況下，移栽單個(gè)苗的時(shí)間為 2.60～3.25 s。該研究證明了應(yīng)用移栽機(jī)器人實(shí)施移栽作業(yè)的可行性。</p><p>

25、;　　(2) 以獨(dú)立機(jī)電系統(tǒng)為主體的穴盤(pán)苗自動(dòng)移栽機(jī)</p><p>　　為了智能擴(kuò)張和提高農(nóng)業(yè)機(jī)器人的柔性生產(chǎn)能力，許多專家針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不同特性而研制出的穴盤(pán)苗自動(dòng)移栽機(jī)具有獨(dú)立機(jī)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)通常由機(jī)械部分和控制部分組成。</p><p>　　1995 年日本研制的 PT6000 型移栽機(jī)器人是第臺(tái)識(shí)別有無(wú)缺苗的移栽機(jī)器人，專用于穴盤(pán)苗移栽。這種機(jī)器人的取苗部分主要部件包括機(jī)械手和插

26、入式拔苗器 ，工作時(shí)，穴盤(pán)輸送系統(tǒng)將穴盤(pán)苗移動(dòng)至拔苗器下方 ，經(jīng)光電傳感器檢測(cè)，在穴孔內(nèi)無(wú)缺苗時(shí)， 拔苗器將穴苗抓起，用機(jī)械手帶動(dòng)到空的盆狀容器所在位置。</p><p>　　2001 年韓國(guó) K.H.Ryu 等人借助笛卡爾坐標(biāo)系開(kāi)發(fā)出一種育苗移栽機(jī)器人，其取苗部分由步進(jìn)電機(jī)、氣缸、氣動(dòng)卡盤(pán)和夾取指組成，電機(jī)的作用是使指針在夾取前旋轉(zhuǎn)至適當(dāng)?shù)奈恢茫员苊鈯A苗時(shí)損傷葉片，氣缸的作用是推動(dòng)指針插入苗坨，氣動(dòng)卡盤(pán)的作用

27、是通過(guò)開(kāi)合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)穴苗的抓取、保持和釋放當(dāng)土壤濕度較低時(shí)，該機(jī)械手移栽就不能很好地完成移栽任務(wù)，為此 Ryu 等人針對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的夾取器的2 個(gè)手指成 15 每個(gè)手指均由 1 個(gè)氣缸驅(qū)動(dòng)，其靈活性和可靠性有所提高，但結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。</p><p>　　2002 年韓國(guó) W.C.Choi 研制出一種蔬菜移栽機(jī)其取苗機(jī)械手由五桿形成的路徑發(fā)生器 、夾取指針和指針驅(qū)動(dòng)器3 部分構(gòu)成，樣機(jī)試驗(yàn)證明苗齡，指

28、針插入深度， 夾持位置和抓苗速度對(duì)移栽成功率均有影響 ，每分鐘抓 30 株 23 d 苗齡的苗，成功率為 97%。</p><p>　?。?）投入生產(chǎn)實(shí)踐的穴盤(pán)苗自動(dòng)移栽機(jī)</p><p>　　澳大利亞 Transplant Systems 公司生產(chǎn)的 XT616型移栽機(jī)是茶葉穴盤(pán)苗專用移栽機(jī)系列之一。該移栽機(jī)體積相對(duì)較小、可靠性和靈活性較高適用于大型育苗生產(chǎn)線和中小育苗戶。XT616 型

29、移栽機(jī)之所以成為一種開(kāi)放式農(nóng)業(yè)機(jī)器人的典型，體現(xiàn)在3個(gè)方面：1）采用可編程控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置（步進(jìn)電機(jī)、氣缸）的控制，只要保留足夠的接口，便可控制足夠自由度的機(jī)械部分或接收傳感器信號(hào)，通過(guò)簡(jiǎn)單的更改程序，便可調(diào)整機(jī)械手末端的動(dòng)作幅度，配有多種不同規(guī)格的機(jī)械手末端執(zhí)行器，以適應(yīng)不同規(guī)格的穴盤(pán)苗移栽，提高了移栽本體的利用率，輸送平臺(tái)可折疊，可充分節(jié)省空間及成本。</p><p>　　荷蘭飛梭公司生產(chǎn)的PIC-O-M

30、at PC-11/4自動(dòng)移栽機(jī)的夾苗裝置為指針插入式結(jié)構(gòu)，1個(gè)機(jī)械臂上有4個(gè)夾苗裝置，移栽速率為6000株，是人工移栽速率的6-7倍。</p><p>　　1.3 本課題需要重點(diǎn)研究的內(nèi)容</p><p>　?。?）根據(jù)取苗機(jī)構(gòu)及其工作原理，確定需要檢測(cè)的輸入量及需要控制的輸出量。根據(jù)系統(tǒng)性能指標(biāo)要求，確定系統(tǒng)控制方式及硬件控制電路中單片機(jī)以及外圍芯片。

31、 </p><p>　?。?）根據(jù)系統(tǒng)方案，設(shè)計(jì)單片機(jī)硬件系統(tǒng)，并完成系統(tǒng)原理圖，設(shè)計(jì)相應(yīng)的外圍電路。</p><p>　　（3）根據(jù)接口電路設(shè)計(jì)定制，應(yīng)用 Keil C51 開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行控制系統(tǒng)軟件部分的開(kāi)發(fā)與調(diào)試，并使用Proteus軟件進(jìn)行仿真。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)</p><p>

32、　　2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)介紹</p><p>　　該設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是結(jié)合其機(jī)械結(jié)構(gòu)及移栽動(dòng)作過(guò)程,設(shè)計(jì)一種配合移栽機(jī)需求的穴盤(pán)育苗自動(dòng)取苗機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)取苗過(guò)程。</p><p>　　取苗機(jī)構(gòu)在移栽過(guò)程中承擔(dān)拔苗作業(yè)，是自動(dòng)移栽機(jī)重要的一個(gè)機(jī)構(gòu)。移苗機(jī)構(gòu)由下幾部分組成：移苗執(zhí)行裝置、移動(dòng)臂、 導(dǎo)軌和同步帶驅(qū)動(dòng)部分，如圖2-1-1所示 。</p><p&g

