CN110809972A - 一种基于cpld的变量施肥控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于CPLD的变量施肥控制方法，属于农业工程技术领域，是主要由速度传感器、CPLD模块、工控机、步进电机驱动器、步进电机、GPS模块、施肥决策模块和地块参数模块组成的，本发明的基于CPLD的变量施肥控制方法，以复杂可编程逻辑器件为控制模块设计变量施肥控制系统，提高了控制模块的集成度和工作稳定性，有自动、手动、空闲3种工作模式，成本低，操作方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于CPLD的变量施肥控制方法，属于农业工程技术领域。
背景技术
红作为变量施肥技术在国外起步较早，发展较快。国外已研制出多种的变量施肥系统，以专用计算机实现变量控制，其成本较高，国内部分农场引进国外成套的变量施肥系统，并联合高校力量进行试验示范研究。引进的国外控制系统成本高，并且不能掌握核心技术，不利于变量施肥技术在国内推广应用。本发明研发一种基于CPLD的变量施肥控制方法。
发明内容
针对上述不足，本发明提供了一种基于CPLD的变量施肥控制方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于CPLD的变量施肥控制方法，是主要由速度传感器、CPLD模块、工控机、步进电机驱动器、步进电机、GPS模块、施肥决策模块和地块参数模块组成的，其特征在于：所述速度传感器和CPLD模块相连接，CPLD模块和工控机相连接，步进电机驱动器和CPLD模块相连接，步进电机和步进电机驱动器相连接，GPS模块和工控机相连接，施肥决策模块和工控机相连接，地块参数模块和工控机相连接。
所述的CPLD模块，所实现的功能包括接收控制信号，并通过工控机实现数据包括施肥处方信息、地块参数等交换，手动模式时读取并处理速度传感器的脉冲信号，自动模式时读取并处理GPS信号，生成脉冲驱动信号，发送给步进电机驱动器。控制系统输入量有“启/停”控制信号、施肥处方信息、地块参数、GPS信号和施肥机前进速度等，输出量有控制电机转速的脉冲信号、表示施肥机当前工作状况的施肥量、机具速度和作业小区编号。
所述的工控机，位置信号的获取，采用美国Trimble公司生产的Ag GPS132差分定位系统实现定位，变量施肥控制系统在自动模式工作时，实时读取NMEA-0183格式GPS信息中$GPGGA语句的第2、4字段，得到施肥机当前经纬度信息GPS信息通过串行接口传给工控机；速度信号的读取，通过读取GPS信息中$GPVTG语句的第7字段，得到施肥机当前速度信息，工作在手动模式时，通过速度传感器获取施肥机行进速度信号，结合手动输入的施肥量进行变量施肥作业。采用速度传感器为ZKT-D100H30-102.4B-G8-30F型增量式光电编码器。速度传感器安装在施肥机地轮上，地轮每转动一周，速度传感器输出1024个方波脉冲。施肥机地轮直径0.57m，通过速度计数模块获得的脉冲个数换算出速度信号，通过并行接口将速度信号传给工控机。
该发明的有益之处是：本发明的基于CPLD的变量施肥控制方法，以复杂可编程逻辑器件为控制模块设计变量施肥控制系统，提高了控制模块的集成度和工作稳定性，有自动、手动、空闲3种工作模式，成本低，操作方便。
附图说明
图1为本发明的系统示意图。
图中，1、速度传感器，2、CPLD模块，3、工控机，4、步进电机驱动器，5、步进电机，6、GPS模块，7、施肥决策模块，8、地块参数模块。
具体实施方式
一种基于CPLD的变量施肥控制方法，是主要由速度传感器1、CPLD模块2、工控机3、步进电机驱动器4、步进电机5、GPS模块6、施肥决策模块7和地块参数模块8组成的，其特征在于：所述速度传感器1和CPLD模块2相连接，CPLD模块2和工控机3相连接，步进电机驱动器4和CPLD模块2相连接，步进电机5和步进电机驱动器4相连接，GPS模块6和工控机3相连接，施肥决策模块7和工控机3相连接，地块参数模块8和工控机3相连接。
所述的CPLD模块2，所实现的功能包括:接收控制信号，并通过工控机实现数据包括施肥处方信息、地块参数等交换，手动模式时读取并处理速度传感器的脉冲信号，自动模式时读取并处理GPs信号，生成脉冲驱动信号，发送给步进电机驱动器。控制系统输入量有“启/停”控制信号、施肥处方信息、地块参数、GPS信号和施肥机前进速度等。输出量有控制电机转速的脉冲信号、表示施肥机当前工作状况的施肥量、机具速度和作业小区编号。
