浅谈精密播种智能监视仪张良[摘要]应用单片机技术,研制出一种精密播种机智能监测仪,该仪器与大型宽幅精密播种机配套使用,可实现播种作业的全过程监测。当播种机发生漏播时仪器发出声音警报并有屏幕提示漏播行,同时可为播种作业提供实时的作业指导。[关键词]精密播种监测仪单片机:TP2文献标识码:A:1671-7597(2009)1110035-01近几年,随着我国农业生产水平的不断提高,精密播种技术因其具有高产、节省种肥等优点,得到了推广和普及。由于耕播机在播种作业时有播种过程全封闭的特点,所以仅凭人的视听无法直接监视其作业质量,如在播种作业时发生机械传动故障,种箱排空、导种筒堵塞等现象均会造成漏播。针对以上问题我们应用单片机技术研制出一种智能播种机监视仪。研制成功了精密播种机智能监测仪,并且实现了播种作业全过程监测。该种监视仪具有监视准确可靠,可监视多种播种农作物,硬件电路结构简单的特点,同时还具有监视传感器自检功能和停播不报警功能。一、硬件电路及工作原理本系统的硬件电路的组成部分为:单片机系统、播种监视传感器、多路双向模拟转换开关、监视传感器光源驱动电路。下面以12行耕播机为例针对系统硬件电路各部分予以介绍。(一)监视传感器电路设计由于12行耕播机每个播行具有2个苗带,为了保证监视的准确性,对这2个苗带均需进行监视,因此本系统需要监视传感器24只。种子播种过程如下:种子由种箱进入排种器,再进入排种轮内排种窝眼,排种轮在传动机构带动下转动。当转动到一定位置后,种子在重力作用下,沿导种筒滑下,播入地里完成播种过程。因种子在导种筒中滑落时会发生弹跳现象,故种子会在导种筒内较大空间范围内落,这就给播种监视带了一定的难度。在此我们选用外径为Φ10mm的金属封装硫化隔光敏电阻作检测元件。由光敏电阻做检测元件组成的播种监视传感器电路如图2所示。光敏电阻RG和电阻R2、R3、R4组成惠斯登电桥电路,这样可以提高光敏电阻检测灵敏度。(二)单片机本系统选用ATMEL公司高性能低价格的AT89C2051单片机,该单片机片具有2k字节的FLASH程序存储器,其1000次的擦写次数便于程序的修改,其内总线结构拥有很强的抗电磁干扰能力。其单片机内部硬件资源如下:15根I/O口线;1个模拟电压比较器;2个16位定时器;5个中断源;2kFLASHROM和128字节RAM。其指令系统和MCS-51的指令系统完全兼容。(三)播种监视信号的采集本系统中有监视传感器24只,用来对播种状态进行监视,这24路监视信号需送入到单片机中,再由单片机对播种状态进行检查处理,并且还需满足实时性的要求。因此监视信号的采集接口电路是这个设计的难点。如采用单片机的I/O口线直接输入不能满足实时性要求,而采用扩展中断控制器接口芯片如8259A,又会使硬件电路过于复杂,成本增加。经反复试验,我们选十六选一双向模拟开关CD4067做为信号采集接口芯片,可满足多路开量的采集和对实时性的要求。传感器的信号输出线直接和双向模拟开关的输入端相连,模拟开关的公共输出端和单片机的计数器T0输入端相连,T0设定为重装初值方式,定时器初值设定为TH←0=0FFH,TL←0=0FFH并且开放中断,T0计数方式则选用下降沿触发。(四)监视传感器自检电路由于播种监视传感器的数量较多,并且安装位置分散,故障率相对较高。为了迅速判明故障,本系统设有开机传感器自检功能。自检原理如下:由单片机的P3.7口线来控制和监视传感器配套的LED发光管的亮灭,当其正常工作时P3.7输出低电平,该电平信号经U1:A反相驱动后令U1:B～U1:D导通,因此二极管VD1～VD24正常发光,当传感器自检时P3.7口发出的24个周期20ms占空比为50%的方波信号,此信号的高电平使发光二极管熄灭24次,即发光管闪烁24次,在发光管闪烁的同时,单片机控制双向模拟开关由1～24通道顺序接通,双向模拟开关与某个通道的传感器接通时,单片机判断P3.4口线即T0计数输入端的状态,如果该口线也能产生一个负向跳变的方波信号就说明该传感器完好,否则表明传感器具有故障。图3中各个元件作用如下:ULN2003是反压30V驱动电流500mA的达林顿管,因为需驱动24只Φ10额定电流为30mA的红色高亮发光管,所以采用3路ULN2003并联的方式驱动,用以满足驱动的功率要求。(五)多种作物监视如今耕播机播种的作物种类不断增多,...