33、t;　　同步帶 2.電機(jī) 3.行程開(kāi)關(guān) 4.導(dǎo)軌 5.移苗氣缸 6.移苗針 7.機(jī)械臂 8.同步帶輪 9.張緊裝置</p><p>　　圖2-1-1 取苗機(jī)構(gòu)</p><p>　　該設(shè)計(jì)中采用的思路是：做一套機(jī)器系統(tǒng)來(lái)模仿人工取苗的動(dòng)作，完成如下幾個(gè)移栽過(guò)程（圖2-2-1）：</p><p>　?、偈忠苿?dòng)到苗盤(pán)待移的苗的上方；</p>&l

34、t;p><b>　　②手下降；</b></p><p><b>　?、凼肿プ』|(zhì)：</b></p><p>　?、軐⒁圃悦缦蛏习纹?；</p><p>　?、輰⒁圃悦缙揭频接酌巛斔蛶鄳?yīng)的位置；</p><p>　?、迣⒆セ|(zhì)的手松開(kāi)；</p><p>　　⑦手抬起，完成

35、一次移栽作業(yè)。</p><p>　　1.穴盤(pán)臺(tái)2.苗盤(pán) 3.取苗手臂 4.幼苗輸送帶 5.移栽路徑 </p><p>　　圖2-2-1 取苗工作過(guò)程示意圖</p><p>　　該取苗機(jī)構(gòu)工作原理：</p><p>　　取苗執(zhí)行裝置與移動(dòng)臂相連接。同步帶驅(qū)動(dòng)部分開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，同步帶帶動(dòng)移動(dòng)臂及取苗執(zhí)行裝置在導(dǎo)軌上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)移苗需要，導(dǎo)軌的相

36、應(yīng)位置上均安裝了行程開(kāi)關(guān)，當(dāng)同步帶電機(jī)正轉(zhuǎn)移動(dòng)臂運(yùn)動(dòng)到與需要拔苗的孔穴相應(yīng)的行程開(kāi)關(guān)位置時(shí)，移動(dòng)臂上的小滾輪將行程開(kāi)關(guān)壓下，產(chǎn)生位置到達(dá)的脈沖信號(hào)，同步帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，移動(dòng)臂和移苗執(zhí)行裝置開(kāi)始執(zhí)行拔苗任務(wù)。拔苗完成后 同步帶電機(jī)反轉(zhuǎn)，移動(dòng)臂開(kāi)始反向移動(dòng)，移動(dòng)臂運(yùn)動(dòng)到幼苗傳送帶相應(yīng)的行程開(kāi)關(guān)位置時(shí)，移動(dòng)臂上的小滾輪將行程開(kāi)關(guān)壓下，產(chǎn)生位置到達(dá)的脈沖信號(hào) 同步帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)臂和移苗執(zhí)行機(jī)構(gòu)開(kāi)始執(zhí)行放苗任務(wù)。</p>

37、<p><b>　　2.2 系統(tǒng)概述</b></p><p>　　圖 2-2 系統(tǒng)控制原理框圖</p><p>　　本文所述系統(tǒng)原理如圖2-2所示。系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作原理為：將裝滿移栽苗的穴盤(pán)放在苗盤(pán)臺(tái)固定位置上，按下取苗機(jī)啟動(dòng)按鈕，取苗機(jī)開(kāi)始工作。取苗機(jī)構(gòu)上的步進(jìn)電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，在步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下，同步帶帶著移苗機(jī)構(gòu)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)到拔苗位置，行程開(kāi)關(guān)被壓

38、下，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)械手臂伸出，之后，移苗氣缸伸出，連接在移苗氣缸端部的6組針隨之扎入6棵苗的基質(zhì)中，機(jī)械手臂縮回，完成拔苗。步進(jìn)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，移苗機(jī)構(gòu)向幼苗傳送帶方向移動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到床上的位置時(shí)，壓下相應(yīng)的行程開(kāi)關(guān)，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)械手臂伸出，移苗氣缸縮回，之后機(jī)械手臂縮回。完成一次移苗。每移完一個(gè)穴盤(pán)的全部幼苗，其他機(jī)構(gòu)暫時(shí)停止工作，進(jìn)行換苗盤(pán)。不需要換苗盤(pán)的話，同步帶步進(jìn)電機(jī)繼續(xù)正轉(zhuǎn)，將移苗機(jī)構(gòu)送到相應(yīng)位置繼續(xù)移苗。<

39、/p><p>　　2.3 系統(tǒng)基本功能模塊</p><p>　　通過(guò)對(duì)取苗機(jī)構(gòu)分析可知，自動(dòng)取苗機(jī)構(gòu)的主要?jiǎng)幼饔墒茈姶艙Q向閥控制的氣缸執(zhí)行，因此取苗機(jī)控制系統(tǒng)首先要能控制電磁換向閥按預(yù)定的時(shí)序開(kāi)閉，從而完成取苗過(guò)程。其次，機(jī)械臂及取苗機(jī)構(gòu)的位移是通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)的，所以必須控制步進(jìn)電機(jī)使其精確運(yùn)動(dòng)。作為一個(gè)完整的控制系統(tǒng)還應(yīng)具備控制自動(dòng)移苗機(jī)的初始狀態(tài)、啟動(dòng)、停止等功能。綜合起來(lái)，移