所述的工控机3，位置信号的获取，采用美国Trimble公司生产的Ag GPS132差分定位系统实现定位，变量施肥控制系统在自动模式工作时，实时读取NMEA-0183格式GPS信息中$GPGGA语句的第2、4字段，得到施肥机当前经纬度信息GPS信息通过串行接口传给工控机；速度信号的读取，通过读取GPS信息中$GPVTG语句的第7字段，得到施肥机当前速度信息，工作在手动模式时，通过速度传感器获取施肥机行进速度信号，结合手动输入的施肥量进行变量施肥作业。采用速度传感器为ZKT-D100H30-102.4B-G8-30F型增量式光电编码器。速度传感器安装在施肥机地轮上，地轮每转动一周，速度传感器输出1024个方波脉冲。施肥机地轮直径0.57m，通过速度计数模块获得的脉冲个数换算出速度信号，通过并行接口将速度信号传给工控机。
本装置在工作时，首先利用全球定位系统GPS获取试验地块的位置信息，结合地理信息系统GIS绘制地块轮廓图，并划分地块网格。根据土壤养分和目标产量生成施肥处方信息，通过USB口将处方信息导入变量施肥控制器。CPLD模块包括速度脉冲计数模块和脉冲生成模块前者连接速度传感器，后者连接电机驱动器，田间作业过程中，变量施肥控制器根据GPS信号判断施肥机所处位置，结合施肥处方信息和施肥机前进速度，改变步进电机转速，步进电机带动排肥轴转动实现变量施肥。工作在手动模式时，通过速度传感器获取施肥机行进速度信号，结合手动输入的施肥量进行变量施肥作业；自动模式下，系统通过GPS获取位置和速度信息，实现自动变量施肥；空闲时待机。
对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种基于CPLD的变量施肥控制方法，是主要由速度传感器、CPLD模块、工控机、步进电机驱动器、步进电机、GPS模块、施肥决策模块和地块参数模块组成的，其特征在于：所述速度传感器和CPLD模块相连接，CPLD模块和工控机相连接，步进电机驱动器和CPLD模块相连接，步进电机和步进电机驱动器相连接，GPS模块和工控机相连接，施肥决策模块和工控机相连接，地块参数模块和工控机相连接。
2.如权利要求1所述的一种基于CPLD的变量施肥控制方法，其特征在于：所述的CPLD模块，所实现的功能包括接收控制信号，并通过工控机实现数据包括施肥处方信息、地块参数等交换，手动模式时读取并处理速度传感器的脉冲信号，自动模式时读取并处理GPS信号，生成脉冲驱动信号，发送给步进电机驱动器。控制系统输入量有“启/停”控制信号、施肥处方信息、地块参数、GPS信号和施肥机前进速度等，输出量有控制电机转速的脉冲信号、表示施肥机当前工作状况的施肥量、机具速度和作业小区编号。
3.如权利要求1所述的一种基于CPLD的变量施肥控制方法，其特征在于：所述的工控机，位置信号的获取，采用美国Trimble公司生产的Ag GPS132差分定位系统实现定位，变量施肥控制系统在自动模式工作时，实时读取NMEA-0183格式GPS信息中$GPGGA语句的第2、4字段，得到施肥机当前经纬度信息GPS信息通过串行接口传给工控机；速度信号的读取，通过读取GPS信息中$GPVTG语句的第7字段，得到施肥机当前速度信息，工作在手动模式时，通过速度传感器获取施肥机行进速度信号，结合手动输入的施肥量进行变量施肥作业。采用速度传感器为ZKT-D100H30-102.4B-G8-30F型增量式光电编码器。速度传感器安装在施肥机地轮上，地轮每转动一周，速度传感器输出1024个方波脉冲。施肥机地轮直径0.57m，通过速度计数模块获得的脉冲个数换算出速度信号，通过并行接口将速度信号传给工控机。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113330882A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-09-03 | 华中农业大学 | 一种基于处方图的油菜变量施肥装置及方法 |
| CN113508657A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-10-19 | 中国农业大学 | 一种基于处方图的小麦分层变量施肥装置及方法 |
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2018
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