畢業(yè)設(shè)計(jì)論文水稻育秧播種流水線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)含圖紙

1、CONTROL SYSTEM DESIGN OF RICE SEEDING SOWING PIPELINE圖紙，聯(lián)系 153893706 全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)誠(chéng)信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。同時(shí)，本論文的著作權(quán)由本人與湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院、指導(dǎo)教師共同擁有。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 年 月 日 目 錄 摘要1

2、關(guān)鍵詞1 1 前言2 1.1 課題研究的目的和意義2 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀3 1.3 主要研究?jī)?nèi)容與方法5 2 水稻育秧播種流水線關(guān)鍵裝置研究5 2.1 國(guó)內(nèi)的流水線總體現(xiàn)狀5 2.2 水稻秧盤育秧播種流水線的關(guān)鍵技術(shù)現(xiàn)狀8 2.2.1 播種裝置 8 2.2.2 秧盤育秧同步播種控制9 2.3 振動(dòng)氣吸式播種裝置結(jié)構(gòu)及工作原理9 2.3.1 2QB_330 型振動(dòng)氣吸式播種機(jī)已存在的問(wèn)題及解決方案9 2.3.2 的總體方案12 2.4 本章小結(jié) 12 3 吸盤式水稻育秧播種流水線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)13 3.1 鋪土裝置13 3.1.1 鋪土裝置的構(gòu)造13 3.1.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)14 3.2 播種

3、裝置16 3.2.1 播種裝置的構(gòu)造17 3.2.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)18 3.3 覆土裝置22 3.4 灑水裝置22 3.4.1 灑水裝置的構(gòu)成22 3.4.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)23 3.5 電源電路設(shè)計(jì)23 3.6 總硬件電路設(shè)計(jì)23 3.7 本章小結(jié)23 4 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)24 4.1 鋪土裝置24 4.2 播種裝置24 4.2.1 播種的工作過(guò)程24 4.2.2 26 4.2.3 26 4.3 灑水裝置27 4.4 本章小結(jié)27 5 抗干擾措施28 5.1 硬件的抗干擾29 5.2 軟件的抗干擾29 6 結(jié)論31 參考文獻(xiàn) 32 致謝34 附錄34 水稻育秧播種流水線控制系統(tǒng)摘 要： 關(guān)鍵詞

4、：氣吸振動(dòng)；自動(dòng)控制；單片機(jī)；育秧； Control System Design Of Rice Seedling Sowing Pipeline Abstract:Key Words: ; ; ; 1 前言1.1 水稻生產(chǎn)情況及意義 水稻是世界上的重要糧食作物，在糧食安全中占有極其重要的地位。世界水稻種植區(qū)域主要集中在亞洲，其產(chǎn)量占世界水稻總產(chǎn)量的92，美國(guó)是北美的主水稻生產(chǎn)國(guó)，歐洲最大的水稻生產(chǎn)國(guó)是意大利。我國(guó)是世界上最大的水稻生產(chǎn)國(guó)，水稻常年種植面積約3000萬(wàn)公頃，占全國(guó)谷物種植面積的30左右，世界水稻種植面積的20左右；水稻也是我國(guó)最主要的糧食作物之一，稻谷總產(chǎn)量近2億噸，占全國(guó)糧食

5、總產(chǎn)的40，占世界稻谷總產(chǎn)的35，稻谷平均單產(chǎn)6.212噸公頃，我國(guó)有近60%的人以稻米為主食，每年直接消耗大米1.3億1.4億噸，同時(shí)水稻深加工產(chǎn)業(yè)也日益興起，例如用米糠加工成的米糠油作為一種高檔營(yíng)養(yǎng)保健食用油，在美國(guó)市場(chǎng)上價(jià)格是橄欖油的3倍(米糠經(jīng)深加工后總價(jià)值增加1940元/噸)，還可提取人體所需的多種維生素、工業(yè)用原料及飼料，進(jìn)行多種產(chǎn)品精深加工，帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，加工后的副產(chǎn)品附加值已引起各國(guó)家重視，所以水稻生產(chǎn)對(duì)推動(dòng)國(guó)際國(guó)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重要作用?？梢钥闯觯臼俏覈?guó)種植面積最大、單產(chǎn)最高、總產(chǎn)最多的糧食作物，水稻生產(chǎn)在我國(guó)糧食生產(chǎn)中占有極其重要的地位。加快發(fā)展水稻生產(chǎn)的機(jī)械化，

6、減輕水稻生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低生產(chǎn)成本，增加產(chǎn)量和收益，是提高水稻綜合生產(chǎn)能力，保障我國(guó)糧食安全的一項(xiàng)戰(zhàn)略措施，對(duì)推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)具有重要意義。目前，美國(guó)、意大利、日本、韓國(guó)的水稻生產(chǎn)機(jī)械化水平均已達(dá)到97%以上，實(shí)現(xiàn)了水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化。國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐證明，水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)： （1）效率高步進(jìn)式和乘座式插秧機(jī)作業(yè)效率分別是人工栽插的11.5倍和30倍；機(jī)拋效率是人拋的25倍，是人力插秧的120倍；機(jī)直播人均生產(chǎn)率比手插高30倍；聯(lián)合機(jī)械化收獲作業(yè)效率是人工的4060倍。 (2) 省工節(jié)本 水稻機(jī)械直播比人工栽插可節(jié)省成本約750元/公頃；機(jī)械栽插比人工手插平均節(jié)

7、約成本450元/公頃左右；機(jī)械收獲較人工收獲節(jié)省成本300元/公頃。 (3) 減少損失、增產(chǎn)增收 聯(lián)合機(jī)械化收獲總損失率低于5%，比人工收獲減少損失8%左右；機(jī)插秧比人工栽插平均增產(chǎn)達(dá)5.3，提高單產(chǎn)375公斤/公頃以上；低溫干燥可減少霉?fàn)€損失4%以上。 (4) 提高稻米品質(zhì)水稻機(jī)械化能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，按照農(nóng)藝技術(shù)要求精確控制各環(huán)節(jié)作業(yè)質(zhì)量，為無(wú)公害米、綠色大米、有機(jī)米生產(chǎn)提供保障。因此，大力推進(jìn)水稻生產(chǎn)機(jī)械化，是解決水稻生產(chǎn)勞動(dòng)力短缺問(wèn)題，抵御自然災(zāi)害的影響，增強(qiáng)水稻生產(chǎn)防災(zāi)減災(zāi)能力，保障水稻生產(chǎn)增產(chǎn)增收，穩(wěn)定水稻生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)水稻生產(chǎn)節(jié)本增效，提高水稻生產(chǎn)的勞動(dòng)生產(chǎn)率和水稻綜合生產(chǎn)能力，保證糧

8、食安全，增加農(nóng)民收入的現(xiàn)實(shí)之需，迫切之舉。發(fā)展水稻生產(chǎn)機(jī)械化，改善農(nóng)民生產(chǎn)條件，提高農(nóng)民生活質(zhì)量促進(jìn)農(nóng)村勞動(dòng)力向二、三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，是加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程，促進(jìn)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)展，推動(dòng)水稻主產(chǎn)區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的必然要求。近年來(lái)，我國(guó)水稻生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展很快，到2007年水稻總體水平約為32.6%左右，總體趨勢(shì)是南方比北方低，農(nóng)村比農(nóng)墾低，黑龍江墾區(qū)水稻綜合機(jī)械化水平達(dá)84%。但與三大谷物比較偏低(小麥生產(chǎn)機(jī)械化水平已達(dá)81，玉米生產(chǎn)綜合機(jī)械化水平為40%)，其中種植和烘干機(jī)械化水平明顯偏低。根據(jù)全國(guó)水稻生產(chǎn)機(jī)械化十年發(fā)展規(guī)劃(2006年2015年)的目標(biāo)：水稻優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)機(jī)械化水平達(dá)到70

