本实用新型涉及农业机械技术领域，更具体的说是一种旋耕机无线自动导航控制装置。
背景技术：
目前，西南地区地质特殊，其田地分散、土质坚硬、砂石多、土块小、天地不规则、坡度多且陡，以致目前市场上能适合西南地区的山地农业旋耕机均为小型设备，大型农用旋耕机无法满足土块小、分散、不规则的情况；目前市场上的农业旋耕机开发商均较少有开发小型农业旋耕机的自动导航控制装置，以致在西南地区的农业机械基本都处在半自动化状态，农业旋耕机作业时多需人工跟随操作，如旋耕机、播种机、插秧机等等，将非常消耗体力，且常伴随安全隐患。传统的山地旋耕机具有以下缺点：(1)国内目前的无线旋耕机采用的是液压系统驱动，成本比较高，尤其是微型旋耕机尺寸小，很难布置管路；而如采用泵马达一体，其价格更加昂贵；(2)现有设备不具备路径跟踪自动校正技术，不能解决横向偏离与航向偏离等问题；本实用新型提供了一种旋耕机无线自动导航控制装置，专门为西南地区的小型山地农业旋耕机设计的，进行无线自动导航作业，并根据用户设定的轨迹进行自动作业。该装置能降低农民的劳动强度，解决了劳动力不足，大大提高了劳动过程的舒适性。
技术实现要素：
本实用新型提供了一种旋耕机无线自动导航控制装置，结合中国西南地区的地形特点，设计了适用于的中国西南地区的小型山地农业旋耕机，其可进行无线自动导航作业，通过角度传感器与航向传感器感知行驶轨迹，并可自动校正轨迹的偏移，该装置能降低农民的劳动强度，解决了劳动力不足，大大提高了劳动过程的舒适性。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种旋耕机无线自动导航控制装置，该种旋耕机无线自动导航控制装置由旋耕机本体、主控制器、分控固定装置Ⅰ、分控固定装置Ⅱ和分控实施装置组成；所述的主控制器包括主控处理器、供电模块Ⅰ、开关、显示屏、Zigbee模块Ⅰ、USB接口和按键模块，按键模块包括开始键、停止键、测距开始键和测距停止键；所述的分控固定装置Ⅰ包括分控制芯片Ⅰ、供电模块Ⅱ、Zigbee模块Ⅱ、激光发射装置Ⅰ、激光接收装置Ⅰ、超声波发射模块Ⅰ和超声波接收模块Ⅰ，超声波发射模块Ⅰ包括驱动电路Ⅰ和超声波发射装置Ⅰ，驱动电路Ⅰ的信号输出端和超声波发射装置Ⅰ的信号输入端连接，超声波接收模块Ⅰ包括放大电路Ⅰ和超声波接收装置Ⅰ，超声波接收装置Ⅰ的信号输出端与放大电路Ⅰ的信号的输入端连接；所述的分控固定装置Ⅱ包括分控制芯片Ⅱ、供电模块Ⅲ、Zigbee模块Ⅲ、激光发射装置Ⅱ、激光接收装置Ⅱ、超声波发射模块Ⅱ和超声波接收模块Ⅱ，超声波发射模块Ⅱ包括驱动电路Ⅱ和超声波发射装置Ⅱ，驱动电路Ⅱ的信号输出端和超声波发射装置Ⅱ信号的输入端连接，超声波接收模块Ⅱ包括放大电路Ⅱ和超声波接收装置Ⅱ，超声波接收装置Ⅱ的信号输出端与放大电路Ⅱ的信号输入端连接；所述的分控实施装置包括分控处理器、供电模块Ⅳ、Zigbee模块Ⅳ、角度传感器、速度传感器、航向传感器、方向控制模块、耕地实施模块和激光收发模块，供电模块Ⅳ包括柴油机、发电机、蓄电池和电压转换电路，柴油机与发电机通过转轴连接，发电机的电源输出端与蓄电池的电源输入端连接，蓄电池的电压输出端与电压转换电路的电源输入端连接，方向控制模块包括转向舵机、驱动电路Ⅲ和无刷直流电动机，驱动电路Ⅲ的信号输出端与无刷直流电机的信号输入端连接，耕地实施模块包括变速箱和旋耕刀，变速箱与旋耕刀通过联轴器连接，激光收发模块包括激光发射装置Ⅲ和激光接收装置Ⅲ；
