基于LPC控制器的農機深松測控終端的設計

摘 要：通過紅外測距與角度傳感對農機深松鏟旋轉角度和作業深淺進行測量、數據處理和控制，并實時顯示結果，記錄作業過程。從綜合性能與可靠性方面，對LPC控制器進行選型，結合紅外測量技術與線性角度轉換技術，通過控制器對電信號偵測轉換，并動態實時顯示與記錄作業結果，同時控制器內部算法根據作業運行過程不同測量結果，分析并警示處理鏟旋轉角度和作業深淺異常的問題。

關鍵詞：深松鏟;控制器;作業深淺;測距角度

中圖分類號：S222??????? 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.07.025

0 引言

近年，農用深松機械向高精度與高速率轉型，作業在不同土質時易出現深松的深度不一致，影響了作物的扎根與施澆。因此，深松機作業的過程控制不能忽略[1]。人工進行深松，耗費大量人力[2]。現種植方式要求在大面積生產條件下加快生產種植速度，如小麥對深松土壤的要求[3]，所以深松監控應用能保證土壤均勻，保證作物種植前期無差[4]。

本文通過控制器將傳感測量結果，內部計算轉換，通過算法動態測控，采用實時記錄顯示達到在線監測目的。

1 系統框架設計

系統由多模組構成：LPC控制、傳感器模塊、信號調理模塊、顯示模塊、電源模塊、TF模塊。

終端運行流程：控制器初始化內部FLASH與外置各類交互，獲取調理完成信號，計算轉化值與誤差，比對當前土壤深淺均值，保存有效作業結果，啟動SDIO封存結果至TF卡，等待控制器周期輪詢，并通過顯示模塊進行實時展示，電源模塊為多模塊提供儲備轉換電路工作。

2 硬件設計

控制器是終端的計算測量的內核，與多模塊交互結果，選NXP系列控制器LPC21xx，512KB flash，高低溫可靠性強[5]。功能與穩定性滿足終端要求。

傳感器模塊的信號調理，保證測量結果的準確性，LM324的1.2 M帶寬速率保證低頻信號通路與低輸入內阻確保傳輸。

測距與角度傳感器DYP-A01，帶溫補盲區小數模信號并行輸出，測角度分辨高，測距更遠，圖為DYP-A01接口電路。

3 軟件設計

IAR軟件開發控制器的業務代碼，控制器對外圍的設置，如顯示模塊的頁面設置，接著進行信號調理結果獲取，計算期望與測量誤差范圍，反饋控制量，數據合理暫存等待調用，實時顯示作業深度曲線與角度超限預警，完成一次流程，重回信號調取，以上為終端的軟件整體過程控制。

4 結論

本文設計了一種基于LPC控制器的農機深松測控終端。以高穩定性控制器為終端交互核心，采用帶溫補盲區小傳感器，并對信號進行調理轉換，保證準確傳輸性，內部算法處理突發預警超限，采用并行運行任務完成高時效功能，實時顯示并記錄存儲深松結果，解決深松不準、深松反饋調節等問題。

參考文獻：

[1] 蔣朝輝.GPS定位系統在農機深松中的應用[J].河北農機，2016（S1）：107-108.

[2] 胡靜濤，高雷，白曉平，等.農業機械自動導航技術研究進展[J].農業工程學報，2015，31（10）：1-10.

[3] 鄭侃，何進，李洪文，等.中國北方地區深松對小麥玉米產量影響的Meta分析[J].農業工程學報，2015，31（22）：7-15.

[4] 趙金. 玉米免耕深松全層施肥精量播種機的研究[D].保定：河北農業大學，2012.

[5] 董慧，楊景常，范鈞.基于ARM7LPC21XX微控制器的高精度標準溫度發生器[J].西華大學學報（自然科學版），2009，28（2）：17-20.

作者簡介：石李凱（1997-），安徽安慶人，在讀本科，研究方向：信息科學與技術。