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变量喷雾控制系统论文1系统结构设计及总体方案拖拉机动力输出轴连接药液泵开始喷雾前打开与药箱连接的吸水阀门关闭快速管接头阀门;控制系统经过上电初始化设定好电动调节阀的初始开度通过触摸屏设定工作模式和亩喷量并打开与喷头连接的电动阀;拖拉机动力输出轴运转后药液从药箱通过吸水阀门、过滤器进入药液泵控制系统通过速度传感器实时采集作业速度结合设定的亩喷量和采集的喷药压力计算出理论的流量值与采集到的实际流量值进行比较;经过PID算法调节电动调节阀的开度使得实际流量值尽可能与理论流量值一致从而实现变量喷雾。药箱上安装的超声波液位传感器检测药箱液位高度通过触摸屏显示实际液位当液位低于设定的安全值时触摸屏显示“液位过低”进行报警。当行驶到地头转弯作业时控制器根据转向控制传感器的信号关闭转弯半径内侧的阀门防止重复喷药。作业过程中可以点击触摸屏的摄像头按钮切换到摄像头界面来观察喷雾效果。2硬件电路设计控制系统硬件结构包括DSP核心算法单元、电源电路、RS485、RS232、A/D转换电路、开关量输入电路、继电器输出电路以及传感器、电动阀、电动调节阀外围电路、触摸屏显示电路。2．1核心芯片系统设计采用TI公司的TMS320F28335DSP作为核心控制芯片。该芯片内置了浮点运算内核能够执行复杂的浮点运算可以节省代码执行时间和存储空间具有精度高、成本低、功耗小、外设集成度高和数据及程序存储量大等优点。2．2电源电路TMS320F28335工作时所要求的电压分为两部分:3．3V的Flash电压和1．8V的内核电压。TMS320F28335对电源很敏感所以选择TI公司的双路低压差电源调整器TPS767D301。TPS767D301带有可单独供电的双路输出:一路固定为3．3V另一路输出可调。设计中选取R49为20kR50为12k而且TPS767D301芯片自身能够产生复位信号不需要为DSP设置专门的复位芯片。要保证系统可靠的工作还需要有电源管理芯片选用TI公司的TPS3305－33D来监控系统的3．3V和5V电压。当系统电压降到允许范围以下时产生复位信号使系统复位保护系统免受低电压影响。TPS3305－33D同时还具有看门狗功能看门狗输入信号WDI接DSP的XCLKOUT引脚。2．3A/D转换电路控制系统需要采集作业过程中的药液温度、压力、流量、液位高度等模拟量其中的流量、压力转换为数字量后要进行PID运算。为了保证采集到的模拟量的准确性选用AD公司的AD7606－4芯片完成A/D转换。它是16位、4通道同步采样模数数据采集系统内置模拟输入箝位保护采用单电源工作方式具有片内滤波和高输入阻抗无需驱动运算放大器和外部双极性电源电路设计比较简单、方便。2．4开关量输入电路开关量输入电路。速度传感器输出的脉冲信号经过一阶RC滤波后进入光电耦合器经过74HC14取反后输出幅值为5V的脉冲信号。由于TMS320F28335的I/O电压为3．3V所以输出的脉冲信号经过74LVC4245进行电平转换转换为3．3V脉冲信号送入DSP的CAP引脚。转向控制传感器输出高低电平信号经过开关量输入电路转换为3．3V信号后送入DSP的普通I/O口通过判断I/O口的高低状态来判断转向。2．5继电器输出电路本文选用8路NPN达林顿管ULN2803来驱动继电器。ULN2803内部具有集电极开路输出和用于瞬变抑制的续流箝位二极管输入电压值为TTL或5V的CMOS值每路输出电流可达500mA输出击穿电压高达50V继电器输出电路。DSP输出的控制信号经过74LVC4245转换后进入ULN2803驱动3路继电器来控制3路电动阀。继电器选用OM-RON公司的G6B－1114P控制电压为5V输出电流为5A。2．6RS485电路电动调节阀是实现变量喷雾的主要执行机构本系统选用IEV2B智能电动阀门。该阀门采用伺服控制、绝对值定位、增量式调节等技术能有效消除电动及机械部分由于惯性、机械间隙、材料应力弹性等原因造成的误差;采用RS485总线控制设计中选用美国MAXIM公司生产的MAX1480B作为RS485数据通讯接口芯片。该芯片将光电耦合器、变压器、DC－DC转换器和二极管等器件组装于单一28引脚封装内构成一个完整的RS485收发器可通过摆率限制来降低电磁干扰和反射允许数据传输速率最大可达250kbps2．7RS232电路本系统选用MAX3232CSE作为RS232数据通讯接口芯片。该芯片配备专有的低漏失电压发射器输出状态通过双电荷泵在3．0～5．5V供压下表现出真正的RS232协议器件性能。3触摸屏设计本文设计的变量喷雾控制系统所有的工作参数都通过触摸屏进行设