无线式播种机监测软件系统的设计

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1系统硬件设计

1．1下位机系统的设计

1．1．1温湿度测试系统

采用温湿度传感器SHT10测量播种的温湿度情况，采用CMOSenstechnology微过程技术，可靠性较强且能保持较高稳定性。由能隙式测温元件和电容式聚合体测湿元件组成，并与A/D转换器以及数字接口2－wire单芯片结合。

1．1．2种子粒数的测量原理

选用光电开关测量播种粒数。利用被检测物体对红外束的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，其检测特体不限于金属，对非金属所有物体均可检测。产品具有体积小、精度高、检测距离远、防水、防腐蚀、抗光和电磁干扰等特点。其外围接线图如图3所示。

1．1．3播种深度的测量

选择超声波测距模块HC－SRO4测量播种深度，其可提供2～400cm的非接触式距离感测，测量精度可达3mm。模块包括超声波发射器、接收器与控制电。

1．1．4拖拉机和播种机转速的测量

拖拉机和播种机转速由霍尔元件测量。霍尔传路。感器是对磁敏感的传感元件，从外形看为3端器件，具有与三极管相似的外形。工作时只需接电源和地，采用OC门输出，具有较宽的工作电压，使用非常方便。

1．2上位机系统设计

1．2．1无线模块的选择

传感器节点采用Zigbee射频收发芯片CC2530，它是一款单芯片，也就是把负责解调无线通讯信号与51单片机内核集成在一起的芯片。CC2530是个真正的用于IEEE802．15．4，ZigBee和RF4CE应用的片上系统(SoC)解决方案，集成了RF收发器、8051MCU、系统可编程Flash存储器、8－KBRAM和许多其它强大功能，能够以非常低的总材料成本建立强大的网络节点。

1．2．2单片机选型与电路

本系统选择PIC16F877A单片机作为数据处理器件，它是美国Microchip公司生产的8位单片机产品。在上位机中，单片机与CC2530无线模块进行数据通信，并对播种的温湿度状况、播种深度、播种粒数、拖拉机和播种机的转速等数据进行处理，由液晶模块进行适时显示。其主电路接线图如图7所示。无线模块接收下位机中的播种机相关参数信息，输入单片机进行处理后，由液晶显示模块适时显示。

1．3液晶显示模块及其接线图

本文选择CH240128B液晶显示模块，其系列点阵绘图型液晶显示模块(LCM)采用240×128点阵液晶显示屏(LCD)与低功耗LED背光组成。

2系统软件设计

软件设计要完成的内容包括:检测记录播种管通过的种子粒数;检测播种机的播种深度;记录播种时间，并计算播种速度;控制程序运行;显示检测的数据;计算播种机转速和滑移率，建立通信网络。

2．1无线数据传输流程图

系统上电以后，由协调器设备建立网络，播种参数传感器设备加入网络后，周期性地向协调设备发送传感器测得数据，网络启动后，CC2530模块需要在网络允许加入后才可接收数据。

2．2传感器节点流程图

在扫描过程中发现协调器以后，允许其加入网络，进行绑定，读取由温湿度传感器、光电开关、超声波传感器及霍尔元件测得的数据，并且进行上位机与下位机C2530模块的通信;然后数据进入单片机PIC16F877A进行处理，由CH240128进行适时显示。

3结论

1)采用PIC16F877A单片机和无线模块CC2530为核心控制单元，设计了播种质量检测系统的无线数据传输系统，可适时采集播种数据并能够进行传输与显示。

2)硬件包括单片机控制单元、电源、传感器和显示器等。其中，温湿度传感器监测播种大气环境，红外光电传感器检测种子下落情况，霍尔检测播种机前进速度，超声波测距模块检测播种深度。系统可以检测整个播种机的实际播种状况，并进行无线通讯。

3)软件方面，采用结构化程序设计方法，运用C语言进行编程。主程序通过调用子函数完成各种功能，从而实现网络的建立、数据的发送、接收和显示。

作者：赵继成 郭业民 夏连明 单位：山东理工大学农业工程与食品科学学院 枣庄职业学院