40、苗機(jī)的控制系統(tǒng)需要完成的功能如下： </p><p>　　（1）控制電磁換向閥按相應(yīng)的位置開(kāi)關(guān)，從而驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按預(yù)定的動(dòng)作工作，完成整個(gè)移苗過(guò)程： </p><p>　?。?）控制步進(jìn)電機(jī)按照要求的時(shí)間和方向； </p><p>　?。?）控制機(jī)械手臂的初始位置和各個(gè)氣動(dòng)元件的初始狀態(tài)； </p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)控制原理圖把整個(gè)系統(tǒng)分

41、為4個(gè)功能模塊，其分別為單片機(jī)輔助電路、開(kāi)關(guān)量輸入模塊、氣缸驅(qū)動(dòng)模塊、同步帶電機(jī)驅(qū)動(dòng)，下面分別接受各模塊組成及功能。</p><p>　　2.3.1 單片機(jī)輔助電路</p><p>　　2.3.1.1晶振電路</p><p>　　AT89C52單片機(jī)芯片的內(nèi)部有片內(nèi)振蕩電路，但必須外部附加電路才能形成時(shí)鐘。在XTAL1和XTAL2引腳之間外接晶體振蕩器和電容組成的

42、諧振電路就可以使內(nèi)部振蕩電路產(chǎn)生自激振蕩。為了保證振蕩器的穩(wěn)定可靠工作，應(yīng)盡可能使晶體振蕩器和電容靠近單片機(jī)芯片，以減少寄生電容。圖2-3-1是80C51單片機(jī)片外震蕩器電路圖，外接晶體(選用陶瓷諧振器)以及電容CYl和CY2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對(duì)外接電容的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度穩(wěn)定性。晶體可在1．2MHZ-12MHZ之間任選，電容CYI和CY2

43、的典型值在5PF～30PF之間選擇，對(duì)時(shí)鐘頻率有微調(diào)的作用，典型值通常選擇為30PF左右(這是對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘頻率為12MHZ)。在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，晶體或陶瓷諧振器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠的工作。</p><p>　　XTAL1 XTAL2</p><p>　　圖2-3-1-1 晶振電路</p><p&g

44、t;　　2.3.1.2復(fù)位電路</p><p>　　C51單片機(jī)通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和開(kāi)關(guān)復(fù)位兩種方式。上電復(fù)位如下：</p><p>　　在通電瞬間，+5V加到RST端，然后，電源通過(guò)電阻R對(duì)電容C充電，RST端出現(xiàn)正脈沖用以復(fù)位。一般晶振頻率為12MHz時(shí)，取C=10μF，R=8.2kΩ。</p><p><b>　　手動(dòng)復(fù)位電路如下：</b&g

45、t;</p><p>　　2.3.1.3電源電路</p><p>　　考慮到控制系統(tǒng)須安裝在移栽機(jī)上，并隨移栽機(jī)在田間工作，因而不可能采用 220V 交流電變壓為5V 直流電來(lái)供電?？刹捎玫碾娫词菫橥侠瓩C(jī)所裝備的12V 電瓶，但此電壓不穩(wěn)定，因此需要設(shè)計(jì)由 LM7805 降壓型穩(wěn)壓芯片將12V 轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的5V 電壓的電路，為系統(tǒng)提供電源，電路圖如圖2-3-1-3所示。</p>

46、<p>　　圖2-3-1-3 電壓轉(zhuǎn)換電路圖</p><p>　　本電源設(shè)計(jì)有＋12V 電壓通過(guò)電解電容器 C6 作為濾波器，從而消除毛刺，使電平趨于平穩(wěn)，輸入到集成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器 LM7805 的輸入端，LM7805 輸出穩(wěn)定電壓為＋5V，能夠驅(qū)動(dòng) 3.0A 的負(fù)載。LM7805 的功耗非常低，只要很小尺寸的附加散熱片。LM7805 在指定輸入電壓和輸出負(fù)載條件下保證輸出電壓的±4%誤差，以

47、及振蕩器頻率的±10%的誤差。還包含了外部的關(guān)斷電路，具有 80μA 待機(jī)電流。輸出開(kāi)關(guān)包括電流限制以及在故障情況下提供完全保護(hù)的熱關(guān)斷功能。</p><p>　　2.3.2 開(kāi)關(guān)量輸入模塊</p><p>　　自動(dòng)取苗機(jī)構(gòu)的整個(gè)工作過(guò)程包括：拔苗、放苗。按下啟動(dòng)按鈕以后，取苗機(jī)構(gòu)在機(jī)械臂的帶動(dòng)下在導(dǎo)軌上作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在相應(yīng)工作位置完成拔苗、放苗過(guò)程中，拔苗或放苗時(shí)機(jī)構(gòu)動(dòng)作都一樣

48、，只是工作位置在不斷發(fā)生變化，他們的工作位置由十二個(gè)行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制。這十二個(gè)行程開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)著十二個(gè)工作位置如圖2-3-2-1所示。</p><p>　　13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 </p><p>　　圖2-3-2-1行程開(kāi)關(guān)位置示意圖</p><p>　　在導(dǎo)軌

49、上固定了十二個(gè)行程開(kāi)關(guān)(如圖2-3-2-1所示)。它們分別與苗盤(pán)上的每列苗穴一一對(duì)應(yīng)。也代表了移苗機(jī)構(gòu)的十三個(gè)工作位置。一到十二與穴盤(pán)上的十二列苗穴對(duì)應(yīng)，代表了移苗機(jī)構(gòu)的十二個(gè)拔苗位置，十三代表了幼苗輸送帶放苗位置。</p><p>　　根據(jù)工作的先后順序，取苗機(jī)構(gòu)工作位置順序如下：位置1一位置13一位置2一位置13一位置3一位置13一位置4一位置13一位置5一位置13一位置6一位置13一位置7一位置13一位置8

