基於雙核嵌入式控制器的播種機自動控制系統的製作方法

2023-06-06 03:11:11 2

專利名稱：基於雙核嵌入式控制器的播種機自動控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高精度的播種機自動控制系統，利用雙核嵌入式系統構成的自動控制系統。
背景技術：
播種機在國內已經基本實現機械化播種，機械化播種對提升播種效率有很大幫助。但是純機械化播種機的靈活程度低，不能準確反映當前播種狀況，無法對總體播種情況進行評估，也無法靈活改變播種株距和排肥量。目前國內播種機都是純機械化構造，不具備播種檢測性能，針對播種情況只能根據廠家給出的統計數據預測，很不方便也不精確。需要更改播種株距及排肥量時，只能通過人工換掉變速鏈輪實現，效率低下且很不方便。國外進口播種機雖然具備播種檢測功能，但是仍需要進行人工更換變速鏈輪實現變速，靈活性不足。

實用新型內容本實用新型為了解決純機械播種機在播種過程中無法實時檢測播種情況，沒有人機互動界面，無法靈活改變播種株距及排肥量的問題，而提出了一種基於雙核嵌入式控制器的播種機自動控制系統。本實用新型的基於雙核嵌入式控制器的播種機自動控制系統包括地輪光電碼盤、播種檢測器、雙核嵌入式控制器、排種器驅動控制器和排肥盒驅動控制器；地輪光電碼盤安裝在播種機地輪軸上，地輪光電碼盤的轉速信號輸出端與雙核嵌入式控制器的轉速信號輸入端連接，播種檢測器安裝在排種器出口處，播種檢測器的計數信號輸出端與雙核嵌入式控制器的計數信號輸入端連接；雙核嵌入式控制器的排種器驅動信號輸出端與排種器驅動控制器的輸入端連接，雙核嵌入式控制器的排肥盒驅動信號輸出端與排肥盒驅動控制器的輸入端連接。本實用新型通過信號採集和處理來控制播種機的運行。首先利用掛載在播種機地輪軸上的輪光電碼盤測算出播種機行走裡程及行進速度地輪是播種機上的支撐輪，在傳統的純機械化播種機中，地輪負擔著播種變速系統的動力傳輸功用。在本實用新型中，由於採用全電氣化設備，變速傳動系統被電機驅動取代，地輪不在承擔動力輸出功能，只起到支撐播種機本體的作用，由於其行走在壟溝中，與土壤接觸較充分，壓力較大，打滑情況相對小，所以將光電碼盤安裝在地輪軸上面，並配合一定的增速比，提高地輪轉速檢測精度。利用安裝在排種器出口處的光電不透明物體檢測傳感器記錄種子數目。本實用新型系統核心控制為ARM+FPGA雙核嵌入式系統，兩個處理器通過並行總線通信，完成控制任務。本實用新型人機互動界面位於控制手枘上，負責處理液晶顯示，鍵盤輸入，信號傳送接受，報警器驅動及狀態指示燈控制。

[0006]圖I是本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一結合圖I說明本實施方式，本實施方式包括地輪光電碼盤I、播種檢測器2、雙核嵌入式控制器3、排種器驅動控制器4和排肥盒驅動控制器5 ；地輪光電碼盤I安裝在播種機地輪軸上，地輪光電碼盤I用於測量地輪轉速，提高地輪轉速檢測精度，從而測算出播種機行走裡程及行進速度；播種檢測器2安裝在排種器出口處，播種檢測器2用於檢測記錄種子數目，播種檢測器2為光電不透明物體檢測傳感器，無論大豆還是玉米種子，均為不透明物體，這就為不 