控制箱内，下位机硬件部分包括由 IntelPXA270芯片和CPLD扩展电路构成的智能控制及处理模块、数据釆集模块、步进电机 驱动模块、数据存储模块及无线通讯模块，智能控制及处理模块控制数据釆集模块釆集数 据，并将数据存入数据存储模块，存储完毕后，智能控制及处理模块调用数据存储模块的数 据进行计算及智能分析处理，并将智能分析处理结果输出至智能控制模块，并将处理后的 数据通过无线通讯模块传送到上位机，下位机硬件负责完成玉米播种机模拟信号和数字信 号采集，并依据监测的种箱排空、种管空堵情况自动实现漏播补种，并通过下位机软件的无 线通讯模块将监控分析处理结果发送到上位机监控中心。2. 如权利要求1所述的基于嵌入式计算机的气吸式免耕玉米播种机智能监控装置，其 特征在于： (1) 嵌入式工控机DW-101TPC-B3安装在玉米播种机驾驶室内，提供系统用户界面，发 送和接收各种信号指令，实现播种量和施肥量计算和显示，用户通过上位机自动调整所需 施肥量； (2)GPS模块选用芯片为MT3339的GPS接收器GS-216，GS-216接收器通过USB接口与 DW-101TPC-B3嵌入式工控机连接，负责获取玉米播种机所在的经度、炜度、机车行进方向和 速度； (3) 无线通讯模块XL4432 -DOl是一块体积小巧的、低功耗的完整无线收发模块，上位 机的无线通讯模块通过USB接口与DW-101TPC-B3嵌入式工控机连接，下位机的无线通讯模 块通过串口与PXA270处理器连接，通过上位机通讯模块和下位机通讯模块实现数据和控 制命令发送和接收； (4) 智能控制及处理模块由PXA270芯片和CPLD扩展电路构成，CPLD处理器的nCSO、 nCSl连接PXA270处理器的片选；IODRY连接PXA270处理器的Wait信号，控制ISA数据时 序；IRQ0、IRQ1连接PXA270处理器外部中断INT8和INT9引脚；DO~D7连接PXA270处理 器数据总线，为扩展使用；421^22^23^24^25连接？乂4270处理器地址总线；智能控制及 处理模块是下位机硬件结构的核心，它负责控制数据采集模块采集种箱、种管、肥箱、肥管、 传动轴和排肥轴状态信息，将采集数据存入数据存储器模块；用数据存储器模块的数据完 成播种量和施肥量的计算，通过无线通讯模块传给上位机；同时，依据种箱空和种管空堵情 况，自动实现种子漏播补种；依据用户给定的值自动调整施肥量，无需工作人员手动调整， 并将监控结果传送到上位机监控中心； (5 )数据釆集模块由电阻式压力传感器FSR402、常开型电容式接近开关LJC18A3-B-Z/BY、编码传感器ZKE58S14-180和光电转换模块组成； ①电阻压力传感器FSR402所采集的信号为模拟信号，而CPLD处理器接收的是数字信 号，在电阻压力传感器和CPLD处理器之间加一个ADC0809模数转換器，电阻式压力传感器FSR402连接ADC0809模数转換器的INO模拟量的输入端；CPLD处理器通过I/O端口分别与 ADC0809 模数转換器的输出端（D0 ~D7)、A、B、C、CLK、ALE、START、EOC、OE连接；FSR402 电 阻式压力传感器安装在玉米播种机的种箱、肥箱内，负责采集玉米播种机的种肥箱内空箱 限值，实现种箱和肥箱排空监测； ② 电容式接近开关LJC18A3-B-Z/BY常开型电容式接近开关，它是一种具有开关量输 出的位置传感器，使用时接近开关与弹力金属板构成电容器，接近开关信号端连接CPLD处 理器的I/O端口，弹力金属板安装在排肥管内，接近开关安装在排肥管外，当流动的化肥击 打弹力金属板时，弹力金属板和接近开关的介电常数e发生变化，等效电容跟着变化，从 而使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，不断产生脉冲，并通过下位机传给上位 