專利名稱：基于雙核嵌入式控制器的播種機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高精度的播種機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，利用雙核嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成的自動(dòng)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
播種機(jī)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化播種，機(jī)械化播種對(duì)提升播種效率有很大幫助。但是純機(jī)械化播種機(jī)的靈活程度低，不能準(zhǔn)確反映當(dāng)前播種狀況，無(wú)法對(duì)總體播種情況進(jìn)行評(píng)估，也無(wú)法靈活改變播種株距和排肥量。目前國(guó)內(nèi)播種機(jī)都是純機(jī)械化構(gòu)造，不具備播種檢測(cè)性能，針對(duì)播種情況只能根據(jù)廠家給出的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，很不方便也不精確。需要更改播種株距及排肥量時(shí)，只能通過(guò)人工換掉變速鏈輪實(shí)現(xiàn)，效率低下且很不方便。國(guó)外進(jìn)口播種機(jī)雖然具備播種檢測(cè)功能，但是仍需要進(jìn)行人工更換變速鏈輪實(shí)現(xiàn)變速，靈活性不足。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決純機(jī)械播種機(jī)在播種過(guò)程中無(wú)法實(shí)時(shí)檢測(cè)播種情況，沒(méi)有人機(jī)交互界面，無(wú)法靈活改變播種株距及排肥量的問(wèn)題，而提出了一種基于雙核嵌入式控制器的播種機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型的基于雙核嵌入式控制器的播種機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)包括地輪光電碼盤、播種檢測(cè)器、雙核嵌入式控制器、排種器驅(qū)動(dòng)控制器和排肥盒驅(qū)動(dòng)控制器；地輪光電碼盤安裝在播種機(jī)地輪軸上，地輪光電碼盤的轉(zhuǎn)速信號(hào)輸出端與雙核嵌入式控制器的轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入端連接，播種檢測(cè)器安裝在排種器出口處，播種檢測(cè)器的計(jì)數(shù)信號(hào)輸出端與雙核嵌入式控制器的計(jì)數(shù)信號(hào)輸入端連接；雙核嵌入式控制器的排種器驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與排種器驅(qū)動(dòng)控制器的輸入端連接，雙核嵌入式控制器的排肥盒驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與排肥盒驅(qū)動(dòng)控制器的輸入端連接。本實(shí)用新型通過(guò)信號(hào)采集和處理來(lái)控制播種機(jī)的運(yùn)行。首先利用掛載在播種機(jī)地輪軸上的輪光電碼盤測(cè)算出播種機(jī)行走里程及行進(jìn)速度地輪是播種機(jī)上的支撐輪，在傳統(tǒng)的純機(jī)械化播種機(jī)中，地輪負(fù)擔(dān)著播種變速系統(tǒng)的動(dòng)力傳輸功用。在本實(shí)用新型中，由于采用全電氣化設(shè)備，變速傳動(dòng)系統(tǒng)被電機(jī)驅(qū)動(dòng)取代，地輪不在承擔(dān)動(dòng)力輸出功能，只起到支撐播種機(jī)本體的作用，由于其行走在壟溝中，與土壤接觸較充分，壓力較大，打滑情況相對(duì)小，所以將光電碼盤安裝在地輪軸上面，并配合一定的增速比，提高地輪轉(zhuǎn)速檢測(cè)精度。利用安裝在排種器出口處的光電不透明物體檢測(cè)傳感器記錄種子數(shù)目。本實(shí)用新型系統(tǒng)核心控制為ARM+FPGA雙核嵌入式系統(tǒng)，兩個(gè)處理器通過(guò)并行總線通信，完成控制任務(wù)。本實(shí)用新型人機(jī)交互界面位于控制手枘上，負(fù)責(zé)處理液晶顯示，鍵盤輸入，信號(hào)傳送接受，報(bào)警器驅(qū)動(dòng)及狀態(tài)指示燈控制。

[0006]圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖I說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括地輪光電碼盤I、播種檢測(cè)器2、雙核嵌入式控制器3、排種器驅(qū)動(dòng)控制器4和排肥盒驅(qū)動(dòng)控制器5 ；地輪光電碼盤I安裝在播種機(jī)地輪軸上，地輪光電碼盤I用于測(cè)量地輪轉(zhuǎn)速，提高地輪轉(zhuǎn)速檢測(cè)精度，從而測(cè)算出播種機(jī)行走里程及行進(jìn)速度；播種檢測(cè)器2安裝在排種器出口處，播種檢測(cè)器2用于檢測(cè)記錄種子數(shù)目，播種檢測(cè)器2為光電不透明物體檢測(cè)傳感器，無(wú)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(cè)傳感器檢測(cè)種子數(shù)目提供了可能性；地輪光電碼盤I的轉(zhuǎn)速信號(hào)輸出端與雙核嵌入式控制器3的轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入端連接，播種檢測(cè)器2的計(jì)數(shù)信號(hào)輸出端與雙核嵌入式控制器3的計(jì)數(shù)信號(hào)輸入端連接；雙核嵌入式控制器3包括現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA和ARM處理器；現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA用于傳感器信號(hào)采集，并通過(guò)并行總線傳給ARM處理器信息；ARM處理器用于運(yùn)算及任務(wù)調(diào)度工作以及發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，兩個(gè)處理器通過(guò)并行總線通信，完成控制任務(wù)；其中FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列與ARM處理器采用并行總線連接，F(xiàn)PGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入端即為雙核嵌入式控制器3的轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入端，F(xiàn)PGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的計(jì)數(shù)信號(hào)輸入端即為雙核嵌入式控制器3的計(jì)數(shù)信號(hào)輸入端；FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的排種器驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端即為雙核嵌入式控制器3的排種器驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端，F(xiàn)PGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的排肥盒驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端即為雙核嵌入式控制器3的排肥盒驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端。