9、以上，基本解決種植與收獲兩個(gè)環(huán)節(jié)機(jī)械化問(wèn)題，有條件的地方應(yīng)率先實(shí)現(xiàn)水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化，而且到2020年全國(guó)基本實(shí)現(xiàn)水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，水稻種植機(jī)械化需要大力發(fā)展。1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)1.2.1工廠化育秧技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀工廠化育秧技術(shù)始于20世紀(jì)60年代，從70年代開(kāi)始有較大地發(fā)展。在歐美一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)機(jī)械化育苗機(jī)械的研究起步較早，已經(jīng)有了40多年的發(fā)展歷程，工廠化育苗自動(dòng)生產(chǎn)線己基本形成，并且研制出了很多功能全、自動(dòng)化程度很高的育苗生產(chǎn)線和育苗系統(tǒng)，主要有育苗穴盤擺放機(jī)、送料機(jī)、基質(zhì)裝盤機(jī)、壓穴及精量播種機(jī)、覆土和噴淋機(jī)等部分組成。如美國(guó)Blackmore公司生

10、產(chǎn)的播種系統(tǒng)可將單粒種子分別自動(dòng)播到648個(gè)育苗缽中。SpeedingSystem公司發(fā)明蔬菜秧苗系統(tǒng)采用吸嘴式排種器可將種子單粒放到TODD育苗缽(穴盤)。英國(guó)液體播種公司生產(chǎn)的FD6300V9KTI型播種機(jī)是一種能播預(yù)發(fā)芽種子的播種機(jī)。美國(guó)威廉姆斯公司生產(chǎn)的Williams ST750型育苗生產(chǎn)線，這些育苗設(shè)備大多適用于蔬菜、花卉等育苗。我國(guó)自20世紀(jì)70年代末期引進(jìn)水稻工廠化育秧技術(shù)，1987年全國(guó)推廣工廠化育秧31.33萬(wàn)公頃，工廠化育秧設(shè)備（主要是聯(lián)合播種機(jī)）1.65萬(wàn)套。自90年代以來(lái)，水稻生產(chǎn)掀起了一場(chǎng)新的技術(shù)革命，推出了水稻旱育稀植和拋秧技術(shù)，具有省力、省種、高產(chǎn)、高效和操作簡(jiǎn)

11、便等優(yōu)點(diǎn)，已列入國(guó)家重大推廣項(xiàng)目。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年水稻種植面積約為4.38億公頃，而采用拋秧技術(shù)移栽的面積從1990年的50萬(wàn)畝發(fā)展到2004年的1.5億畝，15年間拋秧面積擴(kuò)大了近300倍，約占全國(guó)水稻種植面積的三分之一以上。水稻拋秧要求用穴盤育秧，秧苗質(zhì)量的好壞直接影響水稻移栽及后期秧苗的生長(zhǎng)過(guò)程。經(jīng)過(guò)四十多年的不斷發(fā)展，工廠化育秧技術(shù)突飛猛進(jìn)，比較先進(jìn)的育秧設(shè)備相繼出現(xiàn)，如1997年，由農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制出2QB-330型氣吸振動(dòng)式秧盤精量播種機(jī)每小時(shí)可播種360500盤。2000年，由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)承擔(dān)的“九五”國(guó)家科技攻關(guān)機(jī)械項(xiàng)目子專題，研制出了2BZ-300型電磁振動(dòng)式

12、水稻育秧穴盤聯(lián)合播種機(jī)，播種合格率大于90%，空穴率小于4%，生產(chǎn)率為500盤/小時(shí)。同年，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研制出了2ZBZ-600型水稻穴（平）盤育秧設(shè)備，該設(shè)備播種的合格率大于90%，空穴率小于5%，生產(chǎn)率為600盤/小時(shí)。另外，還有吉林大學(xué)研制的YB-2000型簡(jiǎn)塑秧盤自動(dòng)精密播種生產(chǎn)線,采用了單片微機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、光電傳感器、電磁離合器等控制和執(zhí)行器件,具有自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)率高、節(jié)省種子、工作可靠等優(yōu)點(diǎn),是一套適合于工廠化秧苗生產(chǎn)的播種設(shè)備，對(duì)大豆、玉米現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可實(shí)現(xiàn)每一個(gè)苗穴中播入一粒種子，空穴率<2.5%，重播率<5%在同樣條件下，對(duì)水稻進(jìn)行播種試驗(yàn)，達(dá)到2-4粒/穴，合格

13、率>90%，空穴率<2%。1.2.2水稻秧盤育秧播種流水線的發(fā)展趨勢(shì)為適應(yīng)超級(jí)稻的種植技術(shù)要求，目前的水稻秧盤育秧播種流水線在播種精度、投種位置準(zhǔn)確性、排土均勻性和檢測(cè)等方面還需進(jìn)一步研究。 （1）秧盤育秧同步播種控制目前還需應(yīng)用機(jī)、電、氣等技術(shù)，利用氣缸限位等方法研究并配備簡(jiǎn)單實(shí)用的低成本秧盤育秧同步播種控制系統(tǒng)，以滿足高速育秧精準(zhǔn)播種的要求。另外采用振動(dòng)或機(jī)器視覺(jué)等先進(jìn)技術(shù)，用來(lái)識(shí)別種子的形態(tài)，并實(shí)現(xiàn)種子的精量提取和在秧盤上有規(guī)律的擺放，也將是今后高科技育秧播種器的研究熱點(diǎn)。同時(shí)對(duì)于毯狀秧盤在鋪底土后，為了防止種子觸土后的彈跳滾動(dòng)，可以增加壓溝工序，采用壓溝和振動(dòng)相結(jié)合，在溝底

14、產(chǎn)生薄層細(xì)土，設(shè)計(jì)防滾屏障，更進(jìn)一步保證投種位置的精確性。對(duì)滿足拋秧作業(yè)的缽體秧盤在鋪底土后，也有要求壓實(shí)底土，由于軟塑秧盤不同以往的硬塑盤，盤體較軟，不易推動(dòng)從動(dòng)輥壓穴，需要壓穴輥主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)壓穴，因此為保證與輸送秧盤同步，控制壓穴定位精度也是今后使用軟塑秧盤進(jìn)行水稻育秧播種急需研究解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。 （2）鋪/覆土裝置 以往的鋪/覆土裝置都采用相同的形式，僅通過(guò)開(kāi)口量的大小調(diào)節(jié)排出的土量，實(shí)際上應(yīng)根據(jù)鋪/覆土工序所需土量的多少和水分含量的高低等因素，選擇不同形式的排土裝置，會(huì)達(dá)到較理想的效果。另外，鋪/覆土裝置的排土口開(kāi)口的大小直接影響床土顆粒的大小，為了降低床土的加工經(jīng)濟(jì)成本，可通過(guò)加大傳

