基于Modbus的甘蔗种植机测控系统的设计

【摘要】我国农业正在由传统开放式农业向现代精准农业发展,而智能化农机更是实施精准农业的重要手段。采用智能农业机械进行耕作,可以大大缓解我国正在面临的农村劳动力流失,农业投入产出比过低以及农业物资浪费严重的问题。在甘蔗种植业中,而由于劳动力成本上升,导致我国蔗糖行业原本的竞争力不复存在。而作为甘蔗种植业中劳动力需求最大的种植环节,如能提高机械化使用水平,将可大大降低原料蔗的生产成本。针对目前现有甘蔗种植机缺苗、肥料浪费严重等现象,提出了一种智能化改造方案,以实现种植时缺苗提示、智能施肥的目的。以Modbus的RTU模式为基础,设计编写了通讯协议以及相关功能代码,并依靠RS485定义了网络物理层,从而完成了Modbus现场总线网络的构建。整个系统是以嵌入式系统为上位机,单片机系统为下位机,通过Modbus,总线进行数据交互的一款智能化控制平台。下位机以ATmega8为主控器建立了最小系统。通过使用ATmega8单片机的捕获功能捕捉霍尔传感器产生的脉冲信号,经过改良后的M测速法计算出系统所需速度信息。通过PWM技术和比例-滞回控制方法,实现了肥料排放的智能化控制。上位机则以S5PV210蜂鸟系列ARM处理器为控制核心,通过移植uboot、嵌入式Linux内核和Yaffs2文件系统建立起嵌入式硬件平台。使用Qt编写了全中文人机操作界面并增加了SQLite数据库。通过U盘下载的方式,将Qt程序、宋体字库以及tslib触摸屏软件库一起移植至嵌入式平台,实现了全触控式人机操作。在最终完成的系统上,用户可以通过触摸屏输入段长、段距以及单双行种植等信息。嵌入式设备依据设置,完成相应的动作。并且实时的显示甘蔗种植机的行驶速度、距离以及施肥总量等相关信息,供用户参考。在完成种植任务后,用户可以通过点击保存,将一天内所种植甘蔗总量以及肥料使用情况保存起来,以便日后分析。实验表明：该智能化种植机可根据用户设置,自动完成开沟、放苗、施肥和覆土等一系列耕种工作,工作情况良好。
【作者】施焕春；
【导师】尹文庆；
【作者基本信息】南京农业大学，机械工程，2013，硕士
【关键词】嵌入式；精准农业；智能农业；种植机；Modbus总线；

【参考文献】
[1]王兴.程序性细胞坏死调控的TNF-α诱导的神经毒性独立于ROS和钙离子通道[D].苏州大学,生物化学与分子生物学,2014,硕士.
[2]马慧慧.聚合物/金属纳米粒子自支持薄膜的液/液界面组装[D].山东大学,胶体与界面化学,2013,硕士.
[3]韩维维.ZS公司发展战略研究[D].浙江工业大学,工商管理,2012,硕士.
[4]王治海.基于遥感信息的区域农业干旱模拟技术研究[D].中国气象科学研究院,气象学,2013,硕士.
[5]廖阳.廉租住房政策实施过程中廉租对象界定问题研究[D].西安建筑科技大学,管理科学与工程,2004,硕士.
[6]司显柱,郭小洁.基于语料库的英语名转动词研究[J].山东外语教学,2015,01:26-33.
[7]康许科.超临界CO_2发泡法制备PS/PP微发泡反射板[D].东华大学,材料工程（专业学位）,2014,硕士.
[8]于金杉.中外经典童声合唱作品[D].中国音乐学院,音乐学,2014,硕士.
[9]袁力.安庆市公立医院员工绩效考核体系研究[D].安徽大学,行政管理,2013,硕士.
[10]李哲.进出口动物源食品中多肽类和水杨苯胺类兽药残留量检测技术的研究[D].大连工业大学,发酵工程,2008,硕士.
[11]王扶东,李洁,薛劲松,朱云龙.关联规则快速挖掘在CRM中的应用(英文)[J].中国科学院研究生院学报,2004,03:358-365.
[12]李娜.延安市区高中文科生物理学习投入的外部影响因素及策略研究[D].延安大学,课程与教学论,2014,硕士.
[13]张媛.C-e Translation Strategies of Cultural Relics Texts[D].西安外国语大学,MTI翻译,2014,硕士.
[14]方安.基于低温共烧陶瓷技术的微带滤波器和巴仑模块设计方法研究[D].浙江工业大学,2006.
[15]张佳丽.基于中国电信业的行政垄断与政府规制研究[D].山西财经大学,国民经济学,2014,硕士.
[16]夏丽.基于视频检测技术的车流量统计算法研究[D].武汉理工大学,计算数学,2012,硕士.