机，实现排肥管的空堵监测； ③ 编码传感器ZKE58S14-180线驱动为5VDC，内部带有反接、负载短路保护回路，编码 传感器信号端连接CPLD处理器的I/O端口，使用时编码传感器安装在排肥轴上，当玉米播 种机作业时，排肥轴带动编码传感器一起转动，产生一个个脉冲信号，并直接输入CPLD处 理器的I/O端口，通过无线传输将脉冲信号给上位机，实现在上位机计算和显示施肥量； ④ 光电转换模块选用红外光敏二极管，与红外发光二极管组成红外对管对排种器和排 种管进行检测，光电转换模块需要两组，一组设计了一个可插入到排种管下端的一个壳体， 考虑玉米导种管直径为30mm，所选光电管5mm，故壳体内壁并排均勾安装三对光电管，这种 安装方式覆盖了落种的整个区域；另一组安装在排种器内壁上，当有种子落下时，遮挡光 束，产生脉冲信号，给一个高电平；而当导种管内处在种管空或堵的状态时，在设定时间内 光束始终没有被遮挡或始终被遮挡，则不会产生脉冲信号，系统通过下位机将脉冲信号传 给上位机，实现播种量计数和排种管的空堵监测； (6)数据存储模块由同步动态随机存取存储器SDRAM和闪存FLASH两种存储器组成，SDRAM共有2片，型号为HY57V561620芯片，存储容量达到32兆位；FLASH型号为K9F1208 FLASH芯片，存储容量达到64兆位，HY57561620动态存储器有一片的数据引脚（D0~D15) 与PXA270处理器的低16位数据线连接，另一片的数据引脚（D0~D15)与PXA270处理器 的高16位数据线连接，地址引脚（A0~A12)、片选信号引脚（nCS)共同与PXA270处理器的 引脚（nSCSO)连接，nWE、nRAS、nCAS与PXA270处理器的对应引脚LnWE、nSRAS、nSCAS连接； K9F1208闪存的ALE和CLE端分别接PXA270处理器的ALE和CLE端，8位的I/O[7~0] 与PXA270处理器低8位数据总线连接，/WE，/RE, /CE分别与PXA270处理器的nFWE，nFRE， nFCE相连，R/B与R/nB连接；2片HY57561620SDRAM芯片和1片K9F1208FLASH芯片通过 地址总线和数据总线与外部存储器接口连接，SDRAM用来存储数据和实现上电后的应用程 序加载；FLASH用来固化bootloader引导程序和应用程序； (7 )步进电机驱动采用专用TA8435H芯片，TA8435H芯片的PffM引脚连接到PXA270处 理器的1025,0UTA、0UTB共4个引脚连接步进电机的4个驱动信号端，TA8435H芯片需要驱 动两台步进电机，一台通过电机连接轴安装在调整施肥量的手柄上；另一台安装种箱的补 种系统上，实现下位机自动切换补种和上位机发送施肥量调整指令。
【专利摘要】本实用新型公开一种基于嵌入式计算机的气吸式免耕玉米播种机智能监控装置，分为上位机硬件和下位机硬件两部分，上位机硬件由嵌入式工控机、GPS模块和两个无线通讯模块组成，负责提供系统用户界面，发送和接收各种信号，显示玉米播种机所在的经度、纬度、机车行进方向和速度；下位机硬件包括智能控制及处理模块、数据釆集模块、步进电机驱动模块、数据存储模块及无线通讯模块，下位机硬件负责完成玉米播种机模拟信号和数字信号采集，并通过下位机软件的无线通讯模块将监控分析处理结果发送到上位机监控中心。在种肥箱空及种肥管空或堵的情况下报警，使机车立刻停下及时做出处理，以免造成损失。该系统结构简单，易于安装，方便操作，运行可靠。
【IPC分类】G05B19/048
【公开号】CN204925740
【申请号】CN201520419154
【发明人】衣淑娟, 马秀莲, 赵斌, 高军, 任守华, 刘坤
【申请人】黑龙江八一农垦大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年6月17日