雙核嵌入式控制器3的排種器驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與排種器驅(qū)動(dòng)控制器4的輸入端連接，雙核嵌入式控制器3的排肥盒驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與排肥盒驅(qū)動(dòng)控制器5的輸入端連接；排種器驅(qū)動(dòng)控制器4用于驅(qū)動(dòng)排種器驅(qū)動(dòng)電機(jī)，排肥盒驅(qū)動(dòng)控制器5用于驅(qū)動(dòng)排肥盒驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖I說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與上述具體實(shí)施方式
不同點(diǎn)在于還包括控制手柄，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(hào)輸出端與雙核嵌入式控制器3的信號(hào)輸入端連接，液晶顯示9顯示信號(hào)輸入端與雙核嵌入式控制器3的顯示信號(hào)輸出端連接；控制手枘采用串行總線與雙核嵌入式控制器3連接，其人機(jī)交互界面位于控制手柄上，所述的控制手柄包括控制鍵盤6，控制鍵盤6用于將控制信息發(fā)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，用于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(shí)施方式
相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖I說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與上述具體實(shí)施方式
不同點(diǎn)在于還包括步進(jìn)電機(jī)過(guò)載檢測(cè)器7，步進(jìn)電機(jī)過(guò)載檢測(cè)器7的信號(hào)采集端分別與排種器驅(qū)動(dòng)電機(jī)和排肥盒驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，步進(jìn)電機(jī)過(guò)載檢測(cè)器7的信號(hào)輸出端與雙核嵌入式控制器3的過(guò)載信號(hào)輸入端連接，步進(jìn)電機(jī)過(guò)載檢測(cè)器7用于檢測(cè)排種器驅(qū)動(dòng)電機(jī)和排肥盒驅(qū)動(dòng)電機(jī)上的過(guò)載電流和電壓，從而發(fā)送信號(hào)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(shí)施方式
相同。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖I說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與上述具體實(shí)施方式
不同點(diǎn)在于還包括報(bào)警器8，報(bào)警器8安裝在控制手柄上，報(bào)警器8的信號(hào)輸入端與雙核嵌入式控制器3的信號(hào)輸出端連接，用于顯示步進(jìn)電機(jī)過(guò)載檢測(cè)器7發(fā)送給雙核嵌入式控制器3的過(guò)載信號(hào)。其它組成和連接方式與上述具體實(shí)施方式
相同。本實(shí)用新型內(nèi)容不僅限于上述各實(shí)施方式的內(nèi)容，其中一個(gè)或幾個(gè)具體實(shí)施方式
的組合同樣也可以實(shí)現(xiàn)實(shí)用新型的目的。播種作業(yè)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(rèn)后，基于雙核嵌入式控制器的播種機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)啟動(dòng)。當(dāng)拖拉機(jī)拖動(dòng)播種機(jī)在田地中行進(jìn)時(shí)，地輪轉(zhuǎn)動(dòng)，安裝在地輪軸處的地輪光電碼盤I發(fā)出轉(zhuǎn)速信號(hào)。轉(zhuǎn)速信號(hào)傳入雙核嵌入式控制器3中的FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列做預(yù)處理，處理完成后通過(guò)總線傳入ARM處理器處理?yè)Q算成播種機(jī)行進(jìn)速度與行進(jìn)里程，換算完成的信息傳入FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，F(xiàn)PGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列根據(jù)此信息發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)給播種電機(jī)與排肥電機(jī)，控制其隨動(dòng)。安裝在排種器部位的播種檢測(cè)器2同時(shí)記錄播種個(gè)數(shù)。計(jì)數(shù)信號(hào)也被傳入FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列中做處理，同樣處理后的信號(hào)傳入ARM處理器中。處理后的傳感器信號(hào)在ARM處 理器中被換算成播種個(gè)數(shù)，與行進(jìn)里程和播種株距進(jìn)行換算后，得出播種率。所得播種率與標(biāo)準(zhǔn)播種率比較后，得出當(dāng)前播種狀態(tài)，并將此狀態(tài)反饋給FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，F(xiàn)PGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)控制液晶顯示9的工作模式及報(bào)警器的啟動(dòng)與關(guān)閉。