供电模块Ⅰ为5V的电池，供电模块Ⅰ的电池的电源输出端分别与主控处理器、显示屏、Zigbee模块Ⅰ和USB接口的电源输入端连接；供电模块Ⅱ为5V的电池，供电模块Ⅱ的电源输出端分别与分控制芯片Ⅰ、Zigbee模块Ⅱ、激光发射装置Ⅰ、激光接收装置Ⅰ、超声波发射模块Ⅰ和超声波接收模块Ⅰ的电源输入端连接；供电模块Ⅲ为5V的电池，供电模块Ⅱ的电源输出端分别与分控制芯片Ⅱ、Zigbee模块Ⅲ、激光发射装置Ⅱ、激光接收装置Ⅱ、超声波发射模块Ⅱ和超声波接收模块Ⅱ的电源输入端连接；供电模块Ⅳ为包括5V和24V电源输出端，供电模块Ⅳ的5V电源输出端分别与分控处理器、Zigbee模块Ⅳ、角度传感器、速度传感器、航向传感器、方向控制模块、变速箱的信号控制端、激光发射装置Ⅲ和激光接收装置Ⅲ的电源输入端连接，供电模块Ⅳ的24V电源输出端分别与变速箱的电磁阀的电源输入端连接；
主控处理器的信号输入端分别与开关、Zigbee模块Ⅰ、USB接口和按键模块的信号输出端连接，主控处理器的信号输出端分别与显示屏、Zigbee模块Ⅰ和USB接口的信号输入端连接；分控制芯片Ⅰ的信号输入端分别与Zigbee模块Ⅱ、激光接收装置Ⅰ和放大电路Ⅰ的信号输出端连接，分控制芯片Ⅰ的信号输出端分别与Zigbee模块Ⅱ、激光发射装置Ⅰ和驱动电路Ⅰ的信号输入端连接；分控制芯片Ⅱ的信号输入端分别与Zigbee模块Ⅲ、激光接收装置Ⅱ和放大电路Ⅱ的信号输出端连接，分控制芯片Ⅱ的信号输出端分别与Zigbee模块Ⅲ、激光发射装置Ⅱ和驱动电路Ⅱ的信号输入端连接；分控处理器的信号输入端分别与Zigbee模块Ⅳ、角度传感器、速度传感器、航向传感器、方向控制模块和激光接收装置Ⅲ的信号输出端连接，分控处理器的信号输出端分别与Zigbee模块Ⅳ、转向舵机、驱动电路Ⅲ、变速箱和激光发射装置Ⅲ的信号输入端连接。
作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种旋耕机无线自动导航控制装置，所述的主控处理器和分控处理器均为STM32系列STM32F103ZET6单片机，分控制芯片Ⅰ和分控制芯片Ⅱ均为AT89C51单片机。
作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种旋耕机无线自动导航控制装置，所述的角度传感器为JY-61角度传感器。
作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种旋耕机无线自动导航控制装置，所述的速度传感器为A1344EUA-T速度传感器。
作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种旋耕机无线自动导航控制装置，所述的航向传感器为LPMS-ME1航向传感器。
作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种旋耕机无线自动导航控制装置，所述的显示屏为TF-LCD显示屏。
本实用新型一种旋耕机无线自动导航控制装置的有益效果为：