15、動(dòng)比的方法，降低排土速度，增大排土口開(kāi)度，可減少打滑和大粒土壤的堵塞，提高排土均勻性。 (3) 檢測(cè)技術(shù) 目前針對(duì)播后水稻秧盤播種情況的檢測(cè)技術(shù)研究還處于空白，該項(xiàng)技術(shù)可用于檢測(cè)播種器性能和空穴情況，若能夠?qū)崿F(xiàn)播種量控制和補(bǔ)種過(guò)程，對(duì)提高水稻秧盤育秧的成秧率具有重要作用。1.3 主要研究?jī)?nèi)容與方法隨著超級(jí)稻種植的推廣，能適應(yīng)其農(nóng)藝要求的秧盤育秧播種技術(shù)及裝備將是今后研究的主攻目標(biāo)，因而從精量取種、準(zhǔn)確播種、減少空穴等方面深入研究更加精密的播種器、更加簡(jiǎn)單實(shí)用的同步播種控制系統(tǒng)和秧盤檢測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)，盡快研制性能優(yōu)良、工作可靠的新型精密育秧播種設(shè)備，進(jìn)一步完善秧盤育秧播種體系，使水稻秧盤育秧播種機(jī)

16、向著高速化、高精度、高自動(dòng)化、低成本的方向發(fā)展，從而更好的滿足超級(jí)稻秧盤育秧的精密播種需求。論文研究的主要如下： (1) 將鋪/覆土裝置、播種裝置、灑水裝置所構(gòu)成的水稻育秧播種流水線控制系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)進(jìn)行討論并對(duì)其優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)，比較各種裝置的優(yōu)點(diǎn)從而構(gòu)造自己的流水線組成。 (2) 設(shè)計(jì)鋪/覆土裝置、播種裝置、灑水裝置的控制系統(tǒng)。對(duì)各個(gè)流水線的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作，使用光電開(kāi)關(guān) 行程開(kāi)關(guān)、繼電器、光電傳感器、單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等硬件設(shè)計(jì)自動(dòng)控制電路。 (3) 對(duì)設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行總結(jié)，表述鋪/覆土裝置、播種裝置、灑水裝置的控制系統(tǒng)的過(guò)程控制，并作出相應(yīng)的控制流程圖。2 流水線的關(guān)鍵裝置研究2.1 國(guó)內(nèi)的流水

17、線總體現(xiàn)狀 20世紀(jì)80年代初國(guó)內(nèi)主要采用機(jī)械式播種方式，研制單位有中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院工程所、嵊州市農(nóng)機(jī)管理總站、黑龍江省二九一機(jī)械廠和靈川縣農(nóng)機(jī)技術(shù)推廣站等多家，比如2ZBZ-600型水稻穴(平)盤育秧流水線(圖1)，采用的播種部件為外槽輪式播種器；90年代起研制振動(dòng)式原理的播種流水線，在播種質(zhì)量上有了較大的提高；90年代后期，隨著缽體苗移栽技術(shù)的發(fā)展，水稻缽體育秧技術(shù)有了較大的發(fā)展，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、廣西北海市農(nóng)機(jī)化研究所、吉林大學(xué)、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、江蘇大學(xué)、山東理工大學(xué)、農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)機(jī)化研究所、解放軍軍需大學(xué)、八一農(nóng)墾大學(xué)等都開(kāi)始進(jìn)行缽體育秧技術(shù)研究，并以氣吸式播種方式為主，可以

18、實(shí)現(xiàn)精少量播種，如往復(fù)擺動(dòng)式氣吸精量播種裝置，采用的是吸針式播種部件；2QB-330型氣吸振動(dòng)式秧盤精量播種機(jī)，是國(guó)內(nèi)播種部件采用吸盤式的代表(圖2)；為解決氣力式吸孔堵塞問(wèn)題，1999年研制的2ZBQ-300型雙層滾筒氣吸式水稻播種機(jī)，如（圖3）所示。 1.皮帶張緊螺栓 2.減速電機(jī) 3.排土箱 4.皮帶 5.排種箱 6.鏈條張緊輪 7.覆土箱 8.機(jī)架 9.機(jī)架調(diào)平螺栓 圖1 2ZBZ-600型外槽輪式水稻秧盤育秧流水線總體結(jié)構(gòu)示意圖 圖2 2QB-330型吸盤振動(dòng)式精量播種流水線總體結(jié)構(gòu)示意圖 1.秧盤 2.灌漿機(jī)構(gòu) 3.攪漿機(jī) 4.刮漿 5.風(fēng)機(jī) 6.滾筒播種器 7.種子箱 8.壓種機(jī)

19、構(gòu) 9.鏈條輸送機(jī)構(gòu) 10.機(jī)架圖4 2ZBQ-300型滾筒氣吸式水稻精量播種流水線總體結(jié)構(gòu)示意圖2.2 水稻秧盤育秧播種流水線的關(guān)鍵技術(shù)現(xiàn)狀2.2.1播種裝置 按播種裝置的結(jié)構(gòu)形式和工作原理分類，水稻育秧播種器主要有機(jī)械式、振動(dòng)式、氣力式等。 (1）機(jī)械式播種裝置 水稻秧盤育秧機(jī)械式播種器主要以槽輪式、窩眼輪式、型孔式或凸頭式為核心工作部件，槽輪式屬于條播，窩眼輪式或型孔式，凸頭式屬于撒播，從結(jié)構(gòu)形式可以看出，機(jī)械式播種器具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，生產(chǎn)率高等特點(diǎn)，但為保證充分充種，種槽的結(jié)構(gòu)尺寸相對(duì)都比較大，播種量可達(dá)27粒/穴(或取秧面積)，對(duì)播種量控制不算嚴(yán)格，而且傷種現(xiàn)象也比較嚴(yán)重，針對(duì)常

20、規(guī)水稻的大排量育秧播種效果較為理想，也是國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較廣的一類播種器。 (2) 振動(dòng)式播種裝置 具有機(jī)械結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、不傷種、槽輪定量供種可保證播種量可調(diào)等特點(diǎn)，通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，影響排種速度的因素不僅有水稻種子千粒重及形狀，還包括振幅、頻率、振動(dòng)方向角、排種盤傾角及彈簧鋼度等，都會(huì)直接影響到排種盤里各V形槽中種子流的連續(xù)性和均勻性，有斷流和落種竄穴現(xiàn)象，影響播種精度；為了進(jìn)步保證播種的精量程度，西南農(nóng)業(yè)大學(xué)還研制出了光電控制穴盤精密播種裝置，采用光電控制和電磁振動(dòng)結(jié)合不僅實(shí)現(xiàn)所需粒數(shù)的精量播種，而且為定量供種且不傷種提供了新思路，精度得到了提高，但生產(chǎn)效率低。 (3) 氣力式播種裝置 目前用于水稻