權(quán)利要求1.基于雙核嵌入式控制器的播種機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于它包括地輪光電碼盤(I)、播種檢測(cè)器(2)、雙核嵌入式控制器(3)、排種器驅(qū)動(dòng)控制器(4)和排肥盒驅(qū)動(dòng)控制器(5);地輪光電碼盤(I)安裝在播種機(jī)地輪軸上，地輪光電碼盤(I)的轉(zhuǎn)速信號(hào)輸出端與雙核嵌入式控制器(3)的轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入端連接，播種檢測(cè)器(2)安裝在排種器出口處，播種檢測(cè)器(2)的計(jì)數(shù)信號(hào)輸出端與雙核嵌入式控制器(3)的計(jì)數(shù)信號(hào)輸入端連接；雙核嵌入式控制器(3)的排種器驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與排種器驅(qū)動(dòng)控制器(4)的輸入端連接，雙核嵌入式控制器(3)的排肥盒驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與排肥盒驅(qū)動(dòng)控制器(5)的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于雙核嵌入式控制器的播種機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于雙核嵌入式控制器(3)包括FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列和ARM處理器；FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列與ARM處理器采用并行總線連接，F(xiàn)PGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入端即為雙核嵌入式控制器(3)的轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入端，F(xiàn)PGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的計(jì)數(shù)信號(hào)輸入端即為雙核嵌入式控制器(3)的計(jì)數(shù)信號(hào)輸入端；FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的排種器驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端即為雙核嵌入式控制器⑶的排種器驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端，F(xiàn)PGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的排肥盒驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端即為雙核嵌入式控制器(3)的排肥盒驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于雙核嵌入式控制器的播種機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于播種檢測(cè)器(2)為光電不透明物體檢測(cè)傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于雙核嵌入式控制器的播種機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于它 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(hào)輸出端與雙核嵌入式控制器(3)的信號(hào)輸入端連接，液晶顯示(9)顯示信號(hào)輸入端與雙核嵌入式控制器(3)的顯示信號(hào)輸出端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的基于雙核嵌入式控制器的播種機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于還包括步進(jìn)電機(jī)過(guò)載檢測(cè)器(7)，步進(jìn)電機(jī)過(guò)載檢測(cè)器(7)的信號(hào)采集端分別與排種器驅(qū)動(dòng)電機(jī)和排肥盒驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，步進(jìn)電機(jī)過(guò)載檢測(cè)器(7)的信號(hào)輸出端與雙核嵌入式控制器(3)的過(guò)載信號(hào)輸入端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于雙核嵌入式控制器的播種機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于還包括報(bào)警器(8)，報(bào)警器(8)安裝在控制手柄上，報(bào)警器(8)的信號(hào)輸入端與雙核嵌入式控制器(3)的信號(hào)輸出端連接。
專利摘要基于雙核嵌入式控制器的播種機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。它涉及高精度的播種機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，它解決了純機(jī)械播種機(jī)在播種過(guò)程中無(wú)法實(shí)時(shí)檢測(cè)播種情況，沒(méi)有人機(jī)交互界面，無(wú)法靈活改變播種株距及排肥量的問(wèn)題。地輪光電碼盤安裝在播種機(jī)地輪軸上，地輪光電碼盤的轉(zhuǎn)速信號(hào)輸出端連雙核嵌入式控制器的轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入端，播種檢測(cè)器安裝在排種器出口處，播種檢測(cè)器的計(jì)數(shù)信號(hào)輸出端連雙核嵌入式控制器的計(jì)數(shù)信號(hào)輸入端；雙核嵌入式控制器的排種器驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端連排種器驅(qū)動(dòng)控制器的輸入端，雙核嵌入式控制器的排肥盒驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端連排肥盒驅(qū)動(dòng)控制器的輸入端。本實(shí)用新型通過(guò)信號(hào)采集和處理來(lái)控制播種機(jī)的運(yùn)行，適用于各種機(jī)械播種機(jī)的使用。
文檔編號(hào)A01C7/20GK202759769SQ20122041990
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月23日
發(fā)明者沈中山, 邵忠喜, 胡金星, 饒俊, 史華, 富宏亞 申請(qǐng)人:黑龍江省海輪王農(nóng)機(jī)制造有限公司