果樹智能噴藥裝置 摘 要本文設計的是一種果樹智能噴藥控制系統，能夠根據果樹的空間位置調節噴頭的高低，根據果樹的地理位置控制噴嘴的開關。從而降低勞動強度，提高農藥利用率，減少環境污染。硬件系統由單片機及其外圍電路組成，包括信號采集模塊、電機驅動模塊、調控模塊、噴霧模塊，完成了對果樹信息的接收、處理和執行。 關鍵詞單片機；電機驅動；調控；噴霧 中圖分類號：S491 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）20-0287-01 1 研究背景 我國果樹種植面積廣泛，產量也隨著科學技術的應用逐年增加，水果的產量與質量也成為拉動經濟的重要杠桿。市場對水果質量的要求越來越苛刻，而農藥的利用率是保證水果質量的必要因素。但是目前，我國噴藥設備技術落后，使藥液沉積利用率不到30%，其余的70%都被土壤和周圍的環境所吸收。這不僅造成了農藥的流失、環境的污染， 而且人工勞動強度大，尤其是山區的果樹，需要手動噴灑農藥，不僅造成了農藥的嚴重浪費，而且還嚴重危害了噴灑者的身體健康。嚴重時還能造成工作人員中毒。鑒于此，研制一種農藥利用率高，勞動強度低、環境污染少的智能噴藥設備勢在必行。 2 方案設計思想 我國大部分果樹采用的是寬行距密株距的種植方式，行距比株距大，株行間距為4米，樹高2.5-3米，冠徑2.5-3米，干高4050厘米，冠高2-2.5米。當對果樹進行噴灑農藥時大部分采用的手動式噴霧器，部分果園采用了機械化噴霧，但是機械化程度不高，噴射過程中，噴嘴不間斷噴灑，噴桿高低固定。不僅造成了附著在果樹的農藥量下降，而且還加重了環境污染。因此，本文的目的就是設計一種自控調節噴霧系統。該系統包括果樹信息的檢測裝置，當小車在果園里移動，遇到果樹時，安裝在噴霧系統上的紅外傳感器會根據果樹冠高給噴霧控制器控制信號，其中一部分信號用來控制噴嘴的開關，另外一部分用來調節噴桿的高低，使得噴嘴相對于樹冠處于一個有利的噴霧位置。當小車繼續移動，離開果樹時，噴霧系統檢測不到紅外傳感器的信息，就會停止噴灑農藥，直至小車移動到果樹面前，系統將會進行新一輪的噴灑。 3 系統總框架圖 如圖3-1所示，在本系統中，系統的檢測信息由紅外傳感器采集，調控模塊進行調整。選用單片機作為控制器，系統開始工作后，紅外傳感器將采集到的果樹位置與高低信息傳給單片機，單片機對信息處理后，控制執行機構執行操作，從而實現系統的自動噴霧。 4 主控電路的設計 單片機作為主要的控制器元件，廣泛應用與各個領域。根據本系統的需要選擇AT89S52作為本系統的控制器元件。 主要性能： 與MCS-51 單片機產品兼容；8K字節在系統可編程Flash存儲器；1000次擦寫周期；全靜態操作：0Hz33Hz；三級加密程序存儲器；32個可編程I/O口線；三個16 位定時器/計數器；八個中斷源；全雙工UART 串行通道；低功耗空閑和掉電模式；掉電后中斷可喚醒；看門狗定時器；雙數據指針；掉電標識符。 AT89S52是一種高性能、低功耗CMOS8位微控制器。此單片機包括有8k字節的可編程flash存儲器。它采用Atmel公司的高密度非易失性存儲器技術制造，可以與80C51工業系列產品指令和引腳完全兼容。單片機上的Flash不僅允許程序存儲器在系統可編程，而且也可以應用于常規編程器。 AT89S52主要特性： 8k字節Flash；256字節RAM ；32為I/O口線；看門口定時器；2個數據指針；三個16為定時器/計數器；一個6向量2級中斷結構；全雙工串行口；片內晶振及時鐘電路；可降至0Hz靜態邏輯操作；支持兩種軟件可選擇節電模式；空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續工作；掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止；8位微控制器8K字節在系統可編程Flash AT89S52。 4.1 電機驅動電路 通過電機驅動器模塊5控制電機兩端的車速的驅動電壓來改變它的模型。該模塊采用集成電機驅動芯片控制電機。這里是由摩托羅拉MC33886驅動芯片所產生的。它集成了一個5A電流H橋電路通過外部輸入控制信號PWM，脈沖頻率可達10KHz，大大提高了電機控制頻率。此外，MC33886還擁有一個內部的短路保護，欠壓保護和高溫保護。由于模型車向前不向后，所以你可以把MC33886內部集成了兩個半橋電路的并聯，從而大大提高了其驅動能力。 4.2 電源電路設計 橋式整流電路的優點是具有高輸出電壓，紋波電壓較小，管的最大反向電壓較低，同時由于電力變壓器在正極和負極半周期有一個供電負荷和電力變壓器的充分利用，效率高。因此，電路的半導體整流器電路被廣泛應用。 濾波電路，我們采用電容濾波電路。因為這個設計為小功率源，電容的初始電壓為零，當連接到交流電源時，V2是正半周期，通過D1，D3到充電電容器C；當V2是負半周期，通過D2和D4到充電電容器C充電。充電時間常數c=RintC。無線電偵察Rint包括副繞組變壓器直流電阻和二極管D正向電阻。因為無線電偵察很少，通常很快就取得了交流電壓的電容器V2。由于電容器為放電電路，所以輸出電壓是V2的平方根，它對于一個恒定直流輸出。 5 結論 本文以果樹噴霧為研究對象，設計以單片機為核心控制器的自動噴霧系統。整個系統以紅外傳感器作為檢測信號，分析和研究了國內外噴霧系統的發展過程和研究現狀，提出了一種適合果樹噴藥的自動噴霧系統，并設計了各個模塊，對各個元器件進行了選型。設計了以AT89S52為核心的控制系統硬件電路圖，包括信號采集電路、電機驅動電路、調控電路、電源電路等，完成了信號的采集和處理及執行機構的自動控制。 參考文獻 1 李會芳，邱白晶，劉保玲.2004.對精確農業中變量噴霧控制的研究.中國農機化 2 戴奮奮.2004.我國施藥技術的發展趨勢.植物保護 3 鄭麗菌，吳春篤.2004.靜電技術在農業中的應用.農機化研究 4 周浩生.1996.靜電噴霧特點及器械研究概述.農機試驗與推廣 5 耿愛軍，李法德，李陸星.2007國內外植保機械