一种农用多功能变量控制器制造技术

本发明专利技术公开了一种农用多功能变量控制器，包括中央处理器及与中央处理器连接的串行数据接口电路、模拟量信号接口电路、数字量信号接口电路、液晶屏接口电路、触摸屏接口电路、报警电路、音频接口电路、看门狗电路和变量执行机构驱动电路；液晶屏接口电路与液晶显示屏连接，触摸屏接口电路与触摸屏连接，报警电路和音频接口电路均与扬声器连接，看门狗电路与数据存储器连接。本发明专利技术具有控制变量施肥、变量喷药、变量灌溉三种作业类型和ＧＰＳ定位自动控制、推算定位自动控制和手动输入控制三种工作模式。本发明专利技术成本低廉，适用于多种耕作环节作业。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于农业智能装备领域，涉及一种变量控制器，具体地说是一种配以相应 的作业机具、传感器及变量执行机构可实现变量施肥、变量喷药及变量灌溉作业的农用多 功能变量控制器。
技术介绍
施肥、喷药和灌溉是农作物生长过程中必不可少的耕作环节，直接影响着农产品 的产量和品质。耕作措施不当，不仅增加农产品生产成本，而且会破坏周围环境的生态平 衡。随着科技进步，人类生活水平的提高，如何合理应用耕作地块的土壤特性和地块周围的 生产资源，在减少生产投入的情况下增加或维持农产品产量、降低成本、减少环境污染、节 约资源、保护生态平衡已成为近年来国际上农业科学研究的热点领域，精确农业也即因此 应运而生。精确农业的核心指导思想是对农业变量管理，因地制宜，优质高产。实质是最大限 度地提高科技投入和科学运作对农业增产的贡献率。目的是实现农业现代化，改变农业的 增产方式。随着一系列高新技术(如全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、遥感系统 (RS)、专家系统、传感器技术、自动控制技术和机电一体化技术等)在农业生产中的应用， 使得精确农业在变量控制精度和作业效率方面均取得了前所未有的好成绩。但是纵观整个 精确农业实施过程不难发现作为精确农业实施关键技术支持之一的变量控制器相互之间 不具有通用性。即在不同的农作物耕作环节中，采用该类控制器对农作物实施变量管理或 投入，除需配以必要的作业机具外，还需配备专用的变量控制器，如凯斯公司ST820型空气 输送式变量施肥播种机、约翰 迪尔公司的“绿色之星”喷药机以及杨青研究的变量灌溉机 等，均是在施肥机、喷药机和灌溉机上安装专用的变量控制器实现变量作业。这样不但增加 变量作业机的制造成本，也增加了精确农业实施和日后维护成本，不利于精确农业技术的 推广应用。
技术实现思路
为了克服目前在不同农作物耕作环节中频繁更换变量控制器的不足，本专利技术的目 的是提供一种农用多功能变量控制器，该多功能变量控制器成本低廉，具有多种类型输入 输出接口、良好人机交互界面，可扩展性强，适用于多种耕作环节作业，实现“一机多用”。在 保护环境资源的同时，降低变量作业机的生产成本，扩大精确农业推广应用范围。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的一种农用多功能变量控制器，其特征在于该多功能变量控制器包括中央处理器 及与中央处理器连接的串行数据接口电路、模拟量信号接口电路、数字量信号接口电路、液 晶屏接口电路、触摸屏接口电路、报警电路、音频接口电路、看门狗电路和变量执行机构驱 动电路；液晶屏接口电路与液晶显示屏连接，触摸屏接口电路与触摸屏连接，报警电路和音 频接口电路均与扬声器连接，看门狗电路与数据存储器连接。本专利技术中，所述的中央处理器采用ARM7系列的S3C44B0X微处理器；所述的数据存 储器采用64M NAND flash存储器；所述的变量执行机构驱动电路为PWM脉冲隔离整形与放 大电路、模拟量信号调整放大电路。所述的串行数据接口电路通过D型9针串口与PC机或GPS接收机连接；其中，PC 机将控制器系统程序或处方图信息载入中央处理器；GPS接收机在GPS定位自动控制模式 下接收GPS通讯信息，对作业机具实现定位和测速。所述的模拟量信号接口电路与压力传感器连接，在进行变量喷药或变量灌溉作业 时，实时检测药液管路或水流主管路压力；所述的数字量信号接口电路与速度传感器、流量 传感器连接，在进行推算定位自动控制或手动输入控制变量施肥作业时，实时测量机具行 进速度和排肥轴转速。并在自动控制或手动输入控制变量喷药作业或变量灌溉作业时，实 时检测机具的作业速度和喷头喷液量。所述触摸屏为外接四线电阻式触摸屏；液晶显示屏为5寸液晶屏，触摸屏与触摸 屏液晶显示屏配合使用完成控制器作业参数实时显示及控制面板操作。