21、育秧的氣力式播種裝置主要采用氣吸方式，氣吸式播種器主要有吸針式、吸盤式和滾筒式。水稻吸針式播種器一般采用往復(fù)擺動(dòng)式機(jī)構(gòu)帶動(dòng)吸嘴，主要用于單粒播種，精度比較高，目前的工作頻率提高范圍不大，單排吸針生產(chǎn)效率僅能達(dá)到100盤/h左右，另外吸孔堵塞也是吸針式播種器不容忽視的問(wèn)題，對(duì)于水稻種子，所需的吸嘴孔徑一般在12 mm左右，又因?yàn)榘l(fā)芽后的水稻細(xì)小雜質(zhì)較多，極易堵塞吸嘴，因吸針細(xì)長(zhǎng)，目前除風(fēng)力外，還沒(méi)有強(qiáng)制通孔措施；不同形狀種子所需吸針到種盤的拾起距離模型，壓力繼續(xù)升高時(shí)，拾起距離不再發(fā)生明顯變化，為氣源的選擇和種盤的安裝提供依據(jù)。水稻吸盤式播種器國(guó)內(nèi)外研究的比較多，對(duì)吸盤式播種器的結(jié)構(gòu)形式及其上的

22、穴孔形狀、大小、小孔數(shù)量和孔徑的研究也多樣。像2QB-330型氣吸振動(dòng)式秧盤精量播種機(jī)屬于單工位吸盤式播種器、意大利巴里大學(xué)的帶吸嘴的吸盤式播種器等，從工作過(guò)程看，氣力吸種盤工作行程長(zhǎng)，往返運(yùn)動(dòng)及定位排種使速度不平穩(wěn)，易使吸附不牢的種子中途掉下，造成空穴，而且由于長(zhǎng)期吸種，吸孔容易出現(xiàn)堵塞，這些缺陷對(duì)吸種效果均有很大影響。2.2.2 秧盤育秧同步播種控制 秧盤育秧播種不僅要求播種器能精量取種，而且還要使播種器投出的種子能準(zhǔn)確地落入到秧盤對(duì)應(yīng)穴坑中，通過(guò)這樣的同步控制才能更好地保證缽體盤每穴或每盤對(duì)應(yīng)單位面積有準(zhǔn)確數(shù)量的種子，進(jìn)而滿足精密播種的育秧要求。采用大排量機(jī)械式播種裝置的常規(guī)稻秧盤育秧設(shè)

23、備，因播種器是將種子漫撒在秧盤上，落種隨機(jī)性比較大，且竄穴，一般不要求穴坑與所播出的種子完全同步對(duì)中。對(duì)于雜交稻精少量育秧播種流水線，其位置控制方法一般依靠鏈條節(jié)距與穴距相匹配，實(shí)現(xiàn)秧盤穴坑與播出的種子一一對(duì)應(yīng)，但由于受鏈條節(jié)距限制，采用的秧盤每排穴距尺寸并不是最理想的，盡管這種裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但適應(yīng)的秧盤尺寸單一。在投種位置控制方法上，還有采用步進(jìn)電機(jī)與光電傳感器、曲柄搖桿與電磁離合器、擺動(dòng)馬達(dá)與電磁換向閥相結(jié)合實(shí)現(xiàn)同步播種實(shí)現(xiàn)同步播種，但由于采用往復(fù)播種方式，工作效率偏低，控制結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，通常用于花卉、蔬菜等產(chǎn)出高的經(jīng)濟(jì)作物育秧。2.3 振動(dòng)氣吸式播種裝置結(jié)構(gòu)及工作原理2.3.1 2QB_3

24、30型振動(dòng)氣吸式秧盤精量播種機(jī)已完成的研究、存在的問(wèn)題及解決方案振動(dòng)氣吸式精量播種裝置運(yùn)用了振動(dòng)和氣吸相結(jié)合的新穎工作原理，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)種子形狀適應(yīng)性強(qiáng)、能播催芽種子以及不傷種等優(yōu)點(diǎn)。振動(dòng)氣吸式精量播種裝置主要由兩部分組成，即種子盤振動(dòng)臺(tái)和氣力吸種部件(如吸盤式排種器)。種子盤振動(dòng)臺(tái)主要作用是使種子"沸騰"(即使種子處于準(zhǔn)流體狀態(tài))，有利于吸種的進(jìn)行。氣力吸種部件主要包括氣力作用部件和吸種部件。氣力作用部件主要是控制吸種和播種，吸種部件完成吸種排種。振動(dòng)氣吸式精量播種裝置按振動(dòng)方式有機(jī)械式、電磁式、氣動(dòng)式、液力式等，按氣吸方式有針吸式、吸盤式、吸嘴式等。趙立新、鄭立允、

25、王玉果等研究了吸針排種和氣動(dòng)振動(dòng)相結(jié)合的振動(dòng)氣吸式水稻穴盤精量播種機(jī)及用于播種園藝花卉種子的BZ一200型針式精量播種設(shè)備；張廣智、周曉峰研究了吸嘴式排種器和四桿機(jī)構(gòu)機(jī)械振動(dòng)式相結(jié)合的穴盤育苗精量播種裝置；農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)機(jī)化研究所和江蘇大學(xué)共同研制的2QB-330型氣吸振動(dòng)式秧盤精量播種采用吸盤式排種器和偏心機(jī)械式振動(dòng)臺(tái)相結(jié)合的方式，每穴12粒種子的播種合格率為90以上，而且可與普通的軟塑拋秧盤配套使用，可同時(shí)吸種561穴，是生產(chǎn)率較高的精密播種裝置。 2QB-330型氣吸振動(dòng)式秧盤精量聯(lián)合播種機(jī)采用偏心機(jī)械式振動(dòng)臺(tái)，激振運(yùn)動(dòng)由曲柄連桿等機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種激振機(jī)構(gòu)存在著以下的問(wèn)題： (1) 振動(dòng)參

26、數(shù)調(diào)節(jié)困難，適用范圍受限。其振動(dòng)幅度A與曲柄、連桿的長(zhǎng)度尺寸R、L有關(guān)，振動(dòng)頻率f與曲柄轉(zhuǎn)速60(或電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)成正比，因此，當(dāng)需要改變振動(dòng)參數(shù)，尤其是振幅A時(shí)，只有改變曲柄、連桿尺寸才能實(shí)現(xiàn)。 (2) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，成本較高。由于種子盤振動(dòng)的振動(dòng)源為機(jī)械力，產(chǎn)生機(jī)械力的曲柄連桿機(jī)構(gòu)尺寸較大，且需電機(jī)帶動(dòng)，使得整個(gè)振動(dòng)機(jī)構(gòu)體積較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便將其置于播種生產(chǎn)線下方，從而減小占地面積。 (3) 種子在種子盤上易偏集，影響吸種。由于種子盤振動(dòng)由曲柄連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，曲柄連桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生水平方向的慣性力，而種子盤由四根振動(dòng)彈簧支承，與振動(dòng)機(jī)構(gòu)鉸接，在慣性力的作用下產(chǎn)生水平方向運(yùn)動(dòng)，由此與垂直方

27、向的運(yùn)動(dòng)的形成比較復(fù)雜的合成運(yùn)動(dòng)，使盤內(nèi)的種子偏聚于一側(cè)，而不是均勻平鋪于盤面，這樣就會(huì)大大影響吸種的吸種效果，播種時(shí)育秧盤出現(xiàn)空穴。 (4) 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的制造、裝配精度及重復(fù)使用精度等幾種精度指標(biāo)不易保證，鉸接處存在間隙，使用一段時(shí)間后間隙增加，造成間隙運(yùn)動(dòng)死區(qū)，形成沖擊波動(dòng)運(yùn)動(dòng)，使精度進(jìn)一步下降，影響設(shè)備的使用壽命。 (5) 振動(dòng)盤采用四角安裝彈簧，彈簧的尺寸及參數(shù)不能保證完全一致以及彈簧安裝位置精度不能保證對(duì)稱，都將使振動(dòng)盤受力不均勻，種子將向一側(cè)或一角積聚，并影響振動(dòng)的效果及振動(dòng)的穩(wěn)定性。 (6) 對(duì)振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面進(jìn)行靜態(tài)受力分析可知：即使不考慮臺(tái)面的重力影響，臺(tái)面四角安裝彈簧受到向上的

