1、论文题目：马铃薯分级检测控制系统,导师：高晓阳 答辩人：张海涛 专业：农业电气化及自动化,论文框架,1研究背景 2课题方向 3论文要点 4结论,研究背景,甘肃省定西市是中国马铃薯生产、加工的重要地区之一，我国马铃薯的优良生产基地，铃薯块茎中含有丰富的淀粉和对人体极为重要的营养物质，如蛋白质、糖类、矿物质、盐和多种维生素等。除脂肪含量较少外，其他物质的含量均高于小麦、水稻和玉米，是一种全营养型植物。,课题方向,依据国家马铃薯分级标准，本设计以AT89C51单片机为核心，设计了信号调理电路、A/D转换电路、信号输出电路和键盘/显示单元等分级控制系统。工作时，系统通过选择FJ21型压敏式压力传感器采
2、集马铃薯种薯重量产生的电压信号，将该模拟信号经型号为LM324的放大器放大、一阶低通滤波电路滤波后，送入AD1674作为A/D转换单元的A/D转换器，转换后的数字信号进入AT89C51单片机；设计了分级系统的运算处理软件，分选得出马铃薯种薯等级，向分选开关发出控制信号，实现了对马铃薯的动态称重和实时分选控制。,论文要点,分级方案选择:对图11属于纯粹的机械分级，整个设计较简单易于实现，需要的经费较低，但效率不高，对马铃薯的擦伤较大，分级精度不高，易出现串级；对于图22方案二来说，效率高，对马铃薯的擦伤较小，分级精确度较高，但对于整个系统来说需要从软件和硬件两个方面进行设计和调试，难度较大，需要
3、经费高。 由此可知选择图2-2有利于马铃薯质量的保证。,论文要点,单片机测试系统的硬件设计：1.机电控制系统;2称重单元;3.单片机为主机的测控系统,机电控制系统：(1)驱动电机(2)马铃薯输送机构(3)分选机构(4)位移传感器 传感器的选用：(l)具有将被测量转换为后续电路可用电量的功能，转换范围与被测量实际变化范围(变化幅度范围、变化频率范围)相一致。 (2)转换精度符合整个测试系统根据总精度要求而分配给传感器的精度指标(一般应优于系统精度的十倍左右)，转换速度应符合整机要求。 (3)能满足被测介质和使用环境的特殊要求，如耐高温、耐高压、防腐、抗振、防爆、抗电磁干扰、体积小、质量轻和不耗电
4、或少耗电等。 (4)能满足可靠性和可维护性的要求。 这里我们选择型号为FJ21型的传感器，其各项参数如下： FJ21型传感器技术参数: 定输出: 1.0 - 4.0 mv/v 非线性: 0.02% FS 重复性: 0.02%FS 零点平衡: 0.02% FS 输出温度影响: 0.02% FS 零点输出: +_ 0.2mV 输入阻抗: 404 +_ 3 Ohms 输出阻抗: 350 +_ 3 Ohms 绝缘阻抗: = 5,000,000,000 Ohms 激发电压: 25V (DC/AC) 工作电压: (5 - 20 VDC/AC),单片机的选择,在本测控系统中，选用的是高性能8位单片机AT89
5、C51，它是一种低损耗、高性能、CMOS八位微处理器，片内有4k字节的在线可重复编程快擦快写程度存储器，能重复写入/擦除1000代替MCS一51系列单片机，而且能使系统具有许多MCs一51系列产品没有的功能。AT89C51可构成真正的单片机最小应用系统，缩小系统体积，增加系统的可靠性，降低了系统成本。只要程序长度小于4k，四个1/0口全部提供给用户。可用SV电压编程，而且擦写时间仅需10毫秒，仅为8751/87C51的擦除时间的百分之一，与8751/87C51的12V电压擦写相比，不易损坏器件，没有两种电源的要求，改写时不拔下芯片，适合许多嵌入式控制领域。工作电压范围宽2.7V6V，全静态工作
