种水分控式射流播种器设计与试验研究

论文摘要

射水成穴播种,是一种新的播种理念和方式。本文在已有研究成果的基础上,首先设计了一套简易的种水分控式射流播种试验装置,该播种器由高压水供给系统、精密排种系统、射水开穴及排种控制系统3部分组成。将射水开穴系统、播种系统和控制系统设计成一个试验小车,使之适合于在土槽上进行播种试验。在较为理想的条件下,对射流播种元件进行了大量试验,分析了射水深度与射水压力、射水时间、射流喷管离地高度的相关关系,为机械机构和控制系统的设计提供依据。本文研究的重点是控制系统的设计,该控制系统以AT89S51单片机为核心精确控制整个装置的工作过程,控制系统主要由光电检测电路、电磁阀控制电路、单片机系统、键盘输入及显示电路、中断控制系统和声光报警电路组成。关键之处在于保证射流和排种的协调性,其工作过程如下:当检测电路检测到种子到达挡种板处,给单片机发信号,启动控制射水的电磁阀射水成穴,延时启动控制喷气的电磁阀和控制挡种板打开的电磁阀对种子进行加速,使种子进入所成穴中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 种水分控式射流播种课题的提出及意义
• 1.2 射水成穴播种课题的研究现状
• 1.3 播种机械的现状与发展趋势
• 1.3.1 国内外播种机的发展现状
• 1.3.2 播种机械的发展趋势
• 1.4 机电一体化技术与农业机械
• 1.4.1 机电一体化技术在播种机械上的应用
• 1.4.2 监测技术在农业机械上的应用
• 1.5 主要研究内容
• 1.6 本章小结
• 第二章 种水分控式射流播种可行性分析与试验装置的设计
• 2.1 种水分控式射流播种的可行性分析
• 2.2 试验装置整体设计方案
• 2.3 种水分控式射流播种试验装置的机械部分设计
• 2.3.1 机架的设计
• 2.3.2 排种机构的设计
• 2.3.3 射流喷管设计
• 2.3.4 管路连接及附属设备
• 2.4 种水分控式射流播种试验装置的控制部分设计
• 2.4.1 总体控制方案
• 2.4.2 步进电机的控制
• 2.4.3 步进电机与电磁阀的动作协调
• 2.5 试验所依据的主要射流理论分析
• 2.5.1 高压水射流结构
• 2.5.2 水射流参数的确定
• 2.5.3 冲击射流的速度分布
• 2.6 射水深度—射水时间和射水压力的回归分析
• 第三章 种水分控式射流播种机的总体设计方案
• 3.1 种水分控式射流播种机的工作原理
• 3.2 种水分控式射流播种机的机械结构
• 3.3 控制系统的总体方案
• 3.3.1 系统硬件电路结构
• 3.3.2 系统的软件结构
• 第四章 种水分控式播种机控制系统设计
• 4.1 输种管监测电路设计
• 4.1.1 监测电路工作原理
• 4.1.2 传感器电路设计
• 4.1.2.1 传感器选择
• 4.1.2.2 发光二极管的选择
• 4.1.2.3 常用受光器件的选择
• 4.1.3 光电二极管电路设计
• 4.1.4 整形放大电路设计
• 4.1.5 监测电路的输出
• 4.1.6 报警电路
• 4.2 电磁阀控制电路设计
• 4.2.1 电磁阀简介及选择
• 4.2.2 继电器简介及选择
• 4.2.3 电磁阀控制电路的设计
• 4.2.4 电磁阀启动电路设计
• 4.2.5 水种同步控制机构的设计
• 4.3 单片机系统的设计
• 4.3.1 单片机的选择
• 4.3.2 地址锁存器
• 4.3.3 译码器
• 4.3.4 时钟及复位电路
• 4.3.5 单片机电源设计
• 4.4 键盘输入及显示电路
• 4.4.1 可编程并行I/O接口芯片8155
• 4.4.2 键盘输入电路
• 4.4.3 显示电路
• 4.5 定时电路
• 4.5.1 可编程定时器/计数器8253
• 4.5.2 定时电路
• 4.6 中断控制系统
• 4.6.1 8259A的中断响应过程
• 4.6.2 8259A与单片机的连接
• 4.6.3 8259A中断控制程序设计
• 4.7 水箱和种箱监视系统
• 第五章 试验结果及分析
• 5.1 种水分控式射流播种实验台
• 5.2 监控系统性能测试
• 5.2.1 试验器材
• 5.2.2 光电传感器选择
• 5.2.3 监测系统性能测试试验
• 5.3 射流播种系统性能测试
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录