28、彈簧力作用而臺(tái)面中心受激振力作用時(shí)，臺(tái)面一直處于扭彎應(yīng)力狀態(tài)，在振動(dòng)過(guò)程中會(huì)激發(fā)臺(tái)面的多階模態(tài)響應(yīng)，臺(tái)面將產(chǎn)生復(fù)雜的彎扭組合變形，影響振動(dòng)的效果，種子不能按照預(yù)期的目的產(chǎn)生吸種運(yùn)動(dòng)，這在文獻(xiàn)研究中也已體現(xiàn)出來(lái)。鑒于以上分析，須采用新的振動(dòng)方式對(duì)精密播種裝置的振動(dòng)部件加以改進(jìn)設(shè)計(jì)。如采用氣動(dòng)振動(dòng)式、電磁振動(dòng)式、液力振動(dòng)式等。課題最后確定采用電磁振動(dòng)方式，主要是因?yàn)殡姶耪駝?dòng)方式具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：電磁振動(dòng)方式調(diào)節(jié)參數(shù)為外加電壓或電流的頻率和幅值易于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制，調(diào)節(jié)、操作方便、參數(shù)選擇范圍廣；易于擴(kuò)展精密播種機(jī)的應(yīng)用范圍，設(shè)計(jì)、制造結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易安裝；振動(dòng)支承彈簧采用橡膠彈簧，具有一定的粘滯阻尼特

29、性，振動(dòng)穩(wěn)定性好；支承彈簧的結(jié)構(gòu)及安裝與電磁振動(dòng)器的振子(含種子振動(dòng)盤)的設(shè)計(jì)和安裝同時(shí)考慮，結(jié)構(gòu)對(duì)稱性好，振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面受力均勻、對(duì)中性好；我們?cè)O(shè)計(jì)或選擇的電磁振動(dòng)器將與種子振動(dòng)盤垂直安裝，激振力直接作用于種子振動(dòng)盤(種子振動(dòng)盤作為激振器質(zhì)量塊的組成部分與振動(dòng)器成為一個(gè)整體)，而與其他電磁振動(dòng)器在精密播種機(jī)上的應(yīng)用有一定的區(qū)別。其他電磁振動(dòng)器在精密播種機(jī)上的應(yīng)用主要是利用振動(dòng)出礦的工作原理使種子呈粘液質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)，與振動(dòng)盤面呈一定傾角安裝。電磁振動(dòng)控制系統(tǒng)常用的控制方式主要有硬件電路的直接控制，一般是根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算選擇相應(yīng)的控制方式。課題擬采用單片機(jī)控制，主要是該播種機(jī)除振動(dòng)臺(tái)的控制外還有其

30、它的控制要求，因此將各控制要求用計(jì)算機(jī)控制方式統(tǒng)一結(jié)合起來(lái)，減少控制設(shè)計(jì)難度，另外單片機(jī)控制具有一定的柔性，一般可以通過(guò)程序的修改而不去修改其硬件電路，就可以達(dá)到所需要修改的目的。劉彩玲、陳進(jìn)、李耀明、吳國(guó)瑞等對(duì)機(jī)械式振動(dòng)臺(tái)的工作頻率、彈簧剛度、質(zhì)量、偏心距等參數(shù)影響種子的運(yùn)動(dòng)和吸種效果進(jìn)行了理論和試驗(yàn)研究，建立了單一吸種孔對(duì)種子的吸附運(yùn)動(dòng)模型。本課題從實(shí)際情況出發(fā)認(rèn)為，吸盤上的吸孔數(shù)多達(dá)561穴，只建立單一吸孔的吸種運(yùn)動(dòng)模型是不充分的，各孔間的流場(chǎng)是相互影響和作用的，同時(shí)各孔在吸盤上所處位置的不同也決定了它們對(duì)種子運(yùn)動(dòng)的影響也不相同，對(duì)有效吸附種子的要求也不相同。課題擬從空氣動(dòng)力學(xué)匯點(diǎn)及其鏡

31、像迭加原理出發(fā)，建立吸種場(chǎng)的壓力分布及流速數(shù)學(xué)模型，以找到各孔都能有效吸附種子的臨界條件；另一方面，氣吸場(chǎng)和振動(dòng)場(chǎng)對(duì)種子的吸附運(yùn)動(dòng)過(guò)程是共同影響和作用的。在吸種氣流場(chǎng)中引入振動(dòng)場(chǎng)后對(duì)吸種場(chǎng)的壓力、流速分布變化的情況進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)有效吸種時(shí)振動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)與吸種氣流場(chǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系，為選擇和確定振動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)提供更有力的理論依據(jù)及有效解釋試驗(yàn)中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象發(fā)生的原因。2.3.2 的總體方案2.4 本章小結(jié)的總體方案。3 流水線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 鋪土裝置3.1.1鋪土裝置的構(gòu)造 按照排土結(jié)構(gòu)的不同，有平帶式、槽輪式、波紋滾筒式、刮板式，另外還有泥漿鋪土裝置。平帶式排土結(jié)構(gòu)中皮帶與土壤容易打滑，槽

32、輪式容易堵塞和將土壤架空，波紋滾筒式由于波紋槽太密太窄容易堵塞，刮板式排土結(jié)構(gòu)對(duì)土壤的適應(yīng)能力比較好，但是由于刮板窄而長(zhǎng)，在長(zhǎng)時(shí)間工作后，刮板會(huì)變的扭曲，會(huì)對(duì)排土帶了影響，另外，該結(jié)構(gòu)在低轉(zhuǎn)速的時(shí)候不能連續(xù)排土，有明顯的間歇排土的現(xiàn)象。由于生產(chǎn)環(huán)境的限制，不宜采用泥漿播土?，F(xiàn)有的播土裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，在整體結(jié)構(gòu)上都包括土箱、排土結(jié)構(gòu)、閘門、導(dǎo)流板。而他們之間相互區(qū)別的地方就是排土結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的不同，導(dǎo)致了不同的工作性能。論文的鋪土裝置試驗(yàn)臺(tái)包括機(jī)架、鏈輪、側(cè)板、承土箱、排土滾筒結(jié)構(gòu)、開(kāi)口度調(diào)節(jié)板、軸、導(dǎo)流板、擋土板。圖給出了鋪土裝置的總體結(jié)構(gòu)方案示意圖。 1.機(jī)架 2.鏈輪 3.側(cè)板 4.承土箱