1.本实用新型提供了一种旋耕机无线自动导航控制装置，结合中国西南地区的地形特点，设计了适用于的中国西南地区的小型山地农业旋耕机，其可进行无线自动导航作业，通过角度传感器与航向传感器感知行驶轨迹，并可自动校正轨迹的偏移，该装置能降低农民的劳动强度，解决了劳动力不足，大大提高了劳动过程的舒适性。
2.本实用新型能够不改变现有的山地小型农业旋耕机原来的机械结构，在原结构的基础上增加该发明设计的控制装置系统，即可实现现有山地农业旋耕机的自动导航无人控制作业，省去人力操作，节省劳动力。
3.本实用新型的自动导航装置省去了人工操作转向、跑偏调整等环节，其转向与自动校正环节全部由控制器自动实现，极大地提高了劳动生产率。
4.本实用新型使得农业耕种更加智能化、自动化，可以根据不同的地形需求预先设定耕种路线，实现随需而变。
附图说明
下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。
图1为本实用新型的主控制器的结构示意图；
图2为本实用新型的分控固定装置Ⅰ的结构示意图；
图3为本实用新型的分控固定装置Ⅱ的结构示意图；
图4为本实用新型的分控实施装置的结构示意图；
图5为本实用新型的开关的电路图；
图6为本实用新型的显示屏的电路图；
图7为本实用新型的Zigbee模块Ⅰ的电路图
图8为本实用新型的USB接口的电路图；
图9为本实用新型的按键模块的电路图；
图10为本实用新型的主控处理器的电路图；
图11为本实用新型的分控制芯片Ⅰ的电路图；
图12为本实用新型的Zigbee模块Ⅱ的电路图；
图13为本实用新型的激光发射装置Ⅰ的电路图；
图14为本实用新型的激光接收装置Ⅰ的电路图；
图15为本实用新型的超声波发射模块Ⅰ的电路图；
图16为本实用新型的超声波接收模块Ⅰ的电路图；
图17为本实用新型的分控制芯片Ⅱ的电路图；
图18为本实用新型的Zigbee模块Ⅲ的电路图；
图19为本实用新型的激光发射装置Ⅱ的电路图；
图20为本实用新型的激光接收装置Ⅱ的电路图；
图21为本实用新型的超声波发射模块Ⅱ的电路图；
图22为本实用新型的超声波接收模块Ⅱ的电路图；
图23为本实用新型的分控处理器的电路图；
图24为本实用新型的Zigbee模块Ⅳ的电路图；
图25为本实用新型的角度传感器的电路图；
图26为本实用新型的速度传感器的电路图；
图27为本实用新型的航向传感器的电路图；
图28为本实用新型的无刷直流电机的电路图；
图29为本实用新型的转向舵机的电路图；
图30为本实用新型的激光发射装置Ⅲ的电路图；
图31为本实用新型的激光接收装置Ⅲ的电路图；
图32为本实用新型的电压转换电路的电路图。
具体实施方式
下面结合图1-32说明本实施方式，本实用新型提供了一种旋耕机无线自动导航控制装置，结合中国西南地区的地形特点，设计了适用于的中国西南地区的小型山地农业旋耕机，其可进行无线自动导航作业，通过角度传感器与航向传感器感知行驶轨迹，并可自动校正轨迹的偏移，该装置能降低农民的劳动强度，解决了劳动力不足，大大提高了劳动过程的舒适性。