50、一位置13一位置9一位置13一位置l0一位置13一位置12一位置13，換苗盤(pán)繼續(xù)取苗工作。</p><p>　　2.3.3 氣缸驅(qū)動(dòng)模塊</p><p>　　2.3.3.1 機(jī)械臂氣缸驅(qū)動(dòng)</p><p>　　機(jī)械臂可以實(shí)現(xiàn)移苗機(jī)構(gòu)水平方向、垂直方向的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)兩個(gè)垂直安裝的雙軸直動(dòng)氣缸的軸伸出和縮回來(lái)實(shí)現(xiàn)移苗機(jī)構(gòu)的上下移動(dòng)，用電磁閥實(shí)現(xiàn)兩個(gè)豎直氣缸垂直方向位移

51、，電磁換向閥是氣動(dòng)控制元件中最主要的元件，它接收電信號(hào)使閥換向，達(dá)到改變氣體流動(dòng)方向的目的，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣缸的伸縮。</p><p>　　一般穴盤(pán)苗的移栽高度大約在50—100 mm，為使移苗針能插入幼苗土坨的1/3—2/3，因此，擬確定機(jī)械臂氣缸的行程為90mm，防止損傷苗塊，取苗機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)采用負(fù)載能力較小、 動(dòng)作響應(yīng)速度更快的氣動(dòng)系統(tǒng)。，該氣動(dòng)系統(tǒng)主要由氣缸、電磁閥、會(huì)流板、截止閥接頭、氣泵等組成，其氣路原理如圖2

52、-3-4-1。其中A為垂直氣缸。</p><p>　　1、截止閥2、氣源調(diào)節(jié)裝置3、匯流板</p><p>　　4-5、單向閥6、電磁換向閥、7-8、消聲器</p><p>　　圖2-3-4-1 氣路原理圖</p><p><b>　　。</b></p><p>　　2.3.3.2移苗氣缸驅(qū)動(dòng)&l

53、t;/p><p>　　移苗機(jī)的移苗方案是通過(guò)安裝在移苗裝置上的6對(duì)移苗針同時(shí)對(duì)苗盤(pán)上一列6棵茁進(jìn)行移栽。移苗針是直接和苗接觸的部件。結(jié)合幼菜苗樣本、基質(zhì)的參數(shù)測(cè)量結(jié)果及移苗機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)情況，移苗針設(shè)計(jì)方案如圖2-3-4-2所示。彎曲的角度為1200，安裝在移苗裝置上時(shí)，針的下半部與水平面成300角，在移苗裝置上平均分布了6個(gè)這樣的移苗針，它們的位置分別與一列苗穴對(duì)應(yīng)。</p><p><b

54、>　　圖2-3-4-2</b></p><p>　　移苗氣缸用來(lái)實(shí)現(xiàn)移苗針的位移。設(shè)計(jì)過(guò)程中綜合考慮到移苗針的參數(shù)及其扎入基質(zhì)的角度、機(jī)構(gòu)參數(shù)和已經(jīng)測(cè)量的苗、基質(zhì)參數(shù)，選擇氣缸的行程為30mm。</p><p>　　由于拖拉機(jī)電瓶電壓為直流 + 12V，所以采用12V的二位四通氣壓電磁閥來(lái)控制機(jī)械臂氣缸和移苗氣缸的伸縮運(yùn)動(dòng)，電磁閥控制電路如圖2-3-4-2所示</p

55、><p><b>　　機(jī)械臂氣</b></p><p><b>　　缸電磁閥</b></p><p><b>　　移苗氣缸</b></p><p><b>　　電磁閥</b></p><p>　　圖2-3-4-3 電磁閥控制電路圖<

56、;/p><p>　　工作原理： 當(dāng)單片機(jī)引腳為5V時(shí)，PNP三極管不滿足導(dǎo)通條件處于截止?fàn)顟B(tài)，即PNP的基極與集電極不通，使得通過(guò)電磁的的回路斷路，電磁閥線圈處于失電狀態(tài)，氣缸縮回；當(dāng)單片機(jī)引腳為 0V時(shí)流過(guò)PNP基極電流為 0, PNP集電極電壓為 12V,即繼電器控制端為 12V,PNP導(dǎo)通,電磁閥線圈得電，氣缸伸出。這種電路就完成了單片機(jī)控制氣壓電磁閥的過(guò)程。</p><p>　　本系統(tǒng)

57、由于驅(qū)動(dòng)電磁閥工作, 電磁線圈在斷電的瞬間，由于線圈自感作用，會(huì)產(chǎn)生很大的反向電動(dòng)勢(shì)，在回路中產(chǎn)生大電流而損壞器件；并聯(lián)二極管，在斷電瞬間與線圈構(gòu)成回路，對(duì)三極管以及回路起到保護(hù)作用。</p><p>　　因此，只要編寫(xiě)程序控制單片機(jī)的P2.0，P2.1引腳輸出的電平即可控制氣缸的伸縮與氣爪的開(kāi)合。</p><p>　　2.3.4 同步帶電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊</p><p>

58、;　　當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)同步帶轉(zhuǎn)動(dòng)，同步帶帶動(dòng)移動(dòng)臂在導(dǎo)軌上水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)為了保證同步帶的張緊，還設(shè)計(jì)了同步帶張緊裝置。進(jìn)行電機(jī)選擇時(shí)主要考慮送帶的工作要求，傳送帶一般工作在低速運(yùn)行狀態(tài)，要求所選電機(jī)低速運(yùn)行平穩(wěn)起停迅速，定位準(zhǔn)確?；谝陨弦螅緳C(jī)選用步進(jìn)電機(jī)作為傳送帶的驅(qū)動(dòng)裝置。</p><p>　　2.3.4.1 步進(jìn)電機(jī)的工作原理</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是將給定的電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)