33、 5.開(kāi)口調(diào)節(jié)板 6.軸 7.排土滾筒結(jié)構(gòu) 8.導(dǎo)流板 9.擋土板 圖6 鋪土裝置總體方案V形推土片滾筒式排土結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括V形推土片、滾筒、軸、法蘭盤、端面。法蘭盤通過(guò)平鍵與滾筒軸配合，端面與滾筒是焊接在一起的，端面與法蘭盤用螺栓固定在一起。裝置將圖所示為排土滾筒的結(jié)構(gòu)示意圖。 1.軸 2.法蘭盤 3.端面 4.滾筒 5.螺栓 圖7 V形推土片滾筒式排土結(jié)構(gòu)3.1.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)3.2 播種裝置振動(dòng)氣吸式精量播種裝置主要由兩部分組成，即種子盤振動(dòng)臺(tái)和氣力吸種部件(如吸盤式排種器)。種子盤振動(dòng)臺(tái)主要作用是使種子“沸騰"(即使種子處于準(zhǔn)流體態(tài))，有利于吸種的進(jìn)行。氣力吸種部件主要包

34、括氣力作用部件和吸種部件。氣力作用部件主要是控制吸種和播種，吸種部件完成吸種排種。3.2.1 振動(dòng)臺(tái)的設(shè)計(jì)電磁振動(dòng)臺(tái)由振動(dòng)支架(基礎(chǔ)件)、種子盤3、振動(dòng)彈簧4和電磁激振器5組成。電磁激振機(jī)構(gòu)是利用電磁鐵產(chǎn)生的斷續(xù)吸力及振動(dòng)彈簧的彈性回復(fù)，使種子盤做上下垂直振動(dòng)，而電磁力的大小與外加電壓成線性關(guān)系，并可通過(guò)調(diào)節(jié)電壓高低改變振動(dòng)幅度和頻率，具有調(diào)節(jié)方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小的特點(diǎn)。該電磁式振動(dòng)臺(tái)的種子盤直接作為振動(dòng)臺(tái)臺(tái)面(或稱為振動(dòng)塊、振子)，垂直安裝，直接激勵(lì)種子的振動(dòng)，其他電磁振動(dòng)式播種機(jī)或排種器所用的電磁振動(dòng)器主要是使種子產(chǎn)生如粘性液體流動(dòng)的形式進(jìn)行排種。 1.吸種部分 2.種子 3.種子盤 4

35、.振動(dòng)彈簧 5.電磁振動(dòng)圖9 電磁式振動(dòng)臺(tái)原理圖 電磁振動(dòng)臺(tái)的設(shè)計(jì)參數(shù)主要有振動(dòng)功率、頻率和幅值。直接設(shè)計(jì)一臺(tái)電磁激振器，需要設(shè)計(jì)計(jì)算電磁鐵的各種參數(shù)及電磁線圈的安匝數(shù)等，計(jì)算步驟和參數(shù)選擇繁雜，也不是課題研究設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，因此只要符合要求，可以直接選擇適合的電磁激振器。激振器對(duì)吸種的影響因素主要是激振器的頻率和振動(dòng)幅值兩個(gè)參數(shù)，并已經(jīng)進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)確定了參數(shù)的選擇范圍，每盤種子量以2kg為最佳，振幅取為15一5mm，頻率0-100Hz，振動(dòng)臺(tái)面(含種子盤)重量為21Kg。為保證能夠完全達(dá)到使用和擴(kuò)展要求，適當(dāng)放寬參數(shù)的可選范圍，經(jīng)計(jì)算選用CZ-lf0A型倉(cāng)壁式電磁振動(dòng)器。在該振動(dòng)器振子(可動(dòng)

36、銜鐵3)上鉆4個(gè)螺釘孔，將種子振動(dòng)盤與之連接形成新的振子結(jié)構(gòu)形式，振動(dòng)器的底座固定在振動(dòng)支架上；振動(dòng)支承彈簧4為橡膠彈簧。該振動(dòng)器的安裝中心與種子盤的中心重合，能有效防止種子盤被激勵(lì)后產(chǎn)生變形和傾斜，避免機(jī)械式振動(dòng)器在種子盤四角安裝振動(dòng)復(fù)位彈簧導(dǎo)致種子向種子振動(dòng)盤中心積聚或偏心的現(xiàn)象。單位時(shí)間內(nèi)播種量是育秧穴盤精量播種機(jī)研究和設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)，是振動(dòng)臺(tái)激振功率選擇的主要依據(jù)。播種量與穴播粒數(shù)、每盤播種穴數(shù)、單位時(shí)間生產(chǎn)率及種子千粒重等因素有關(guān)。根據(jù)生產(chǎn)的農(nóng)藝技術(shù)要求，蔬菜花卉等穴播粒數(shù)一般要求控制在12粒，水稻等25粒；空穴率小于4；另外，由于不同種子品種的形狀、尺寸和千粒質(zhì)量均有較大的差異，播

37、種機(jī)要求的播種粒數(shù)和播種量變化范圍很大，設(shè)計(jì)播種機(jī)時(shí)應(yīng)充分考慮這一問(wèn)題，即在考慮滿足播種精度要求的同時(shí)，還要考慮到播種量變化的要求。播種量可按下式計(jì)算： 式中播種量，kgh； 每盤播種粒數(shù)； 稻種的千粒質(zhì)量，； 為 平均穴播粒數(shù)； 為育秧盤穴孔數(shù)； 為每小時(shí)生產(chǎn)率，盤數(shù)。3.2.1 播種裝置的構(gòu)造播種裝置主要包括滾輪、擋塊、右側(cè)行程開(kāi)關(guān)、吸種盤、上側(cè)行程開(kāi)關(guān)、下側(cè)行程開(kāi)關(guān)、步進(jìn)電機(jī)、左側(cè)行程開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等。其結(jié)構(gòu)如下圖 1.滾輪 2.擋塊 3.右側(cè)行程開(kāi)關(guān) 4.吸種盤 5.上側(cè)行程開(kāi)關(guān) 6. 下側(cè)行程開(kāi)關(guān) 7.步進(jìn)電機(jī) 8. 左側(cè)行程開(kāi)關(guān) 9.光電開(kāi)關(guān) 圖10 播種裝置結(jié)構(gòu)圖3.2.2 自動(dòng)

38、控制系統(tǒng)單片機(jī)定時(shí)控制功能是用片內(nèi)時(shí)鐘電路和定時(shí)電路來(lái)完成的，而片內(nèi)時(shí)鐘產(chǎn)生有兩種方式:內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘方式。本課題采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，如圖11所示，片內(nèi)高增益反相放大器通過(guò)XTALI和XTALZ外接作為反饋元件的晶體(呈感性)與電容組成的并聯(lián)諧振回路構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器向內(nèi)部時(shí)鐘電路提供振蕩時(shí)鐘。SST89E516RDZ工作的時(shí)鐘頻率為0一40MHZ。這里選擇11.0592MHz的石英晶振與30PF的電容構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。圖11 時(shí)鐘電路圖通過(guò)某種方式，使單片機(jī)內(nèi)各寄存器值變?yōu)槌跏紶顟B(tài)的操作稱為復(fù)位。為使單片機(jī)正常工作，必須保證良好復(fù)位。復(fù)位分為上電復(fù)位和外部復(fù)位兩種方式。上電復(fù)位是指單片機(jī)在