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种旋耕机无线自动导航控制装置，该种旋耕机无线自动导航控制装置由旋耕机本体、主控制器、分控固定装置Ⅰ、分控固定装置Ⅱ和分控实施装置组成；所述的主控制器包括主控处理器、供电模块Ⅰ、开关、显示屏、Zigbee模块Ⅰ、USB接口和按键模块，按键模块包括开始键、停止键、测距开始键和测距停止键；所述的分控固定装置Ⅰ包括分控制芯片Ⅰ、供电模块Ⅱ、Zigbee模块Ⅱ、激光发射装置Ⅰ、激光接收装置Ⅰ、超声波发射模块Ⅰ和超声波接收模块Ⅰ，超声波发射模块Ⅰ包括驱动电路Ⅰ和超声波发射装置Ⅰ，驱动电路Ⅰ的信号输出端和超声波发射装置Ⅰ的信号输入端连接，超声波接收模块Ⅰ包括放大电路Ⅰ和超声波接收装置Ⅰ，超声波接收装置Ⅰ的信号输出端与放大电路Ⅰ的信号的输入端连接；所述的分控固定装置Ⅱ包括分控制芯片Ⅱ、供电模块Ⅲ、Zigbee模块Ⅲ、激光发射装置Ⅱ、激光接收装置Ⅱ、超声波发射模块Ⅱ和超声波接收模块Ⅱ，超声波发射模块Ⅱ包括驱动电路Ⅱ和超声波发射装置Ⅱ，驱动电路Ⅱ的信号输出端和超声波发射装置Ⅱ信号的输入端连接，超声波接收模块Ⅱ包括放大电路Ⅱ和超声波接收装置Ⅱ，超声波接收装置Ⅱ的信号输出端与放大电路Ⅱ的信号输入端连接；所述的分控实施装置包括分控处理器、供电模块Ⅳ、Zigbee模块Ⅳ、角度传感器、速度传感器、航向传感器、方向控制模块、耕地实施模块和激光收发模块，供电模块Ⅳ包括柴油机、发电机、蓄电池和电压转换电路，柴油机与发电机通过转轴连接，发电机的电源输出端与蓄电池的电源输入端连接，蓄电池的电压输出端与电压转换电路的电源输入端连接，方向控制模块包括转向舵机、驱动电路Ⅲ和无刷直流电动机，驱动电路Ⅲ的信号输出端与无刷直流电机的信号输入端连接，耕地实施模块包括变速箱和旋耕刀，变速箱与旋耕刀通过联轴器连接，激光收发模块包括激光发射装置Ⅲ和激光接收装置Ⅲ；
供电模块Ⅰ为5V的电池，供电模块Ⅰ的电池的电源输出端分别与主控处理器、显示屏、Zigbee模块Ⅰ和USB接口的电源输入端连接；供电模块Ⅱ为5V的电池，供电模块Ⅱ的电源输出端分别与分控制芯片Ⅰ、Zigbee模块Ⅱ、激光发射装置Ⅰ、激光接收装置Ⅰ、超声波发射模块Ⅰ和超声波接收模块Ⅰ的电源输入端连接；供电模块Ⅲ为5V的电池，供电模块Ⅱ的电源输出端分别与分控制芯片Ⅱ、Zigbee模块Ⅲ、激光发射装置Ⅱ、激光接收装置Ⅱ、超声波发射模块Ⅱ和超声波接收模块Ⅱ的电源输入端连接；供电模块Ⅳ为包括5V和24V电源输出端，供电模块Ⅳ的5V电源输出端分别与分控处理器、Zigbee模块Ⅳ、角度传感器、速度传感器、航向传感器、方向控制模块、变速箱的信号控制端、激光发射装置Ⅲ和激光接收装置Ⅲ的电源输入端连接，供电模块Ⅳ的24V电源输出端分别与变速箱的电磁阀的电源输入端连接；
主控处理器的信号输入端分别与开关、Zigbee模块Ⅰ、USB接口和按键模块的信号输出端连接，主控处理器的信号输出端分别与显示屏、Zigbee模块Ⅰ和USB接口的信号输入端连接；分控制芯片Ⅰ的信号输入端分别与Zigbee模块Ⅱ、激光接收装置Ⅰ和放大电路Ⅰ的信号输出端连接，分控制芯片Ⅰ的信号输出端分别与Zigbee模块Ⅱ、激光发射装置Ⅰ和驱动电路Ⅰ的信号输入端连接；分控制芯片Ⅱ的信号输入端分别与Zigbee模块Ⅲ、激光接收装置Ⅱ和放大电路Ⅱ的信号输出端连接，分控制芯片Ⅱ的信号输出端分别与Zigbee模块Ⅲ、激光发射装置Ⅱ和驱动电路Ⅱ的信号输入端连接；分控处理器的信号输入端分别与Zigbee模块Ⅳ、角度传感器、速度传感器、航向传感器、方向控制模块和激光接收装置Ⅲ的信号输出端连接，分控处理器的信号输出端分别与Zigbee模块Ⅳ、转向舵机、驱动电路Ⅲ、变速箱和激光发射装置Ⅲ的信号输入端连接；工作过程：打开