【小型玉米播种机自行走装置控制系统设计及实物模型制分析案例2300字】

小型玉米播种机自行走装置控制系统设计及实物模型制分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u10303小型玉米播种机自行走装置控制系统设计及实物模型制分析案例 142131.1控制系统设计 1152531.1.1控制系统及重要元件简介 1212761.1.2控制系统的硬件构成 5136351.1.3控制系统电路连接图 6313031.2行走装置控制原理 729041.4行走装置实物模型制作与调试 91.1控制系统设计1.1.1控制系统及重要元件简介本次设计的控制系统采用arduinoUNOR3控制板作为控制器基础，再次基础上进行满足本次要求的电子电路设计。本次用到的电子元器件总汇如表1.1所示。表1.1电子元件汇总元件名称数量备注Arduinounor3控制板1超声波测距传感器2压力传感器1用于称重模块温度传感器1红色LED发光二极管1蓝色LED发光二极管1蜂鸣器1直流电机2L298D直流电机驱动1220Ω电阻21KΩ电阻1导线若干(1)arduinoUNOR3控制板简介ArduinoUNOR3是一款基于微控制器ATmega328P的开发版，开发版上有16MHz的石英晶振，一个USB接口，一个电源接口，可以进行串口在线编程，有一个复位键。有14个数字I/O接口，其中6个可以作为PWM输出口，6个模拟输入口。实物如图1.1所示，电路原理图如图1.2所示：图1.1arduinoUNOR3控制板实物图1.2arduinoUNOR3控制板原理图只需用数据线连接开发版的USB口和电脑的USB口，既可以通过电脑上传在电脑编辑好的程序到开发版里。arduinoUNOR3控制板主要技术参数如表1.2所示：表1.2arduinoUNOR3控制板主要技术参数项目参数控制器ATmega328P工作电压5伏特输入电压7.12伏特输入电压6.20伏特数字输入输出引脚14个PWM引脚6个模拟输入引脚6个输入/输出引脚直流电流20毫安3.3V引脚电流50毫安闪存32KB静态存储器2KB内置LED引脚13长68.6mm宽53.4mm重25克时钟频率16MHz超声波测距传感器简介超声波测距传感器主要由一个接收器、一个发射器组成和陶瓷振子换能器组成，当超声波开始工作时，陶瓷振子负责声波和电信号的转换。传感器上的晶振超声波测距传感器中的发射器会向前发射超声波，发射出去的超声波遇到前方的物体后反射回来，接收器负责接受反射回来的超声波后，数据返回控制器，并计算出发射和接收的时间，通过声速和时间时时计算超声波测距传感器和前方物体之间的距离。其实物如图1.3所示，电路原理图如图1.4所示：图1.3超声波测距传感器实物图1.4超声波测距传感器电路原理图(3)直流电机的选择本次设计电机选用常州精纳电机有限公司的K系列无刷直流电机，选用的电机型号为：K80BL80.48V.30.840,该电机的尺寸大小，功率大小，扭矩大小均符合本次设计的要求，易于控制。参考尺寸如图1.5所示，实物图如图1.6所示。本次所选K80BL80.48V.30.840电机的参数规格如表1.3所示：表1.3K80BL80.48V.30.840电机的参数规格项目参数电机型号K80BL80.48V.30.840极数8相数3额定电压48额定功率Pn(W)840额定扭矩Tn(Nm)2.67额定转速nn(rpm)3000额定电流In(A)23峰值电流Ip(A)69峰值扭矩Tp(Nm)8.01转动惯量J_(Kg.cm²)1.9电机长度(mm)147图1.5K80BL80.48V.30.840参考尺寸图图1.6K80BL80.48V.30.840实物图1.1.2控制系统的硬件构成(1)转弯模块和停止模块通过超声波传感器来传递信息，使控制器对行走驱动模块发出相应的执行指令，达到其功能。(2)防超载模块应用压力传感器制成的称重器，开机后时时检测其重量数据，并且传送给控制器，当载荷重量超过程序设计的预定数值时，按照设定好的程序，控制器会发出信号给蜂鸣器，并且蓝色LED发光二极管发出蓝光，表示超载来提醒用户。(3)过热安全模块应用模拟温度传感器，时时检测各个关键部位的温度(包括控制器、电路节点、点击、电池等)，并且传送给控制器，一旦温度过高，超过预定的安全数值，控制器发送信号给蜂鸣器，发出声音警报，同事红色LED发光二极管发出红光，提醒用户电路可能出现故障。并且行走驱动模块控制电机转速为零，停止行走。警报时间过长用户还未发现时，为安全起见，系统直接切断电源。本次设计的控制系统硬件构成如图1.7所示。图1.7硬件控制组成图1.1.3控制系统电路连接图该软件不仅有强大的绘制电路图功能，提供了大量的电子元件库，还拥有强大的电路仿真功能，可以和编程软件ArduinoIDE进行联合仿真，可以有效的辅助电路控制部分的设计，减少焊接电路实物实验的时间。大大的提高了设计效率。本次设计采用Proteus8.9来画控制电路图。绘制完成的小型玉米播种机自行走装置控制电路图如图1.8所示。图1.8Proteus8绘制的电路连接图1.2行走装置控制原理本次设计的控制原理图如图1.9所示，本次设计的播种方向为自左向右依次进行的方式，默认开始方向为自南向北(仅为设计坐标使用的北方向，具体看地形而定)，轨迹示意图如图1.10所示。行走装置由起始点向北开始沿着轨迹行驶，遇到“末端挡牌”并且没遇到侧边的“终止牌”便会掉头，由图可知第一次掉头“向右方向”掉头。第二次掉头“向左方向”掉头，依此循环，直到遇到了“末端挡牌”同时遇到了“终止牌”时，行走机构停止行走，表示一块田地播种结束。图1.9行走装置控制原理图1.10行走轨迹示意图1.3控制程序设计1.1.3程序设计软件ArduinoIDE是一个Arduino专用的程序编写软件，里面包含了大量的程序库，可以直接调用，不需要另外从最底层编写程序，为控制编程节省了大量时间，提高了设计效率。进入软件后，在上面设置好使用的Arduino控制板型号，即可开始编写程序。编写好后，即可上传到Arduino中。本次编程所使用的ArduinoIDE界面如图1.11所示：图1.11ArduinoIDE的编程界面1.4行走装置实物模型制作与调试由于本次毕业设计经费有限，因此实物模型没有安原设计的1：1制作，而是1：3的比例进行了缩小制作开进行演示工作原理，所以为了节省经费和制作方便，材料优先从经济方面考虑，零部件的制造优先从简易方面考虑，因此本次设计的实物模型中，板块类型的零件均采用了亚克力板按1：3厚度来选择，尺寸安1：3来进行缩小制造加工，减振器外壳选用了容易制造的成本较低