39、接通電源時(shí)對(duì)單片機(jī)復(fù)位，外部復(fù)位可由外部脈沖復(fù)位或者手動(dòng)復(fù)位。這里選用上電復(fù)位方式，復(fù)位電路如圖3.7所示。圖12 復(fù)位電路圖系統(tǒng)上電瞬間，由于電容C5兩端電壓不能突變，所以電容正極電壓為低，經(jīng)過(guò)74LS14反相施密特觸發(fā)器反相后，單片機(jī)RESET腳保持高電平。隨著電容正極電壓的逐漸上升，RESET腳的電壓逐漸下降。只要合理選擇R;的值使RESET腳上高電平的保持時(shí)間超過(guò)兩個(gè)機(jī)器周期，就可以使單片機(jī)可靠復(fù)位，電容C1C2起濾波作用，防止干擾竄入復(fù)位端產(chǎn)生誤動(dòng)作。 圖13 播種自動(dòng)控制硬件示意圖 3.3 覆土裝置 覆土裝置機(jī)架、鏈輪、側(cè)板、承土箱、排土滾筒結(jié)構(gòu)、開(kāi)口度調(diào)節(jié)板、軸、導(dǎo)流板、擋土板、

40、光電傳感器3.4 灑水裝置3.4.1 灑水裝置的構(gòu)成 灑水裝置由灑水導(dǎo)管灑水噴頭控制閥光電傳感器等組成。該裝置完成灑水工序，此工序在很多不同設(shè)計(jì)中要去都不嚴(yán)格，主要從經(jīng)濟(jì)實(shí)用性和工人的一定生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)適當(dāng)控制用水量。有些設(shè)計(jì)都不采用，如2BDY-500型水稻育秧播種機(jī)。灑水過(guò)程在育苗溫室內(nèi)，由自動(dòng)灑水系統(tǒng)來(lái)完成。灑水裝置的總體結(jié)構(gòu)方案示意圖如下。 1.導(dǎo)水接口 2.控制閥 3.水箱 4.導(dǎo)水管 5.灑水口圖14 灑水裝置 灑水裝置相對(duì)精度要求不是很高，但是種子的發(fā)芽濕度卻非常重要。利用控制閥調(diào)節(jié)水量來(lái)控制好土壤濕度。3.4.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)灑水裝置的控制系統(tǒng)與鋪土裝置相似。不過(guò)在實(shí)驗(yàn)中了解灑水對(duì)于

41、種子的發(fā)芽率影響不是很大，所以一般直接接水龍頭進(jìn)行送水。3.5 電源電路設(shè)計(jì)電源是整個(gè)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)，是至關(guān)重要的一部分，電源電路設(shè)計(jì)是否合理將決定著系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠、準(zhǔn)確。電源設(shè)計(jì)的原則為: （1）線寬輸入:適合比較寬的電源電壓范圍，以適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用，因此采用開(kāi)關(guān)電源; （2）為了減少交流電源的噪聲干擾，在交流輸入端加雙端LC濾波; （3）為了減少開(kāi)關(guān)電源噪聲對(duì)系統(tǒng)的影響，在直流電源進(jìn)入系統(tǒng)端均增加二型LC濾波電路; （4）為了防止現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的影響，開(kāi)關(guān)信號(hào)量均采用光電隔離電路，對(duì)其單獨(dú)供電; （5）模擬電源與數(shù)字電源分離，采用星型接法單點(diǎn)共地，在每種地中采用串聯(lián)接法。 圖15 供

42、電電源模塊結(jié)構(gòu)圖 電源系統(tǒng)采用兩路電源供電，A路:DC24V及DC12V、3A，主要為兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)供電和傳感器供電;B路為系統(tǒng)其它部分提供電源，包括單片機(jī)電源電壓等。 電源采用自行設(shè)計(jì)的電源，電路原理圖如圖所示，輸出電為士5V、輸出電流1.5A的穩(wěn)壓電源。它有電源變壓器，兩路橋式整流電路DD4、DS一DS，濾波電容CI、C3、C5、C7，防止自激電容CZ、C4、C6、和兩只固定式三端穩(wěn)壓器(7805、7005)組成。具體工作原理為:220V交流電通過(guò)電源變壓器變換成兩路交流低壓，再經(jīng)過(guò)橋式整流電路DlD4、DDS和濾波電容Cl、C3、C5、C7的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器LM78UM790

43、5的Vin和GND兩端形成一個(gè)并不十分穩(wěn)定的直流電壓，該電壓常常為市電電壓的波動(dòng)或負(fù)載的變化等原因而發(fā)生變化，所以該電壓再經(jīng)LM7805、LM7905的穩(wěn)壓和CZ、C4、C6、CS自激電容的濾波便在穩(wěn)壓電源輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。本電源由于采用了通用電集成電路模塊三態(tài)穩(wěn)壓器，具有體積小、成本低、性能好、工作可靠性使用簡(jiǎn)潔方便等特點(diǎn)。3.6 總硬件電路設(shè)計(jì)圖16 總硬件電路設(shè)計(jì)3.7 本章小結(jié)本章大致構(gòu)造了鋪土播種灑水等裝置的基本構(gòu)造，并對(duì)流水線各個(gè)組成裝置進(jìn)行了自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。對(duì)于鋪土和覆土，考慮到本身要求的精度要求不高，選用了直流電機(jī)控制線路，灑水裝置的原理與鋪土相類似

44、，不過(guò)灑水對(duì)于種子的發(fā)芽率影響不是很大一半直接采用接接水管.而對(duì)于精密播種部分則采用步進(jìn)電機(jī)采用氣吸盤式，振動(dòng)盤則采用獨(dú)立部分分開(kāi)設(shè)置，經(jīng)濟(jì)又適用。4 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)4.1 鋪土裝置 4.2 播種裝置4.2.1 播種的工作過(guò)程 4.2.2 吸種盤移動(dòng)及定位控制4.2.3 當(dāng)4.3 灑水裝置 工作時(shí)，當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到被輸送帶輸送到的秧盤后，向單片機(jī)發(fā)出中斷申請(qǐng)，單片機(jī)響應(yīng)中斷向?qū)?，水在壓力作用下從灑水口灑出。?dāng)秧盤離開(kāi)所需灑水位，光電傳感器檢測(cè)，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器表現(xiàn)的低電平使步進(jìn)電機(jī)停止，從而灑水停止。 由于電機(jī)在運(yùn)動(dòng)到停止這段過(guò)程要經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，所以在導(dǎo)水管管內(nèi)會(huì)積留一些水，這些水沒(méi)有作為

45、工作水源灑出從而導(dǎo)致浪費(fèi)。 4.4 本章小結(jié) 本章介紹了流水線的運(yùn)動(dòng)流程，對(duì)鋪土，播種，灑水各個(gè)裝置在光電傳感器，單片機(jī)等控制下實(shí)現(xiàn)理想自動(dòng)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了闡述。5 抗干擾措施5.1 硬件的抗干擾設(shè)計(jì)的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由于安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，與之相連的被控對(duì)象及待測(cè)參數(shù)往往遍布整個(gè)控制區(qū)域。這就使得各種強(qiáng)烈的干擾源直接或者間接地影響單片機(jī)系統(tǒng)的工作。系統(tǒng)工作的可靠性在很大程度上決定于系統(tǒng)的抗干擾性能，所以抗干擾問(wèn)題是必須要考慮的問(wèn)題。侵入單片機(jī)的干擾很多，一般都是以脈沖的形式進(jìn)入單片機(jī)，其主要來(lái)源有:空間干擾(場(chǎng)干擾)，通過(guò)電磁波輻射進(jìn)入系統(tǒng);過(guò)程信道干擾，干擾通過(guò)與主機(jī)相聯(lián)的前向信道、后向信道及與其它主