主控制器的开关，用电脑将耕种路线通过USB接口传送给主控处理器，主控处理器通过PA5、PA7、PE10、PE11、PE12、PA6、PA4和PE13控制显示屏显示耕种路线，分控固定装置Ⅰ和分控固定装置Ⅱ位于耕地的两边，按下激光发射开始键，分控固定装置Ⅰ的激光发射装置Ⅰ和超声波发射模块Ⅰ均启动，分控固定装置Ⅱ同理启动，主控处理器通过PA2引脚将按键信息传给Zigbee模块Ⅰ，Zigbee模块Ⅰ和Zigbee模块Ⅱ与Zigbee模块Ⅲ通过无线传输进行旋耕机本体的位置初始化，分控固定装置Ⅰ和分控固定装置Ⅱ接收到按键信息，分控制芯片Ⅰ和分控制芯片Ⅱ通过各自的P2.0引脚控制超声波发射模块Ⅰ和超声波发射模块Ⅱ发射超声波，分控固定装置Ⅰ发出的超声波遇到分控固定装置Ⅱ被反射回，分控固定装置Ⅱ发出的超声波遇到分控固定装置Ⅰ被反射回，分别被分控固定装置Ⅰ和分控固定装置Ⅱ的超声波接收模块Ⅰ和超声波接收模块Ⅱ接收，超声波接收模块Ⅰ和超声波接收模块Ⅱ将超声波的信息分别发送给分控制芯片Ⅰ和分控制芯片Ⅱ的P2.0引脚，分控制芯片Ⅰ和分控制芯片Ⅱ计算出分控固定装置Ⅰ和分控固定装置Ⅱ之间的距离；同时分控制芯片Ⅰ和分控制芯片Ⅱ通过各自的P1.0引脚控制继电器的吸合继而控制激光发射装置Ⅰ和激光发射装置Ⅱ发射激光，发射的激光被旋耕机本体反射回被激光接收装置Ⅰ和激光接收装置Ⅱ接收，即可探测出旋耕机本体距分控固定装置Ⅰ和分控固定装置Ⅱ的距离，故旋耕机本体位置被确定，分控制芯片Ⅰ和分控制芯片Ⅱ分别通过各自的P3.1引脚控制Zigbee模块Ⅱ与Zigbee模块Ⅲ将旋耕机本体的位置信息通过无线传输分别传给Zigbee模块Ⅰ，Zigbee模块Ⅰ将旋耕机本体的位置信息传给主控处理器的P3.0引脚，主控处理器得到旋耕机本体的位置信息，控制显示屏显示旋耕机本体位置，即完成了位置初始化，按下激光发射停止键，停止激光和超声波的发射；按下开始键，主控处理器的PE8引脚接收到开始键被按下，通过Zigbee模块Ⅰ和Zigbee模块Ⅳ无线传输控制分控实施装置开始工作，分控处理器根据预设的耕种路线控制旋耕机本体的行驶轨迹，分控处理器通过PE11引脚控制转向舵机进行方向控制，旋耕机本体的行驶轨迹通过角度传感器、速度传感器、和航向传感器传给分控处理器的PA9引脚、PE8引脚和PA11与PA12引脚，当方向与预设的耕种路线不同时，分控处理器通过PE9、PE10引脚实时控制驱动电路Ⅲ继而控制无刷直流电机进行实时方向的校正，分控处理器的信号输出端与变速箱的信号输入端链接，实现变速箱的控制，继而控制旋耕刀耕地；分控处理器通过PE12控制激光发射装置Ⅲ发出激光，激光遇到主控制器反射回，激光接受装置Ⅲ接受激光并将信息传给分控处理器的PE13引脚，分控处理器通过计算，可以得到旋耕机本体距主控制器的实时距离，并将距离信息通过Zigbee模块Ⅳ传给Zigbee模块Ⅰ，通知主控制器，并在显示屏上显示旋耕机本体的位置；工作结束按下停止键即可。
本实用新型一种旋耕机无线自动导航控制装置，所述的主控处理器和分控处理器均为STM32系列STM32F103ZET6单片机，分控制芯片Ⅰ和分控制芯片Ⅱ均为AT89C51单片机。
本实用新型一种旋耕机无线自动导航控制装置，所述的角度传感器为JY-61角度传感器。
本实用新型一种旋耕机无线自动导航控制装置，所述的速度传感器为A1344EUA-T速度传感器。