59、變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元件。     　　給定一個(gè)電脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過(guò)相應(yīng)的角度，這個(gè)角度就稱作該步進(jìn)電機(jī)的步距角。目前常用步進(jìn)電機(jī)的步距角大多為1.8度（俗稱一步）或0.9度（俗稱半步）。以步距角為0.9度的進(jìn)步電機(jī)來(lái)說(shuō)，當(dāng)我們給步進(jìn)電機(jī)一個(gè)電脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)過(guò)0.9度；給兩個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)過(guò)1.8度。以此類推，連續(xù)給定脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就可以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

60、由于電脈沖信號(hào)與步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角存在的這種線性關(guān)系，使得步進(jìn)電機(jī)在速度控制、位置控制等方面得到了廣泛的應(yīng)用。 </p><p>　?。?）控制換相順序    步進(jìn)電機(jī)的通電換相順序嚴(yán)格按照步進(jìn)電機(jī)的工作方式進(jìn)行。通常我們把通電換相這一過(guò)程稱為脈沖分配。例如，四相步進(jìn)電機(jī)的四相八拍工作方式，其各相通電的順序?yàn)?A-B-C-D-A（正轉(zhuǎn)）或D-C-B-A（反轉(zhuǎn)），通電控

61、制脈沖必須嚴(yán)格這一順序分別控制A,B,C,D相的通電和斷電。 （ 2）控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向如果按給定的工作方式正序通電換相，步進(jìn)電機(jī)就正轉(zhuǎn)；如果按反序通電換相，則步進(jìn)電機(jī)就反轉(zhuǎn)。   （3）控制步進(jìn)電機(jī)的速度如果給定步進(jìn)電機(jī)一個(gè)控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個(gè)控制脈沖，它就會(huì)再轉(zhuǎn)一步。兩個(gè)脈沖的間隔時(shí)間越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。因此，脈沖的頻率決定了步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出脈沖的頻率，就可

62、以對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。</p><p>　　2.3.4.1 步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) </p><p>　　方案論證與比較：對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制和驅(qū)動(dòng)是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，設(shè)計(jì)中受控電機(jī)為四相六線制的步進(jìn)電機(jī)（內(nèi)阻33歐，步進(jìn)1.8度，額定電壓12V）</p><p>　　方案一：使用多個(gè)功率放大器件驅(qū)動(dòng)電機(jī)</p><p>　　通過(guò)使用不同的放大電路和不

63、同參數(shù)的器件，可以達(dá)到不同的放大的要求，放大后能夠得到較大的功率。但是由于使用的是四相的步進(jìn)電機(jī)，就需要對(duì)四路信號(hào)分別進(jìn)行放大，由于放大電路很難做到完全一致，當(dāng)電機(jī)的功率較大時(shí)運(yùn)行起來(lái)會(huì)不穩(wěn)定，而且電路的制作也比較復(fù)雜。</p><p>　　方案二：使用ULN2003A芯片驅(qū)動(dòng)電機(jī)</p><p>　?。?）ULN2003A簡(jiǎn)況</p><p>　　LN2003A也

64、是一個(gè)7路反向器電路，即當(dāng)輸入端為高電平時(shí)ULN2003輸出端為低電平，當(dāng)輸入端為低電平時(shí)ULN2003輸出端為高電平，繼電器得電吸合。如圖2-3-4-1所示</p><p><b>　　圖2-3-4-1</b></p><p><b>　?。?）功能特點(diǎn)：</b></p><p>　　工作電壓為5V高電壓輸出50V&

65、#160;輸出鉗位二極管 輸入兼容各種類型的邏輯電路 應(yīng)用繼電器驅(qū)動(dòng)器</p><p>　　ULN2003芯片可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)四相電機(jī)，輸出電壓最高可達(dá)50V，可以直接通過(guò)電源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機(jī)的IO口提供信號(hào)；而且電路簡(jiǎn)單，使用比較方便。驅(qū)動(dòng)電路如圖2-3-4-2</p><p>　　圖2-3-4-2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接圖</p><

66、;p><b>　　圖2-3-4-1</b></p><p>　　通過(guò)比較，使用ULN2003A芯片充分發(fā)揮了它的功能，能穩(wěn)定地驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，且價(jià)格不高，故選用ULN2003A驅(qū)動(dòng)電機(jī)。而使用ULN2003A時(shí)，可以直接用單片機(jī)模擬出時(shí)序信號(hào)，由于控制并不復(fù)雜，故選用后者。</p><p>　　由于本系統(tǒng)采用四相四拍的通電方式（A-B-C-D-A），即驅(qū)動(dòng)方式相序

67、如下表1：</p><p><b>　　表1</b></p><p>　　結(jié)合圖2-3-4-2與表1可得出電機(jī)正轉(zhuǎn)相序?yàn)?x08,0x04,0x02,0x01反轉(zhuǎn)相序?yàn)?x01,0x02,0x04, 0x08。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 軟件設(shè)計(jì)概述</p>

68、<p>　　利用Keil C51語(yǔ)言編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)信號(hào)輸入與控制；利用proteus7.5sp3軟件對(duì)單片機(jī)的控制進(jìn)行仿真。</p><p>　　本系統(tǒng)主要是取苗機(jī)構(gòu)動(dòng)作的順序控制，將裝滿待移栽苗的苗盤(pán)放在傳送帶和疏苗盤(pán)傳送帶上面，按下移苗機(jī)啟動(dòng)按鈕后，移苗機(jī)構(gòu)上的步進(jìn)電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，在步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下，同步帶帶著移苗機(jī)構(gòu)沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到密苗盤(pán)某一列苗上方時(shí)，相應(yīng)的槽形光電開(kāi)關(guān)被觸發(fā)，同步帶步