46、機(jī)的相互信道進(jìn)入;供電系統(tǒng)干擾。一般情況下空間干擾在強(qiáng)度遠(yuǎn)小于其它兩個(gè)渠道竄入的干擾，故單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)重點(diǎn)防止供電系統(tǒng)與過(guò)程信道的干擾?？垢蓴_措施主要包括硬件抗干擾措施和軟件抗干擾措施，本節(jié)先介紹硬件干擾措施。硬件抗干擾的具有“滅”“阻”“抗”三種基本原則，“滅”一清除干擾源;“阻”一破壞干擾的傳輸途徑;“抗”一提高電路的抗干擾能力。具體措施有:（1）采用集成電路塊單獨(dú)供電 單片機(jī)所需直流電壓采用三端集成穩(wěn)壓電路模塊提供。它可以把穩(wěn)壓器造成的故障分散，不至于穩(wěn)壓器造成的故障使整個(gè)系統(tǒng)遭到破壞。同時(shí)，它加大穩(wěn)壓器的散熱面積，有利于系統(tǒng)的散熱。除了要根據(jù)電流的大小，盡量加粗導(dǎo)體寬度外，在印刷電路板

47、上采取使電源線、地線的走向與資料傳遞方向一致，這樣將有助于增強(qiáng)抗噪聲能力，從而使系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠。（2）采用通道隔離技術(shù) 通常傳感器信號(hào)輸入單片機(jī)之前，要采取數(shù)字信道隔離措施，一般采用光電離合器來(lái)實(shí)現(xiàn)光電禍合一般放在前向信道的數(shù)字信道中，緊靠計(jì)算機(jī)的輸入。光電藕合器是把發(fā)光器件和光敏器件組裝在一起，通過(guò)光線實(shí)現(xiàn)禍合，構(gòu)成電一光一電的轉(zhuǎn)換器件。其工作原理是將電信號(hào)送入光電禍合器輸入端的發(fā)光器件時(shí)，發(fā)光器件將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，光信號(hào)經(jīng)光接收器件接收，并將其還原成電信號(hào)。由于其發(fā)光部分和受光部分不接觸，因此具有較高的絕緣電阻。被禍合的兩個(gè)部分可自成系統(tǒng)，不需“共地”，絕緣和隔離性很好，能夠避免輸

48、出端對(duì)輸入端可能產(chǎn)生的反饋和干擾;另外，光電禍合器的發(fā)光二極管是電流驅(qū)動(dòng)器件，動(dòng)態(tài)電阻很小，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)外的噪音干擾信號(hào)形成低阻抗電路，具有很強(qiáng)的抑制噪音干擾能力;光電藕合器作為開(kāi)關(guān)應(yīng)用時(shí)，具有耐用、可靠性高和速度快等特點(diǎn)。由于本控制系統(tǒng)中傳感器采集的信號(hào)是開(kāi)關(guān)信號(hào)，故采用光電隔。（3）接地措施 單片機(jī)信號(hào)的工作頻率都小于1MHz，布線和組件間的寄生電感影響不大，地線阻抗較小，而接地電路形成的環(huán)流對(duì)干擾影響較大，因而電路板上屏蔽線采用一點(diǎn)接地。地線合理布置的原則是地線阻抗盡量小，即接地面積盡可能大。若地線很細(xì)，接地電位會(huì)隨電流的變化而變化，致使微機(jī)的定時(shí)信號(hào)電平不穩(wěn)，抗噪性能變壞，造成干擾。因此應(yīng)

49、將接地線條加粗，使它能通過(guò)三倍于印刷電路板上的允許電流。在本系統(tǒng)中沒(méi)有模擬電路，只用數(shù)字電路。因而將接地電路做成死循環(huán)路，這樣可明顯地提高抗噪聲能力。原因是:一塊印刷電路板上有很到集成電路，尤其遇有耗電多的組件時(shí)，因受到線條粗細(xì)限制，地線產(chǎn)生電位差引起抗噪聲能力下降，若構(gòu)成死循環(huán)電路，則其差值減少。5.2 軟件的抗干擾 從軟件設(shè)計(jì)出發(fā)，提高系統(tǒng)的可靠性的措施也不可避免的。如在啟動(dòng)模擬輸入通道及啟動(dòng)A/D間適當(dāng)延時(shí)等。由于設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，大量的干擾源雖然不能造成硬件系統(tǒng)的損壞，但常常是控制系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。故系統(tǒng)的抗干擾不可能完全依靠硬件來(lái)解決，因此，軟件抗干擾也是極其重要的。要獲

50、得較好的抗干擾效果，有的用硬件電路十分復(fù)雜，如采用軟件抗干擾就十分簡(jiǎn)便。具體措施有: （1）指令冗余措施 CPU取指令過(guò)程先取操作碼，再取操作數(shù)。微機(jī)測(cè)試系統(tǒng)受干擾出現(xiàn)錯(cuò)誤生學(xué)位論文時(shí)，程序便脫離正常軌道亂飛。當(dāng)亂飛到某雙字節(jié)指令，若取指令時(shí)刻落在操作數(shù)上，誤將操作數(shù)當(dāng)作操作碼，程序可能出錯(cuò)。若亂飛到了三個(gè)字節(jié)指令，出現(xiàn)機(jī)率更大。在關(guān)鍵地方認(rèn)為插入一些單字節(jié)指令，或?qū)⒂行巫止?jié)指令重寫稱為指令冗余。通常是在雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令后插入兩個(gè)字節(jié)以上的NOP指令。這樣即使亂飛程序飛到操作數(shù)上，由于空操作指令NOP的存在，避免了后面的指令被當(dāng)作操作數(shù)執(zhí)行，程序自動(dòng)納入正軌。此外，在RET、RETI、

51、LCALL、LJMP、JC對(duì)系統(tǒng)流向起重要作用的指令之前插入兩條NOP指令，也可將亂飛程序納入正軌，確保這些重要指令的執(zhí)行。 （2）軟件陷阱的設(shè)計(jì) 攔截技術(shù)是指亂飛的程序引向指定位置，再進(jìn)行出錯(cuò)處理。通常用軟件陷阱來(lái)攔截亂飛的程序，因此先要合理設(shè)計(jì)陷阱，其次要將陷阱安排在適當(dāng)?shù)奈恢?。?dāng)亂飛程序進(jìn)入非程序區(qū)，冗余指令便不起作用，這時(shí)可通過(guò)軟件陷阱來(lái)攔截亂飛程序，將其引導(dǎo)指定位置，再進(jìn)行出錯(cuò)處理。軟件陷阱是指用來(lái)將捕獲的亂飛程序引導(dǎo)復(fù)位入口地址:創(chuàng)X刃H的指令。通常在EPROM中非程序區(qū)填入以下指令作為為軟件陷阱:NOPNOP LIMPo000H軟件陷阱一般安排在以下4種地方: 未使用的中斷向量區(qū):MCS一51單片機(jī)的中斷向量區(qū)為0003H加ZFH。 未使用的大片EPROM空間。對(duì)于未編程的EPROM空間，一般維持其現(xiàn)狀，即內(nèi)容為OFEH