無線式播種機監測軟件系統的設計

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1系統硬件設計

1．1下位機系統的設計

1．1．1溫濕度測試系統

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，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濕元件組成，并與A/D轉換器以及數字接口2－wire單芯片結合。

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上位機系統設計

1．2．1無線模塊的選擇

傳感器節點采用Zigbee射頻收發芯片CC2530，它是一款單芯片，也就是把負責解調無線通訊信號與51單片機內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(SoC)解決方案，集成了RF收發器、8051MCU、系統可編程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絡節點。

1．2．2單片機選型與電路

本系統選擇PIC16F877A單片機作為數據處理器件，它是美國Microchip公司生產的8位單片機產品。在上位機中，單片機與CC2530無線模塊進行數據通信，并對播種的溫濕度狀況、播種深度、播種粒數、拖拉機和播種機的轉速等數據進行處理，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參數信息，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系統軟件設計

軟件設計要完成的內容包括:檢測記錄播種管通過的種子粒數;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;顯示檢測的數據;計算播種機轉速和滑移率，建立通信網絡。

2．1無線數據傳輸流程圖

系統上電以后，由協調器設備建立網絡，播種參數傳感器設備加入網絡后，周期性地向協調設備發送傳感器測得數據，網絡啟動后，CC2530模塊需要在網絡允許加入后才可接收數據。

2．2傳感器節點流程圖

在掃描過程中發現協調器以后，允許其加入網絡，進行綁定，讀取由溫濕度傳感器、光電開關、超聲波傳感器及霍爾元件測得的數據，并且進行上位機與下位機C2530模塊的通信;然后數據進入單片機PIC16F877A進行處理，由CH240128進行適時顯示。

3結論

1)采用PIC16F877A單片機和無線模塊CC2530為核心控制單元，設計了播種質量檢測系統的無線數據傳輸系統，可適時采集播種數據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，溫濕度傳感器監測播種大氣環境，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，采用結構化程序設計方法，運用C語言進行編程。主程序通過調用子函數完成各種功能，從而實現網絡的建立、數據的發送、接收和顯示。

作者：趙繼成 郭業民 夏連明 單位：山東理工大學農業工程與食品科學學院 棗莊職業學院