6、，工作频率宽，在OHz一24MHz内，t匕8751/87C51等51系列的6MHz一12MHz更具有灵活性，系统能快能慢。AT89C51芯片提供三级程序存储器加密，提供了方便灵活而可靠的硬加密手段，能完全保证程序或系统不被仿制。另外，AT89C51还具有MCS一51系列单片机的所有优点。AT89C51的特点如下所示: (1)AT89C51与MCS一51系列的单片机在指令系统和引脚上完全兼容; (2)片内有4k字节在线可重复编程快擦写程序存储器; (3)全静态工作，工作范围:OHz一24MHz;三级程序存储器加密; (4)128x8位内部RAM; (5)32位双向输入输出线; (6)两个十六位定
7、时器/计数器; (7)五个中断源，两级中断优先级; (8)一个全双工的异步串行口; (9)间歇和掉电工作方式。,外围电路,单片机为核心的测控系统除了配置以单片机为核心的主机单元之外，还要配置实现信号采集、调理、测量、控制以及人机对话功能的外围电路，主要有:(l)信号调理电路。(2)A/D转换单元。AD1674是一种性能优越适用于工业应用的12位模数转换芯片，它采用逐次比较方式工作，具有许多突出的优点，如片内自带对用户透明的采样/保持器，转换速度为10us，具有三态输出缓冲器等，所以本测控系统选用该A/D转换器。3)信号输出电路以及被控对象。(4)人机对话单元。,各个子程序的设计,数据处理子程序
8、：在数据处理子程序中，主要完成的是采样信号的运算处理。在主程序中，通过调用键盘/显示子程序，完成分选参数基值和分选参数增量设置后，相应得出四个分选等级。当采样信号经数字滤波后，与这四个分选等级进行比较，运算比较后，判断其所属的分选等级，标记该信号的动作编号 马铃薯的分选等级按大小可分为:特大(XL)、大(L)、中(M)和小(s)这四个大小等级。相应地，这四个大小等级可转换为四个重量范围。例如，马铃薯的大小等级、重量范围、分选等级和分选开关的对应关系如下: 当程序运行时，将采样信号与四个分选等级依次进行比较。当该信号属于分选等级4范围内时，则标记为动作编号4，相应地打开分选开关4;若小于分选等级
9、4，则向下与分选等级3进行比较，以此类推，直到等出该采样信号的分选等级为止。通过该数据处理子程序进行运算、比较，可实现所有采样信号的动作标号设定，使得所有马铃薯能在相应的分选口下落，完成分选目的。,控制执行子程序 在控制执行子程序中，程序根据采样信号不同的动作编号，向不同的分选开关发出相应的开关量。通过数字开关量控制电磁阀执行动作，有两个优点: 直接修改控制执行子程序，不用更改硬件设备，即可实现从不同的I/O发出开关量，完成分选马铃薯下落位置的更改。 控制对象为电磁阀，当电磁阀所加额定电压到达一定的时间值后，电磁阀才执行断开的动作。在该程序中，可通过软件延时，来修改电磁阀通电的时间值。,在主程
10、序中，先调用键盘/显示子程序，完成分选参数的预先设定;然后调用数据处理子程序，完成每个采样信号动作编号的设定。 主程序还需要根据每个采样信号的动作编号，设定该动作编号的软件定时值。数据处理子程序中共设定了四个动作编号，分别为1、2、3、4，它们依次对应着四个分选开关，以及在软件定时值表中的四个软件定时值。只有设定相应的软件定时值，才能确定每个分选开关在多长时间之后打开。 这里，软件定时值由试验获得，即从采集到某个马铃薯的重量信号开始算起，到该马铃薯输送到所属分选口为止，马铃薯运行完这段距离所用去的时间。,结论,此次毕业设计依据国家马铃薯分级标准，把马铃薯分为三个等级，按马铃薯大小应用于不同的场合，使它们的利用价值达到最大化。本设计以AT89C51单片机为核心，设计了信号调理电路、A/D转换电路、信号输出电路和键盘/显示单元等组成分级检测控制系统。在工作时，系统通过选择FJ21型压敏式压力传感器采集马铃薯种薯重量产生的电压信号，将该模拟信号经型号为LM324的放大器放大、一阶低通滤波电路滤波后，送入AD1674作为A/D转换单元的A/D转换器，转换后的数字信号进入AT89C51单片机；设计了分级系统的运算处理软件，分选得出马铃薯种薯等级，向分选开关发出控制信号，实现了对马铃薯的动态称重和实时分选控制。,谢谢,