[17]杨文凯.序列图像中运动目标的检测[D].西北工业大学,模式识别与智能控制,2004,硕士.
[18]曹永青,林鑫,汪志太,王理林,黄卫东.液氮冷却条件下激光快速熔凝Ni-28wt%Sn合金组织演变[J].物理学报.
[19]张春威.半胱氨酸修饰金纳米棒光学性质的研究[D].郑州大学,光学工程,2013,硕士.
[20]刘明波,杨勇.计及静态电压稳定约束的无功优化规划[J].电力系统自动化,2005,05:21-25.
[21]王庆伟.工伤行政确认程序问题研究[D].烟台大学,法律,2014,硕士.
[22]周国光.我国检察机关的行政化研究[D].华中科技大学,经济法学,2013,硕士.
[23]乔俊.电离辐射诱导非小细胞肺癌细胞死亡及其机制研究[D].吉林大学,临床医学,2013,硕士.
[24]全帆,乔渭阳,王良降,纪良.风扇湍流宽频噪声特性的数值计算分析[J].航空动力学报,2015,02:455-462.
[25]许海铎.AZ63H镁合金触变成形工艺参数对微观组织和力学性能的影响[D].兰州理工大学,材料学,2013,硕士.
[26]金万成.后浇带施工的几项构造措施[J].建筑技术.2003(07)
[27]张伟.压差式太阳能自动跟踪器的研究[D].东北大学,机械设计及理论,2010,硕士.
[28]张叔伦.波动方程相移偏移法[J].石油地球物理勘探,1981,04:1-14.
[29]秦恒.基于指标递阶分解的集装箱码头生产计划优化研究[D].大连海事大学,物流工程,2013,硕士.
[30]李晓,邱玉辉.基于MAS的Web用户数据预处理[J].广西师范大学学报(自然科学版),2003,01:160-163.
[31]徐顺建,黄勇,钟炜,肖宗湖,罗永平,欧惠.交联孔隙结构TiO_2-PEDOT:PSS纳米复合薄膜的制备及作为对电极的应用[J].光学学报,2014,09:334-340.
[32]王凤军.船舶避碰仿真平台设计[D].大连海事大学,检测技术与自动化装置,2013,硕士.
[33]刘思源.基于人工免疫系统的自然图像分类算法与技术研究[D].太原理工大学,通信与信息系统,2012,硕士.
[34]卢抒怿.辽河流域重金属污染分析及风险评价[D].北京交通大学,2014.
[35]俞东青.中国地方政府债务风险研判与管理建议[D].天津财经大学,财政学,2012,硕士.
[36]宋柱梅.基于模型集成运算的嵌入式装备控制系统开发方法的研究[D].华南理工大学,2007.
[37]孙向伟.基于空间计量经济视角的中国区域经济增长特征与地区比较[D].南昌大学,数量经济学,2012,硕士.
[38]杨姗.二甲双胍联合熊去氧胆酸治疗非酒精性脂肪性肝病的疗效观察[D].山东大学,内科学（专业学位）,2013,硕士.
[39]陈兰.《翻译研究导航》（第三章）翻译报告[D].四川外国语大学,翻译（专业学位）,2013,硕士.
[40]孙逸.关于碲化物型金矿床的共沉淀式富集的探究与分析[D].中国地质大学（北京）,矿物学、岩石学、矿床学,2013,硕士.
[41]欧布力卡斯木阿布来孜.中日地方自治制度比较研究[D].东北师范大学,中共党史,2012,硕士.
[42]王洪志.我国电饭煲市场的研究[D].吉林大学,工商管理,2004,硕士.
[43]陈素丽.基于C/S模式的辅助教学系统的研究与实现[D].大庆石油学院,计算机应用技术,2004,硕士.
[44]刘桢付.费氏中华根瘤菌的基因标记与竞争结瘤的研究[D].华中农业大学,微生物学,2001,硕士.
[45]冯晋,李春平.基于统计学和语义信息的中文文本主题识别技术[J].清华大学学报(自然科学版),2005,S1:1791-1794.
[46]邹萍萍.混合钳位型三电平半桥逆变器的研究[D].南京航空航天大学,电力电子与电力传动,2013,硕士.
[47]王蓓俊.抢劫罪若干问题研究[D].华东政法学院,法律,2003,硕士.
[48]黄席樾,熊庆宇,石为人,柴毅.冶金连铸工业过程实时专家控制系统的设计与实现[J].自动化学报,1998,03:119-123.
[49]郭以贺.中压电力线通信关键技术研究[D].华北电力大学,电力电子与电力传动,2014,博士.
[50]何竹明.农技推广应用中农户参与行为及其影响因素研究[D].浙江大学,2007.