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蓝牙技术

多功能种植系统设计


基于蓝牙模块控制的多功能种植系统设计

随着物联网的兴起,安卓手机以其独有的开放性优势正在为我们提供更多优质便捷的技术成果,由于安卓操作系统的实际性和可操作性,使其迅速成为智能手机的主流操作系统。在智能手机的发展过程中,其短距离通信技术一直都受到广泛的关注,蓝牙技术实现无线遥控也越来越广泛。本设计以手机作为终端,通过蓝牙通信传输指令,实现种植机的无线智能控制。

一、大蒜播种系统机械结构设计

多功能大播种系统采用12V减速电机为动力,前后共同作业,一次性可完成开沟、播种、施肥等多道工序,满足大蒜的播种需求。大蒜播种疏密程度一致,动力消耗较低。

工作时,多功能大蒜播种机在减速电机的驱动下前进,在地轮的驱动下整体机架移动,并且通过链条的传动来带动播种装置的转动,此时种子滑入三轨滑道内,在重力作用下蒜瓣下滑并完成第一次变向,落入播蒜抓,播蒜抓上下移动并且间歇性开闭,从而完成大蒜的高精度播种工作;与此同时,开沟刀一同开沟,使化肥落入槽沟内,后置的覆土装置将施如化肥的槽沟填埋;在继续前进的过程中,后方的农药喷洒装置时时工作,从而完成大蒜播种过程中的一系列环节。

1种子箱2同轴推杆电机3农药箱4车架5拐弯装置电源6农药喷嘴7农机后轮8锥形管液压泵9分重轮lO蒜爪11传动链轮1 2驱动轮13三轨滑道驱动轮。

1.1播种机构

(1)筛选机构:大蒜筛选机构是播种系统的重要部件,决定着大蒜的播种质量。筛选机构主要由种子箱、播蒜盘、机壳和导种轨道组成。由于大蒜的蒜瓣形状不规则,排种装置采用了五个内置30度的斜坡、球面型播蒜爪构成的独立播蒜盘和带轨道的外壳组成。该筛选机构排种量均匀稳定、适应性强,工作可靠,不损伤种子,可以防止一穴多株的现象。

(2)辨向入土机构:利用大蒜种体重心靠下这一稳定的物理特性,设计的辨向入土机构主要由三轨滑道、锥形管、滑轨、带毛刷的点播爪等组成,蒜瓣通过三轨滑道时,在自身重力作用下会偏向任意一条轨道,当到达轨道末端时,完成初次辨向工作,并进入锥形管,锥形管连接竖直滑轨,再次通过带毛刷的点播爪完成完整辨向工作,有效的解决了蒜瓣鳞芽朝上的问题。

1.2开沟覆土机构

开沟覆土机构由丝杠、滑轨、铁犁组成,铁犁在丝杠作用下上下往复运动,可以实现开沟、施肥,通过换铁犁还可实现覆土功能,同时我们通过丝杠可以调节铁犁的入土深度以满足不同农作物和不同土壤的要求。

1.3播种施肥机构

播种施肥机构采用四仓传动,单仓链条型是一个仓,可以单独播种或者施肥,播种时可以根据实际播种对象换用不同的播种盘双仓链条式和双仓传动式播种楼,是有两个仓眼,可以单独播种也可以施肥,更方便双仓的另外两个播种芯,播种不同作物根据颗粒大小可以换芯。

四仓链条和传动式播种楼是万能型,可以播种不同作物,施肥同时进行,而且播种不同作物不用换芯,只需要把不用的仓眼用挡板挡住就可,使用方便。

精播型针对玉米精播,种出的玉米不用疏苗,可以施肥,省力好用。根据自己需要更换,小的调节盘株距大约16cm,大的调节盘株距大约21cm,播种时会产生一定的落差,故株距取大致数据。链条型是通过链子带动下种子的,传动型是利用齿轮和轴传动的。

1.4转向装置

转向机构由机架、12V电机、转动轴、车轮等部分组成。该系统可以实现车体行动中的方向转换,通过电机带动转动轴来实现车体的方向转换,进而实现以单片机为控制核心的多功能智能化的转向系统。

二、多功能种植系统电器控制模块

本文以ATmegal6单片机为主控芯片,以Hc一06为蓝牙接收模块,利用手机中的Android平台开发的手机控制平台实现单片机与手机端的蓝牙连接配对,单片机通过分析手机端传递过来的动作指令控制电机驱动,从而实现大蒜播种机的播种、开沟、施肥、覆土、施肥、农药喷洒以及机器的移动等功能。

2.1硬件系统

(1)电源模块:电源模块主要是为单片机模块、继电器模块和hc一06蓝牙模块供电,主电路采用7805三端集成稳压芯片,因为7805芯片费用较低,外围元器件较少、保护电路完善,使用方便、可靠。输入电压允许范围较大,输出电压稳定,对用电模块影响较小。

(2)单片机模块:单片机模块是一个简单的最小系统,主要组成部分为ATmega l6、振荡器、晶振及蜂呜器,引脚PAO-PA7/PDO分别是信号的输出端,PD1是信号输入端。当信号输出后输入三极管8050的基极,由三极管集电极输出放大信号而控制继电开关的动作。此系统电路的晶振值为1 1.059 2MHz,电容选择30PF的瓷片电容。

(3)蓝牙模块:本设计采用Hc—O6蓝牙模块,其通讯方式为串口通讯,Tx端口用于串口数据的输出,KEY用于对蓝牙模块的工作模块进行设定。Hc一06的工作电压为5V,在与单片机串口连接时,采用电阻率较小的信号线,以减少信号在传输过程中的改变,保证了数据传输的稳定性。另外该模块本身带有的指示灯可以直观的看到模块是否正常工作,是否正在进行通讯,以便操作人员顺利进行工作。

2.2系统软件设计

基于蓝牙模块控制的多功能大蒜种植系统的控制系统以手机蓝牙作为客户端,系统上的蓝牙模块HC-06作为服务端。客户端以Android为平台,采用Ec lipse开发环境,JAVA编程,服务端采用单片机控制。单片机启动后,侦听来自蓝牙模块的指令,经过指令解析后,控制电机驱动模块,从而控制种植机的运行。

结论

多功能种植机的功能如下:(1)将播种(多种农作物)、开沟施肥覆土、喷药等多功能于一体。(2)采用特制驱动轮防止打滑现象,以免播种不均匀。(3)设计独立播蒜盘可避免播种时一穴多株现象,影响产量。(4)利用三轨滑道及多层毛刷两次辨向,提高蒜头朝下的的准确率。(5)链轮链条按照严格定转速比要求满足:主轴转速:驱动轮转速为10:1。(6)播蒜盘转速:驱动轮转速=2:1,以实现种子的精播。当使用人员使用该机器时,不同的功能可通过手机终端的按键实现,按键形成的信号通过蓝牙模块传给单片机,当1键被按下,则电机带动传动机构通过齿轮齿条的配合控制种植机前进、播种、喷洒农药。如果需要种植机移向不同方位,可以按4、5键实现转向。当需要实现开沟、施肥、覆±功能时,可按2、3键进行升犁或降犁来解决不同功能需要。当播种完成以后,可按7键或8键进行施肥操作,并且可继续使用9、10两键开启农药喷洒功能,从而完成一系列操作。

实验结果表明,种植机可以接收手机遥控信号并灵活地控制电机实现播种、开沟、施肥、覆土及喷药等功能。

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