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基于多超声波传感器的植苗点智能检测技术研究

作　者: 郭晓霞
导　师: 俞国胜
学　校: 北京林业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 植树钻孔机超声波传感器单片机控制系统超声回波信号采集
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文在通过对超声波声学性质分析的基础上,结合本研究的需求确定了超声波传感器类型。通过试验实际验证了石块与七壤返回的回波信号的有较大的差异,尤其是回波信号的峰峰值差异最为显著,可作为检测地表物质的依据。在上述理论和实验的研究基础上,参照本课题的研究对象双钻深栽造林钻孔机的工作要求,基于STC12C5A60S2单片机设计了一套自动检测电路系统,该系统包括多超声波传感器模块、超声波控制板模块、主控制板模块。超声波传感器模块发射与返回超声脉冲,超声波控制板计算距离值与回波信号值,通过RS-485通信协议,超声波控制板将距离值与回波信号值发送给主控板,主控板根据传感器检测到的数据与判定规则,可以综合判定某地表可否进行钻孔植树。本文的研究旨在将先进的超声波检测技术以及多传感器融合技术应用在双钻深栽造林钻孔机上,对造林地表物质进行检测,以实现地表能否植树的智能判断,以期提高造林机械的智能化、自动化水平,降低选择式植树钻孔机钻头的损耗。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 引言  9-19
  1.1 国内外植树机的发展现状  9-13
    1.1.1 国内植树机的发展现状  9-11
    1.1.2 国外植树机的发展现状  11-13
  1.2 超声波检测技术的发展现状  13-16
    1.2.1 超声波检测技术在农林业领域的应用  13-15
    1.2.2 超声波检测技术在工业及生活领域的应用  15-16
  1.3 本文研究内容、方法  16-19
    1.3.1 研究内容  16-17
    1.3.2 研究方法  17-19
2 超声波检测基础理论  19-27
  2.1 超声波的基础概念  19-21
    2.1.1 超声波的定义  19
    2.1.2 超声波的波形分类  19-21
  2.2 超声波的声学性质  21-24
    2.2.1 超声波传播速度  21-22
    2.2.2 超声波的反射、透射与衰减  22-24
  2.3 超声波传感器的选型  24-26
  2.4 本章小结  26-27
3 基于单超声波传感器的试验研究  27-45
  3.1 试验材料及装置简介  27-29
    3.1.1 试验装置简介  27-28
    3.1.2 试验材料介绍  28-29
  3.2 超声波驱动模块硬件电路的设计  29-32
    3.2.1 超声波驱动模块整体设计方案  29-30
    3.2.2 超声波驱动模块单片机电路  30-31
    3.2.3 超声波驱动模块显示电路  31-32
    3.2.4 超声波驱动模块接口电路  32
  3.3 超声波驱动模块的软件设计与实现  32-35
    3.3.1 超声波驱动模块主程序设计  32-33
    3.3.2 超声波驱动模块测距程序  33-34
    3 3.3 超声波驱动模块AD采集程序  34-35
  3.4 实验数据及结论分析  35-43
    3.4.1 实验数据  35-41
    3.4.2 实验分析及结论  41-43
  3.5 本章小结  43-45
4 基于多超声波传感器检测系统的硬件设计  45-55
  4.1 整体设计方案  45-47
    4.1.1 双钻深栽造林钻孔机简介  45-46
    4.1.2 硬件电路整体设计方案  46-47
  4.2 主控板硬件电路设计  47-51
    4.2.1 主控板单片机电路  47
    4.2.2 主控板显示及按键电路  47-49
    4.2.3 主控板电源及接口电路  49-51
  4.3 超声波控制板硬件电路设计  51-52
    4.3.1 超声波控制板单片机电路  51-52
    4.3.2 超声波控制板接口电路  52
  4.4 本章小结  52-55
5 基于多超声波传感器检测系统的软件设计  55-63
  5.1 多超声波检测系统软件程序整体方案  55
  5.2 主控板的相关软件设计  55-59
    5.2.1 主控板主程序设计  55-56
    5.2.2 主控板按键程序设计  56
    5.2.3 主控板页面程序设计  56-58
    5.2.4 主控板通讯程序设计  58-59
  5.3 超声波控制板相关软件设计  59-61
    5.3.1 超声波控制板主程序设计  59-60
    5.3.2 超声波控制板测距程序设计  60-61
    5.3.3 超声波控制板AD采集程序设计  61
    5.3.4 超声波控制板通讯程序设计  61
  5.4 本章小结  61-63
6 系统安装与实地测试  63-67
  6.1 系统安装  63
  6.2 实地测试  63-65
  6.3 本章小结  65-67
7 结论与建议  67-69
  7.1 本文的主要结论  67-68
  7.2 创新点  68
  7.3 建议与不足  68-69
参考文献  69-73
附录A 主控板电路原理图与PCB图  73-75
附录B 超声波控制板电路原理图与PCB图  75-77
个人简介  77-79
导师简介  79-81
获得成果目录  81-83
致谢  83

基于多超声波传感器的植苗点智能检测技术研究

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