透明物體光電檢測傳感器檢測種子數目提供了可能性；地輪光電碼盤I的轉速信號輸出端與雙核嵌入式控制器3的轉速信號輸入端連接，播種檢測器2的計數信號輸出端與雙核嵌入式控制器3的計數信號輸入端連接；雙核嵌入式控制器3包括現場可編程門陣列FPGA和ARM處理器；現場可編程門陣列FPGA用於傳感器信號採集，並通過並行總線傳給ARM處理器信息；ARM處理器用於運算及任務調度工作以及發出驅動信號，兩個處理器通過並行總線通信，完成控制任務；其中FPGA現場可編程門陣列與ARM處理器採用並行總線連接，FPGA現場可編程門陣列的轉速信號輸入端即為雙核嵌入式控制器3的轉速信號輸入端，FPGA現場可編程門陣列的計數信號輸入端即為雙核嵌入式控制器3的計數信號輸入端；FPGA現場可編程門陣列的排種器驅動信號輸出端即為雙核嵌入式控制器3的排種器驅動信號輸出端，FPGA現場可編程門陣列的排肥盒驅動信號輸出端即為雙核嵌入式控制器3的排肥盒驅動信號輸出端。雙核嵌入式控制器3的排種器驅動信號輸出端與排種器驅動控制器4的輸入端連接，雙核嵌入式控制器3的排肥盒驅動信號輸出端與排肥盒驅動控制器5的輸入端連接；排種器驅動控制器4用於驅動排種器驅動電機，排肥盒驅動控制器5用於驅動排肥盒驅動電機。
具體實施方式
二 結合圖I說明本實施方式，本實施方式與上述具體實施方式
不同點在於還包括控制手柄，手柄包括控制鍵盤6和液晶顯示9，控制鍵盤6和液晶顯示9安裝控制手柄上，控制鍵盤6信號輸出端與雙核嵌入式控制器3的信號輸入端連接，液晶顯示9顯示信號輸入端與雙核嵌入式控制器3的顯示信號輸出端連接；控制手枘採用串行總線與雙核嵌入式控制器3連接，其人機互動界面位於控制手柄上，所述的控制手柄包括控制鍵盤6，控制鍵盤6用於將控制信息發送給雙核嵌入式控制器3 ;所述的控制手枘還包括液晶顯示9，用於顯示輸入的控制信息和雙核嵌入式控制器3的輸出信息；其它組成和連接方式與上述具體實施方式
相同。
具體實施方式
三結合圖I說明本實施方式，本實施方式與上述具體實施方式
不同點在於還包括步進電機過載檢測器7，步進電機過載檢測器7的信號採集端分別與排種器驅動電機和排肥盒驅動電機連接，步進電機過載檢測器7的信號輸出端與雙核嵌入式控制器3的過載信號輸入端連接，步進電機過載檢測器7用於檢測排種器驅動電機和排肥盒驅動電機上的過載電流和電壓，從而發送信號給雙核嵌入式控制器3。其它組成和連接方式與上述具體實施方式
相同。
具體實施方式
四結合圖I說明本實施方式，本實施方式與上述具體實施方式
不同點在於還包括報警器8，報警器8安裝在控制手柄上，報警器8的信號輸入端與雙核嵌入式控制器3的信號輸出端連接，用於顯示步進電機過載檢測器7發送給雙核嵌入式控制器3的過載信號。其它組成和連接方式與上述具體實施方式
相同。本實用新型內容不僅限於上述各實施方式的內容，其中一個或幾個具體實施方式
的組合同樣也可以實現實用新型的目的。播種作業開始前，由人工向控制手柄輸入播種株距、排肥量、種子類型信息。信息輸入確認後，基於雙核嵌入式控制器的播種機自動控制系統啟動。當拖拉機拖動播種機在田地中行進時，地輪轉動，安裝在地輪軸處的地輪光電碼盤I發出轉速信號。轉速信號傳入雙核嵌入式控制器3中的FPGA現場可編程門陣列做預處理，處理完成後通過總線傳入ARM處理器處理換算成播種機行進速度與行進裡程，換算完成的信息傳入FPGA現場可編程門陣列，FPGA現場可編程門陣列根據此信息發送驅動信號給播種電機與排肥電機，控制其隨動。安裝在排種器部位的播種檢測器2同時記錄播種個數。計數信號也被傳入FPGA現場可編程門陣列中做處理，同樣處理後的信號傳入ARM處理器中。處理後的傳感器信號在ARM處 理器中被換算成播種個數，與行進裡程和播種株距進行換算後，得出播種率。所得播種率與標準播種率比較後，得出當前播種狀態，並將此狀態反饋給FPGA現場可編程門陣列，FPGA現場可編程門陣列根據當前狀態控制液晶顯示9的工作模式及報警器的啟動與關閉。