69、進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)械手臂伸出，之后，移苗氣缸伸出，連接在移苗氣缸端部的6對(duì)移苗針隨著氣缸伸出分別扎入6棵苗的基質(zhì)中。機(jī)械手臂縮回，6棵苗隨之一起抬起，完成拔苗作業(yè)。</p><p>　　拔苗作業(yè)完成之后，同步帶步進(jìn)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，移苗機(jī)構(gòu)向疏苗盤(pán)方向移動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到疏苗盤(pán)對(duì)應(yīng)位置上方時(shí)，相應(yīng)的槽形光電開(kāi)關(guān)被觸發(fā)，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)械手臂伸出，移苗氣缸縮回，落苗，機(jī)械手臂縮回，完成一次放苗。</p>&

70、lt;p>　　3.2.1 編程軟件的介紹 </p><p>　　開(kāi)發(fā)單片機(jī)的編程語(yǔ)言主要是匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言。</p><p>　　采用匯編語(yǔ)言編程必須對(duì)單片機(jī)的內(nèi)部資源和外圍電路非常熟悉，尤其是對(duì)指令系統(tǒng)的使用必須非常熟練，故對(duì)程序開(kāi)發(fā)者的要求是比較高的。用匯編語(yǔ)言開(kāi)發(fā)軟件程序量通常比較大，采用匯編語(yǔ)言編程主要適用于功能比較簡(jiǎn)單的中小型應(yīng)用系統(tǒng)。采用C語(yǔ)言編程時(shí)，只需對(duì)單片機(jī)的內(nèi)

71、部結(jié)構(gòu)基本了解，對(duì)外圍電路比較熟悉，而對(duì)指令系統(tǒng)則不必非常熟悉。用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)軟件相對(duì)比較輕松，因此C語(yǔ)言在單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用越來(lái)越廣，使用者越來(lái)越多。當(dāng)開(kāi)發(fā)環(huán)境為基于操作系統(tǒng)編程時(shí)，編程語(yǔ)言通常采用C語(yǔ)言。本設(shè)計(jì)即采用C語(yǔ)言編程。</p><p>　　編程的主要流程圖包括取苗和放苗過(guò)程，如圖4-2-1所示</p><p>　　Keil C51軟件是眾多單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的優(yōu)秀軟件之一，它集

72、編輯、編譯、仿真于一體，支持匯編、PLM語(yǔ)言和C語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)，界面友好，易學(xué)易用。本設(shè)計(jì)使用C語(yǔ)言作為單片機(jī)編程語(yǔ)言。</p><p><b>　　取苗工作流程圖</b></p><p><b>　　放苗工作流程圖</b></p><p>　　圖4-2-1 系統(tǒng)流程圖</p><p>　　3.2.

73、2 使用Keil C51編寫(xiě)仿真程序</p><p>　　啟動(dòng)Keil C51，幾秒鐘后出現(xiàn)編輯界面。</p><p>　　(1) 建立一個(gè)新工程</p><p>　　單擊Project菜單，在彈出的下拉菜單中選中New Project選項(xiàng)，出現(xiàn)Create New Project對(duì)話框。然后選擇你要保存的路徑、文件夾，輸入工程文件的名字，單擊“保存”按鈕。這時(shí)

74、會(huì)彈出一個(gè) “Select Device for Target ‘Target 1’” 對(duì)話框，要求你選擇單片機(jī)的型號(hào)，你可以根據(jù)你使用的單片機(jī)來(lái)選擇，Keil C51幾乎支持所有的51核的單片機(jī)。這里選擇Atmel 的89C51。選擇89C51之后，右邊一欄是對(duì)這個(gè)單片機(jī)的基本的說(shuō)明，然后單擊“確定”按鈕。</p><p><b>　　(2) 編寫(xiě)程序</b></p><

75、;p>　　單擊“File”菜單，再在下拉菜單中單擊“New”選項(xiàng)。此時(shí)光標(biāo)在編輯窗口里閃爍，這時(shí)鍵入應(yīng)用程序。單擊菜單上的“File”，在下拉菜單中選中“Save As”選項(xiàng)單擊，在“文件名”欄右側(cè)的編輯框中，鍵入欲使用的文件名，同時(shí)，必須鍵入正確的擴(kuò)展名，xitong.c，然后，單擊“保存”按鈕。</p><p>　　回到編輯界面后，單擊“Target 1”前面的“＋”號(hào)，然后在“Source Group

76、 1”上單擊右鍵，彈出菜單 ，然后單擊“Add File to Group‘Source Group 1’”。選中xitong.c，然后單擊“Add ”按鈕，再單擊“Close ”按鈕。</p><p><b>　　(3) 編譯程序</b></p><p>　　單擊“Project”菜單，在下拉菜單中單擊“Options for Tar

77、get‘Target 1’”選項(xiàng)，出現(xiàn)對(duì)話框，選擇Output選項(xiàng)卡，選中“Create HEX Files”項(xiàng)，單擊“確定”按鈕。再單擊“Project”菜單，在下拉菜單中單擊“Built Target”選項(xiàng)（或者使用快捷鍵F7），進(jìn)行編譯。若有錯(cuò)誤會(huì)在output窗口提示，可根據(jù)此提示，找出錯(cuò)誤并修改，直至編譯通過(guò)，如圖4-2-2所示。</p><p>　　圖4-2-2 編譯通過(guò)的xitong工程</p

78、><p>　　第四章 Proteus仿真</p><p>　　4.1 Proteus單片機(jī)仿真概述</p><p>　　Proteus ISIS是英國(guó)Labcenter公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路。該軟件的特點(diǎn)是：①實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。②支持主流單片機(jī)系

79、統(tǒng)的仿真。③提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51 uVision2等軟件。④具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。總之，該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。</p><p>　　4.1.1 進(jìn)入Proteus ISIS&

