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應(yīng)用設(shè)計(jì)

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基于MSP430F149的水稻插秧機(jī)水平智能控制系統(tǒng)(下)

基于MSP430F149的水稻插秧機(jī)水平智能控制系統(tǒng)(下)

2011/2/14 11:22:00

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    MSP430F149采用C語言完成程序設(shè)計(jì),可以在IAR軟件中進(jìn)行仿真調(diào)試,程序設(shè)計(jì)流程如圖3所示。

 


    系統(tǒng)的軟件程序固化在MSP430F149內(nèi)部Flash存儲器中完成,采用模塊化設(shè)計(jì)方法,結(jié)構(gòu)清晰。主程序包括有時鐘初始化、定時器。Ti-merA、串口通信、A/D初始化和存儲等模塊。系統(tǒng)上電自動復(fù)位后,自動運(yùn)行程序,采用查詢方式,每120ms發(fā)送一次控制命令。其控制命令的算法如下:
    控制命令為:N=(LP/360)(V-2.5)×18,其中,L為編碼器分辨率;P為電機(jī)減速比;V為角度傳感器信號。
    延時程序用MSP430F149內(nèi)部的定時器延時,其相關(guān)程序代碼(延時10 ms)如下:


        定時器時鐘源為子系統(tǒng)時鐘,子系統(tǒng)時鐘由外部8 MHz時鐘源經(jīng)8分頻得到。主程序在執(zhí)行完int_timerA()程序后即進(jìn)入定時器的中斷服務(wù)程序,在中斷服務(wù)程序中設(shè)置中斷標(biāo)志位,標(biāo)志位累加,在主程序中通過查詢中斷標(biāo)志位的累加次數(shù),從而判斷延時時間是否達(dá)到預(yù)期值??紤]到電機(jī)的動作時間及控制的實(shí)時有效,控制命令的發(fā)送時間要保證每發(fā)送一條命令都要在上一條命令執(zhí)行完畢的情況下,2條命令的發(fā)送時間間隔盡量縮短。經(jīng)過多次實(shí)踐,120ms/次的發(fā)送頻率較佳。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    將已編譯的程序下載到硬件系統(tǒng)中,并在實(shí)際的水田中進(jìn)行試驗(yàn),在沒有應(yīng)用水平控制系統(tǒng)時,由于水田不平、插秧機(jī)行駛速度等原因?qū)е虏逯膊績A斜角度左右波動變化較大,經(jīng)角度傳感器采集得到的信號如圖4所示,由圖4中可看到插植部的波動范圍較大,最高可達(dá)+20°的傾角范圍,在插秧的水田里也可看到水田出現(xiàn)大量漂秧現(xiàn)象,插秧質(zhì)量無法得到保證。加入水平控制系統(tǒng)后,得到明顯改善,如圖5所示。測試結(jié)果表明,沒有加入控制系統(tǒng)的插植部在工作中波動較大,傾角幅度在±5°與±20°之間,加入控制系統(tǒng)后,傾角波動范圍可以控制在±4°以內(nèi),這樣的傾斜角度在實(shí)際中可以保證插秧的質(zhì)量。

 

 

5 結(jié)論
    基于MSP430F149的水稻插秧機(jī)水平智能控制系統(tǒng)可以實(shí)時、準(zhǔn)確、有效地控制插秧機(jī)插植部的水平位置,為機(jī)械的自動化插秧質(zhì)量提供強(qiáng)有力的保障。相對于傳統(tǒng)的彈簧水平控制方法,插秧機(jī)水平智能控制系統(tǒng)可在0.1s內(nèi)對插植部的水平波動做出反應(yīng),控制復(fù)位準(zhǔn)確,對惡劣環(huán)境有很強(qiáng)的抗干擾能力,解決了目前國內(nèi)水稻智能插秧機(jī)在水平控制方面精度低,延遲長,抗干擾差等問題,實(shí)現(xiàn)了在插秧機(jī)水平可控制方面的自動化、智能化。大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于MSP430F149的水稻插秧機(jī)水平智能控制系統(tǒng)保證插植部最大的傾角波動范圍在±4°以內(nèi),從而保證了插秧質(zhì)量,對于比較惡劣的插秧環(huán)境有很強(qiáng)的適應(yīng)性。


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