本实用新型一种旋耕机无线自动导航控制装置，所述的航向传感器为LPMS-ME1航向传感器。
本实用新型一种旋耕机无线自动导航控制装置，所述的显示屏为TF-LCD显示屏。
本实用新型的工作原理是：
打开主控制器的开关，用电脑将耕种路线通过USB接口传送给主控处理器，主控处理器通过PA5、PA7、PE10、PE11、PE12、PA6、PA4和PE13控制显示屏显示耕种路线，分控固定装置Ⅰ和分控固定装置Ⅱ位于耕地的两边，按下激光发射开始键，分控固定装置Ⅰ的激光发射装置Ⅰ和超声波发射模块Ⅰ均启动，分控固定装置Ⅱ同理启动，主控处理器通过PA2引脚将按键信息传给Zigbee模块Ⅰ，Zigbee模块Ⅰ和Zigbee模块Ⅱ与Zigbee模块Ⅲ通过无线传输进行旋耕机本体的位置初始化，分控固定装置Ⅰ和分控固定装置Ⅱ接收到按键信息，分控制芯片Ⅰ和分控制芯片Ⅱ通过各自的P2.0引脚控制超声波发射模块Ⅰ和超声波发射模块Ⅱ发射超声波，分控固定装置Ⅰ发出的超声波遇到分控固定装置Ⅱ被反射回，分控固定装置Ⅱ发出的超声波遇到分控固定装置Ⅰ被反射回，分别被分控固定装置Ⅰ和分控固定装置Ⅱ的超声波接收模块Ⅰ和超声波接收模块Ⅱ接收，超声波接收模块Ⅰ和超声波接收模块Ⅱ将超声波的信息分别发送给分控制芯片Ⅰ和分控制芯片Ⅱ的P2.0引脚，分控制芯片Ⅰ和分控制芯片Ⅱ计算出分控固定装置Ⅰ和分控固定装置Ⅱ之间的距离；同时分控制芯片Ⅰ和分控制芯片Ⅱ通过各自的P1.0引脚控制继电器的吸合继而控制激光发射装置Ⅰ和激光发射装置Ⅱ发射激光，发射的激光被旋耕机本体反射回被激光接收装置Ⅰ和激光接收装置Ⅱ接收，即可探测出旋耕机本体距分控固定装置Ⅰ和分控固定装置Ⅱ的距离，故旋耕机本体位置被确定，分控制芯片Ⅰ和分控制芯片Ⅱ分别通过各自的P3.1引脚控制Zigbee模块Ⅱ与Zigbee模块Ⅲ将旋耕机本体的位置信息通过无线传输分别传给Zigbee模块Ⅰ，Zigbee模块Ⅰ将旋耕机本体的位置信息传给主控处理器的P3.0引脚，主控处理器得到旋耕机本体的位置信息，控制显示屏显示旋耕机本体位置，即完成了位置初始化，按下激光发射停止键，停止激光和超声波的发射；按下开始键，主控处理器的PE8引脚接收到开始键被按下，通过Zigbee模块Ⅰ和Zigbee模块Ⅳ无线传输控制分控实施装置开始工作，分控处理器根据预设的耕种路线控制旋耕机本体的行驶轨迹，分控处理器通过PE11引脚控制转向舵机进行方向控制，旋耕机本体的行驶轨迹通过角度传感器、速度传感器、和航向传感器传给分控处理器的PA9引脚、PE8引脚和PA11与PA12引脚，当方向与预设的耕种路线不同时，分控处理器通过PE9、PE10引脚实时控制驱动电路Ⅲ继而控制无刷直流电机进行实时方向的校正，分控处理器的信号输出端与变速箱的信号输入端链接，实现变速箱的控制，继而控制旋耕刀耕地；分控处理器通过PE12控制激光发射装置Ⅲ发出激光，激光遇到主控制器反射回，激光接受装置Ⅲ接受激光并将信息传给分控处理器的PE13引脚，分控处理器通过计算，可以得到旋耕机本体距主控制器的实时距离，并将距离信息通过Zigbee模块Ⅳ传给Zigbee模块Ⅰ，通知主控制器，并在显示屏上显示旋耕机本体的位置；工作结束按下停止键即可。
当然，上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。