喷雾机药水在线混合装置测试系统研究

摘要

目前我国森林病虫害形势严峻，而其主要的防治手段——化学防治效果是相当低下的。由于施药工艺低效，施药设备落后，施药技术粗放，对病虫草害起作用的还不到全部用药的35％，不但造成大量农药的浪费，致使农药残留超标、有害体的抗药性增强、环境污染，而且严重危害到人畜的生命安全。因此开展基于喷雾机药水在线混合的农药精确施用技术的研究迫在眉睫，以减低林木病虫害防治过程中农药的使用成本，提高农药使用效率，同时又能保护森林生态环境，保护操作者的人身安全。 本文首先对喷雾机药水在线混合实验系统进行了分析，确定了其测试系统下位机的硬件框架结构，对单片机及其外围功能单元进行了设计，通过系统硬件和软件综合设计，实现对喷雾机药水在线混合相关参数的检测。检测系统的下位机系统以C8051F021单片机为核心，主要对混药系统中压力、流量及转矩转速等参数进行实时采集和调节。下位机系统的软硬件设计均采用模块化和开放性设计方法，硬件电路尽量选择标准化、模块化的芯片，而且留有余地，以备扩展；软件采用多任务的设计思想，有效的提高了软件的灵活性和可移植性。 然后，本文利用虚拟仪器平台LabVIEW设计了上位机系统，通过RS232串口通信实现与下位机的数据传输。上位机能够根据不同的施药要求，对药量和水量进行设置，并将下位机实时采集的流量、压力等数据进行处理，显示和管理，简单直观，操作方便，具有良好的人机交互性。 本文的研究为实现喷雾机药水在线混合的植保机械设计与提高我国农药使用技术自动化水平提供了理论和实践依据。

目录

文摘

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致谢

第一章 绪论

1.1病虫草害防治及其存在的问题

1.1.1病虫草害形势严峻

1.1.2病虫害化学防治手段落后

1.1.3化学防治问题分析

1.2喷雾机药水在线混合及其控制技术

1.2.1国内外相关领域的研究现状

1.2.2虚拟仪器技术

1.3论文研究内容、方法及目的意义

第二章 喷雾机药水在线混合测试系统的总体设计

2.1喷雾机药水在线混合实验系统设计

2.1.1喷雾机药水在线混合实验系统

2.1.2供液系统

2.1.3数据采集系统

2.2喷雾机药水在线混合测试系统的总体结构框图

2.3测试系统的信号传感系统分析确定

2.3.1传感器选择原则

2.3.2压力传感器的选择

2.3.3流量传感器的选择

2.3.4转矩转速传感器的选择

2.4测试系统执行机构的分析确定

2.4.1计量泵的选择

2.4.2变频器的选择

2.5本章小结

第三章 测试系统的下位机硬件设计

3.1测试系统的下位机硬件设计方案

3.2测试系统的下位机硬件主控CPU选用

3.2.1C8051F021单片机特点分析

3.2.2C8051F021单片机在5V系统中的应用

3.2.3C8051F021单片机端口的设置和应用

3.3C8051F021单片机外围电路设计

3.3.1电源电路设计

3.3.2JTAG接口电路设计

3.3.3压力传感器信号采集电路设计

3.3.4流量传感器信号采集电路设计

3.3.5串口电路设计

3.3.6计量泵调节电路设计

3.3.7变频器调节电路设计

3.4硬件抗干扰技术

3.5本章小结

第四章 测试系统的下位机软件设计

4.1下位机软件开发环境

4.2主程序设计

4.3初始化程序设计

4.4A/D转换程序设计

4.5脉冲计数程序设计

4.6串口通信程序设计

4.7D/A转换程序设计

4.8软件抗干扰技术

4.9本章小结

第五章 测试系统的上位机软件设计

5.1上位机软件开发环境

5.1.1LabVIEW的结构

5.1.2LabVIEW的特点

5.2上位机软件的总体设计

5.3上位机的串口通信

5.4上位机软件的功能设计

5.4.1测试系统的参数设置模块

5.4.2测试系统的数据处理与显示模块

5.4.3测试系统的数据管理

5.5本章小结

第六章 结论

参考文献

附录