80、lt;/p><p>　　雙擊桌面上的ISIS 7 Professional圖標(biāo)或者單擊屏幕左下方的“開(kāi)始”→“程序”→“Proteus 7 Professional” →“ISIS 7Professional”，出現(xiàn)如圖4-1所示屏幕，表明進(jìn)入Proteus ISIS集成環(huán)境。</p><p>　　圖4-1-1 進(jìn)入界面</p><p>　　4.1.2 工作界面<

81、;/p><p>　　Proteus ISIS的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面，如圖4-1-2所示。包括：標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對(duì)象選擇按鈕、預(yù)覽對(duì)象方位控制按鈕、仿真進(jìn)程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對(duì)象選擇器窗口、圖形編輯窗口。</p><p>　　如圖4-1-2 工作界面</p><p>　　4.2 繪制系統(tǒng)電路圖</p>&

82、lt;p>　　點(diǎn)擊對(duì)象選擇按鈕，選擇電路圖中所用的元器件，右擊分別放置在圖形編輯窗口，擺放好位置，將元器件連線，形成系統(tǒng)圖，雙擊該元件，設(shè)置其需要設(shè)置的屬性，如某一電阻屬性設(shè)置如下：</p><p>　　繪制完整的系統(tǒng)電路圖如圖4-2-1所示</p><p>　　圖4-2-1 系統(tǒng)電路仿真圖</p><p>　　4.3 KeilC與Proteus連接調(diào)試&l

83、t;/p><p>　　1、進(jìn)入KeilC μVision2開(kāi)發(fā)集成環(huán)境，創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目(Project)，并為該項(xiàng)目選定合適的單片機(jī)CPU器件（如：Atmel公司的AT89C51）。并為該項(xiàng)目加入KeilC源程序。</p><p>　　2、單擊“Project菜單/Options for Target”選項(xiàng)或者點(diǎn)擊工具欄的“option for target”按鈕，彈出窗口，點(diǎn)擊“Debug”

84、按鈕，出現(xiàn)如圖所示頁(yè)面。</p><p>　　在出現(xiàn)的對(duì)話框里在右欄上部的下拉菜單里選中“Proteus VSM Monitor一51 Driver”,點(diǎn)擊“OK”按鈕即可。最后將工程編譯，進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，并運(yùn)行。</p><p>　　3、Proteus的設(shè)置</p><p>　　進(jìn)入Proteus的ISIS，鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊菜單“Debug”， 選中“use romot

85、e debuger monitor”，如圖所示。此后，便可實(shí)現(xiàn)KeilC與Proteus連接調(diào)試。</p><p>　　4、KeilC與Proteus連接仿真調(diào)試</p><p>　　單擊仿真運(yùn)行開(kāi)始按鈕，我們能清楚地觀察到每一個(gè)引腳的電頻變化，紅色代表高電頻，藍(lán)色代表低電頻。</p><p>　　第五章 系統(tǒng)干擾設(shè)計(jì)</p><p>　　

86、影響單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)正常工作的信號(hào)稱為噪聲，又稱干擾。在實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行良好的控制系統(tǒng)，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，可能由于強(qiáng)大的干擾等原因，使測(cè)量信號(hào)發(fā)生誤差，導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，嚴(yán)重的會(huì)使有的信號(hào)完全被淹沒(méi)，使單片機(jī)系統(tǒng)無(wú)法工作，造成不良后果乃至事故。對(duì)于該系統(tǒng)，取苗機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)承擔(dān)者保正移栽機(jī)可靠工作的重要任務(wù)，對(duì)穩(wěn)定性及可靠性的要求更高。因此，對(duì)系統(tǒng)采取抗干擾措施是必不可少的。本章從硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面給出了提高系統(tǒng)抗干擾能力的方法

87、。</p><p>　　5.1 硬件抗干擾設(shè)計(jì)</p><p>　　消除或抑制干擾的途徑為：抑制干擾源、切斷干擾入侵途徑以及增強(qiáng)控制系統(tǒng)的電磁兼容性、降低裝置對(duì)干擾的敏感程度。主要的硬件抗干擾措施有： </p><p>　　(1)接地處理：采用正確合理的接地方式是抑制干擾的有效方法。通常是把數(shù)字電子裝置和模擬電子裝置的工作基準(zhǔn)地浮空，而設(shè)備外殼和箱體采用屏蔽接地。

88、 </p><p>　　(2)信號(hào)濾波、去耦和旁路。 </p><p>　　(3)硬件電路合理設(shè)計(jì)。 </p><p>　　(4)對(duì)供電電源采取一定措施。 </p><p>　　本裝置硬件設(shè)計(jì)中主要做了以下工作： </p><p>　　(1)啟用單片機(jī)內(nèi)部集成的看門(mén)狗復(fù)位電路?？撮T(mén)狗電路需要程序周期性地復(fù)位，如果程

89、序跑飛或者其它原因造成程序沒(méi)有在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)復(fù)位看門(mén)狗電路，則可以認(rèn)為程序在執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，看門(mén)狗電路就會(huì)復(fù)位單片機(jī)，使系統(tǒng)從初始狀態(tài)運(yùn)行。保證移栽機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)不會(huì)因?yàn)橥獠扛蓴_而處于不動(dòng)作或誤動(dòng)作狀態(tài)。 </p><p>　　(2)電磁閥線圈增加續(xù)流二極管，消除斷開(kāi)線圈時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)干擾。僅加續(xù)流二極管會(huì)使繼電器的斷開(kāi)時(shí)間滯后，增加穩(wěn)壓二極管后繼電器在單位時(shí)間內(nèi)可動(dòng)作更多的次數(shù)。 </p>&l