權利要求1.基於雙核嵌入式控制器的播種機自動控制系統，其特徵在於它包括地輪光電碼盤(I)、播種檢測器(2)、雙核嵌入式控制器(3)、排種器驅動控制器(4)和排肥盒驅動控制器(5);地輪光電碼盤(I)安裝在播種機地輪軸上，地輪光電碼盤(I)的轉速信號輸出端與雙核嵌入式控制器(3)的轉速信號輸入端連接，播種檢測器(2)安裝在排種器出口處，播種檢測器(2)的計數信號輸出端與雙核嵌入式控制器(3)的計數信號輸入端連接；雙核嵌入式控制器(3)的排種器驅動信號輸出端與排種器驅動控制器(4)的輸入端連接，雙核嵌入式控制器(3)的排肥盒驅動信號輸出端與排肥盒驅動控制器(5)的輸入端連接。
2.根據權利要求I所述的基於雙核嵌入式控制器的播種機自動控制系統，其特徵在於雙核嵌入式控制器(3)包括FPGA現場可編程門陣列和ARM處理器；FPGA現場可編程門陣列與ARM處理器採用並行總線連接，FPGA現場可編程門陣列的轉速信號輸入端即為雙核嵌入式控制器(3)的轉速信號輸入端，FPGA現場可編程門陣列的計數信號輸入端即為雙核嵌入式控制器(3)的計數信號輸入端；FPGA現場可編程門陣列的排種器驅動信號輸出端即為雙核嵌入式控制器⑶的排種器驅動信號輸出端，FPGA現場可編程門陣列的排肥盒驅動信號輸出端即為雙核嵌入式控制器(3)的排肥盒驅動信號輸出端。
3.根據權利要求I或2所述的基於雙核嵌入式控制器的播種機自動控制系統，其特徵在於播種檢測器(2)為光電不透明物體檢測傳感器。
4.根據權利要求3所述的基於雙核嵌入式控制器的播種機自動控制系統，其特徵在於它 還包括控制手柄，手柄包括控制鍵盤(6)和液晶顯示(9)，控制鍵盤(6)和液晶顯示(9)安裝控制手柄上，控制鍵盤(6)信號輸出端與雙核嵌入式控制器(3)的信號輸入端連接，液晶顯示(9)顯示信號輸入端與雙核嵌入式控制器(3)的顯示信號輸出端連接。
5.根據權利要求1、2或4所述的基於雙核嵌入式控制器的播種機自動控制系統，其特徵在於還包括步進電機過載檢測器(7)，步進電機過載檢測器(7)的信號採集端分別與排種器驅動電機和排肥盒驅動電機連接，步進電機過載檢測器(7)的信號輸出端與雙核嵌入式控制器(3)的過載信號輸入端連接。
6.根據權利要求5所述的基於雙核嵌入式控制器的播種機自動控制系統，其特徵在於還包括報警器(8)，報警器(8)安裝在控制手柄上，報警器(8)的信號輸入端與雙核嵌入式控制器(3)的信號輸出端連接。
專利摘要基於雙核嵌入式控制器的播種機自動控制系統。它涉及高精度的播種機自動控制系統，它解決了純機械播種機在播種過程中無法實時檢測播種情況，沒有人機互動界面，無法靈活改變播種株距及排肥量的問題。地輪光電碼盤安裝在播種機地輪軸上，地輪光電碼盤的轉速信號輸出端連雙核嵌入式控制器的轉速信號輸入端，播種檢測器安裝在排種器出口處，播種檢測器的計數信號輸出端連雙核嵌入式控制器的計數信號輸入端；雙核嵌入式控制器的排種器驅動信號輸出端連排種器驅動控制器的輸入端，雙核嵌入式控制器的排肥盒驅動信號輸出端連排肥盒驅動控制器的輸入端。本實用新型通過信號採集和處理來控制播種機的運行，適用於各種機械播種機的使用。
文檔編號A01C7/20GK202759769SQ20122041990
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月23日 優先權日2012年8月23日
發明者沈中山, 邵忠喜, 胡金星, 饒俊, 史華, 富宏亞 申請人:黑龍江省海輪王農機製造有限公司