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果园自动喷雾控制系统研究

作　者: 杨娜
导　师: 陈军
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 农业电气化与自动化
关键词: 单片机 红外传感器 喷雾 调控系统 喷雾均匀性
分类号: S491
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随着我国水果出口量的增加,市场对水果质量的要求越来越苛刻,而农药的利用率是保证水果质量的必要因素。但是目前,我国喷药机械技术落后,劳动强度大,农药利用率低,环境污染严重,尤其是山区的果园,需要手动喷洒农药,不仅造成了农药的严重浪费,而且还严重危害了喷洒者的身体健康。与世界其他发达国家相比,我国农药喷洒技术落后了几十年。因此,有必要对果园喷雾系统做出研究。本文旨在设计一种果园自动喷雾控制系统,在果园作业时,能够根据果树的空间位置调节喷杆的高低,根据果树的地理位置控制喷嘴的开关。从而降低劳动强度,提高农药利用率,减少环境污染。本研究主要是对系统的信号识别模块、控制模块、喷杆摆动模块进行了设计:(1)信号采集模块采用红外传感器采集果树空间位置与地理位置信息,控制模块以单片机为控制核心,调控模块采用机械与液压相结合的控制模式,由单片机控制液压缸的动作以及机械部分电机的启动工作,从而对喷杆的位置进行调节;(2)硬件系统由单片机及其外围电路组成,包括信号采集模块、电机驱动模块、调控模块、喷雾模块,完成了对果树信息的接收、处理和执行;(3)软件控制系统采用C语言进行程序的编译,主要包括主程序、信号采集程序、调控程序、电机驱动程序、喷雾程序;(4)利用设计好的喷雾小车进行喷雾均匀性实验。实验采用空间和平面的方法并借助MATLAB和Excel分别对喷雾均匀性进行了测试和分析,结果充分验证了系统的可行性。本文设计的果园自动喷雾系统,通过试验到达了预期的要求。当检测到果树时系统将自动调节喷杆的高度以及喷嘴的开关,为自动喷雾控制系统的改进和研制提供了理论依据。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-14
  1.1 选题的目的及意义  10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 国外发展情况  11-12
    1.2.2 国内研究状况  12-13
  1.3 研究内容及技术路线  13
  1.4 本章小结  13-14
第二章 自动喷雾系统总体设计  14-21
  2.1 设计思路  14
  2.2 果树信息检测装置的选择  14-15
    2.2.1 超声波传感器  14
    2.2.2 激光传感器  14
    2.2.3 红外传感器  14-15
  2.3 执行机构的选择  15-17
    2.3.1 喷杆机构  15-16
    2.3.2 调控机构  16-17
  2.4 药液喷射装置选择  17-18
    2.4.1 泵  17
    2.4.2 药箱  17-18
  2.5 控制器的选择  18-19
  2.6 系统方案构成  19
  2.7 本章小结  19-21
第三章 系统机械部分设计  21-27
  3.1 机械部分总体设计  21-22
  3.2 机械部分参数设计  22-25
  3.3 机械部分参数的确定  25-26
  3.4 喷杆摆动角度计算  26
  3.5 本章小结  26-27
第四章 自动喷雾系统硬件电路设计  27-34
  4.1 AT89S52 电源电路设计  27-28
  4.2 微控制器的最小系统  28-29
  4.3 A/D 转化电路  29-30
  4.4 电机驱动电路  30
  4.5 果树信息识别电路  30-31
  4.6 调控电路  31-32
  4.7 喷雾电路  32-33
  4.8 本章小结  33-34
第五章 系统软件系统设计  34-40
  5.1 软件系统构成  34
  5.2 系统模块设计  34-39
    5.2.1 主程序模块  34-35
    5.2.2 识别模块  35-37
    5.2.3 调控模块  37
    5.2.4 喷雾模块  37-38
    5.2.5 电机控制模块  38-39
  5.3 本章小结  39-40
第六章 试验及结果分析  40-48
  6.1 实验材料与方法  40-41
    6.1.1 实验装置  40
    6.1.2 实验材料  40-41
    6.1.3 试验方法  41
  6.2 仿真与靶标位置标定  41-44
    6.2.1 喷嘴喷洒路径仿真  41
    6.2.2 喷嘴喷雾量分析  41-42
    6.2.3 靶标位置  42-44
  6.3 空间实验与数据分析  44-46
  6.4 平面试验及数据分析  46-47
  6.5 实验误差  47-48
第七章 结论与展望  48-50
  7.1 结论  48
  7.2 展望  48-49
  7.3 建议  49-50
参考文献  50-54
附录  54-64
  附录1  54-56
  附录2  56-64
致谢  64-65
作者简介  65

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中图分类: > 农业科学 > 植物保护 > 植物保护机械 > 喷雾器、弥雾器、烟雾器
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