90、t;p>　　(3)合理接地處理。電源地、驅(qū)動(dòng)電源地采用浮地技術(shù)，相互不共地。 </p><p>　　5.2 軟件抗干擾設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)干擾的最終表現(xiàn)形式為軟件故障，使系統(tǒng)不能按照預(yù)期運(yùn)行，或者控制失靈，誤動(dòng)作出現(xiàn)。因此，使用軟件抗干擾技術(shù)來(lái)提高系統(tǒng)的可靠性就顯得十分必要。 該設(shè)計(jì)中軟件抗干擾所研究的主要內(nèi)容有以下兩個(gè)方面： </p><p>　

91、　(1)采用軟件的方法抑制疊加在模擬輸入信號(hào)上的噪聲的影響，如數(shù)字濾波。 </p><p>　　(2)采用適當(dāng)?shù)某绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù)，保證程序在復(fù)雜環(huán)境下能順利執(zhí)行，這些技術(shù)主要包括軟件冗余、軟件陷阱、看門(mén)狗技術(shù)以及軟件糾錯(cuò)技術(shù)。 </p><p>　　第六章 總結(jié)與展望</p><p><b>　　6.1 總結(jié)</b></p>&l

92、t;p>　　取苗機(jī)構(gòu)能否穩(wěn)定可靠的完成取苗工作，其控制系統(tǒng)起著決定性的作用。本設(shè)計(jì)以研究保證取苗機(jī)構(gòu)精確、穩(wěn)定工作的控制系統(tǒng)為目標(biāo)，在查閱了大量數(shù)據(jù)資料的基礎(chǔ)上對(duì)移栽機(jī)控制系統(tǒng)的軟件、硬件系統(tǒng)做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，做了大量工作。該控制系統(tǒng)的研究主要取得了以下成果： </p><p>　　(1)查閱大量的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)以及其它資料，吸收了國(guó)內(nèi)外己有移栽機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)，使用了通過(guò)機(jī)械臂擺動(dòng)和機(jī)械手開(kāi)合來(lái)進(jìn)行拔苗和放苗，較好地

93、解決了移栽機(jī)作過(guò)程中自動(dòng)取苗的問(wèn)題。 </p><p>　　(2)提出了以AT89C52 單片機(jī)為核心處理器的自動(dòng)取苗機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)解決方案。 </p><p>　　(3)在前兩項(xiàng)成果的基礎(chǔ)上，該設(shè)計(jì)中詳細(xì)設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的硬件電路，之后，以硬件電路結(jié)構(gòu)為其設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的程序。在進(jìn)行系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮了系統(tǒng)的抗干擾性能，對(duì)提高系統(tǒng)的抗干擾能力做了諸多方面的工作。 </p>

94、<p>　　該設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)：創(chuàng)造性地將單片機(jī)技術(shù)引入到移栽機(jī)械的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。通過(guò)單片機(jī)對(duì)取苗機(jī)構(gòu)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，可使移栽機(jī)在工作過(guò)程中提高移栽速度，降低勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少成本，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。</p><p><b>　　6.2 展望</b></p><p>　　在課題研究過(guò)程中，由于研究時(shí)間和條件等因素的限制，對(duì)一些問(wèn)題深入研究不夠，還

95、有許多需要改進(jìn)之處，若要在今后的研究中深入下去，以進(jìn)一步提高性能，作者有幾點(diǎn)如下設(shè)想： </p><p>　　(1)深入挖掘 AT89C52 單片機(jī)的性能，充分利用單片機(jī)的片上資源，提高數(shù)據(jù)采集、處理速度，盡量縮短動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間。 </p><p>　　(2)在現(xiàn)有控制系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)上改進(jìn)算法，移栽動(dòng)作能更加準(zhǔn)確的完成。 </p><p>　　(3)對(duì)控制系統(tǒng)的軟硬件

96、系統(tǒng)做進(jìn)一步的改進(jìn)，以期提高其抗干擾性能。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 邵琰, 錢(qián)東平.STC89C52RC單片機(jī)在幼苗移栽機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]農(nóng)機(jī)化 研究,2010(5):121-124</p><p>　　[2]陳風(fēng)， 陳永成，王維新. 旱地移栽機(jī)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)[J].農(nóng)機(jī)化研究， 2005

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104、I H Ryu Development of a Robotic transplanter for bedding plants,2001,78（2）：141-146．</p><p><b>　　附錄 </b></p><p>　　#include<reg51.h></p><p>　　#include<intrins.h&

105、gt;</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define unit unsigned int</p><p>　　unsigned char code F[4]={0x08,0x04,0x02,0x01};</p><p>　　unsigned char code Z[4]={0x

106、01,0x02,0x04,0x08};</p><p>　　sbit K1 = P1^0;</p><p>　　sbit K2 = P1^2;</p><p>　　sbit K3 = P1^1;</p><p>　　sbit K4 = P1^3;</p><p>　　sbit a = P3^0;</p>

107、<p>　　sbit b = P3^1;</p><p>　　void delay ()</p><p><b>　　{long c;</b></p><p><b>　　long j;</b></p><p>　　for(j=0;j<10000;j++);</p>&

108、lt;p>　　for(c=0;c<10000;c++);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void delay1 ()</p><p><b>　　{long c;</b></p><p><b>　　long j;</b></p&

109、gt;<p>　　for(j=0;j<2500;j++);</p><p>　　for(c=0;c<1;c++);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main(void)</p><p><b>　　{uchar i;</b></p

110、><p><b>　　uchar k;</b></p><p><b>　　while (1)</b></p><p><b>　　{ </b></p><p>　　if (K1==0)</p><p><b>　　{</b><

111、;/p><p>　　for(k=0;k<10;k++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(i=0;i<4;i++) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　P2=F[i]; </p>&

112、lt;p>　　delay1(); </p><p><b>　　}</b></p><p>　　if (K2==0)</p><p><b>　　{break;} </b></p><p>　　if (K4==0)</p><p><b>　　{break;}

113、 </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　if (K2==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　a=0;</b&g