扬声器在机具变量作业工作正常时，语音播报出出机具作业位置和排肥、喷药或 灌溉量数值；在机具变量作业工作异常时，发出蜂鸣报警声。所述的变量执行机构驱动电路输出OV IOV电压信号和幅值为12V的脉冲信号。 变量执行机构驱动电路与施肥机、喷药机及灌溉机连接。本专利技术具有变量施肥、变量喷药和变量灌溉三种作业类型和GPS定位自动控制、 推算定位自动控制、手动输入控制三种工作模式。是以ARM7系列的S3C44B0X微处理器为 平台，在UCOS-II操作系统基础上，使用C语言开发完成。本专利技术中，串行数据接口电路通过D型9针串口与PC机或GPS接收机的串行接口 连接，与PC机连接用于将控制器系统程序或处方图信息载入中央处理器，与GPS接收机连 接用于GPS定位自动控制模式下接收GPS通讯信息对机具实现定位和测速。模拟量信号接 口电路可外接压力传感器，当该控制器进行变量喷药或变量灌溉作业时，用于实时检测喷 药管路压力或水流主管路压力，若喷药管路压力或水流主管路压力达不到设定值时启动报 警系统。数字量信号接口电路与速度传感器、流量传感器连接，当该控制器进行推算定位自 动控制或手动输入控制变量施肥作业时，用于实时测量机具行进速度和排肥轴转速；当该 控制器进行推算定位自动控制或手动输入控制变量喷药作业(或变量灌溉)时，用于实时 检测机具作业速度和喷头喷液量。触摸屏接口电路外接四线电阻式触摸屏，液晶屏接口电 路连接5寸液晶屏，触摸屏与液晶屏配合使用完成控制器作业参数实时显示以及控制面板 操作。报警电路和音频接口电路均外接扬声器，当机具变量作业工作正常时，语音播报出出 机具作业位置和排肥、喷药或灌溉量数值；工作异常时，发出蜂鸣报警声。数据存储器与看 门口电路连接，看门狗电路与中央微处理器连接，数据存储器用于存放系统控制程序、决策 处方数据和作业参数“记录薄.txt”。变量执行机构驱动电路设计集成了 PWM脉冲隔离整 形与放大电路、模拟量信号调整放大电路，可输出0 IOV电压信号和幅值为12V的脉冲信 号。本专利技术填补了农作物耕作机械变量控制系统作业状态单一的空白，是一种同时适 用于变量施肥、变量喷药和变量灌溉作业的变量控制器，有效降低了传统耕作机械向智能 化控制转变的成本，有助于精确农业技术推广与实施。与现有技术相比，本专利技术成本低廉，具有多种类型输入输出接口、良好人机交互界 面，可扩展性强，适用于多种耕作环节作业，实现“一机多用”，在保护环境资源的同时，降低 变量作业机的生产成本，扩大精确农业推广应用范围。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的工作流程图。具体实施例方式结合附图及实施方式进一步说明本专利技术。如图1所示，农用多功能变量控制器由中央处理器1以及外围的接口电路、驱动电 路组成。其中，串行数据接口电路2 —端接中央处理器1，另一端接9针D型串口用来与PC 机21或GPS接收机22连接。模拟量信号接口电路3 —端与中央处理器1连接，另一端接5 针军用航空插头用来与压力传感器31连接。数字量信号接口电路4 一端接中央处理器1， 另一端接7针军用航空插头用来与速度传感器41、流量传感器42连接。触摸屏接口电路 6 一端接中央处理器1，另一端与四线电阻式触摸屏61连接。液晶屏接口电路5 —端接中 央处理器1，另一端与5寸IXD液晶显示屏51连接。变量执行机构驱动电路10 —端接中 央处理器1，另一端与6针军用航空插头连接。将以上硬件封装，制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种农用多功能变量控制器，其特征在于：该多功能变量控制器包括中央处理器（１）及与中央处理器（１）连接的串行数据接口电路（２）、模拟量信号接口电路（３）、数字量信号接口电路（４）、液晶屏接口电路（５）、触摸屏接口电路（６）、报警电路（７）、音频接口电路（８）、看门狗电路（９）和变量执行机构驱动电路（１０）；液晶屏接口电路（５）与液晶显示屏（５１）连接，触摸屏接口电路（６）与触摸屏（６１）连接，报警电路（７）和音频接口电路（８）均与扬声器（７１）连接，看门狗电路（９）与数据存储器（９１）连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张书慧，王丽霞，陈加国，陈宏，
申请(专利权)人：南京工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]