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1、第3 7 卷第3 期2 0 0 9 年3 月林业机械与木工设备V o l3 7N o 3F O R E S T R YM A C H I N E R Y&W O O D W O R K I N GE Q U I P M E N TM a r 2 0 0 9推广应用嵌入式系统控制在苗木移植机中的应用吴兆迁-。曲波2(1 国家林业局哈尔滨林业机械研究所，黑龙江哈尔滨1 5 0 0 8 6；2 南京晓庄学院信息技术学院，江苏南京2 1 l1 7 1)摘要：自走式苗木移植机是我国最新研制的苗木换床移植设备。主要介绍将该机电控操作系统改用单片机实现嵌入式系统控制的方法，并提出在换床机上进一步应用嵌入式系
2、统控制的研究思路。关键词：苗木移植机；电控操作系g E；嵌入式系统控制；单片机中图分类号：T P 2 7 3文献标识码：A文章编号：1 0 0 1 4 4 6 2(2 0 0 9)0 3 0 0 4 6 0 3T h eA p p l i c a t i o no fE m b e d d e dS y s t e mC o n t r o li nS e e d l i n gT r a n s p l a n t e r sW UZ h a o-q i a n l Q UB 0 2(1 H a r b i nR e s e a r c hI n s t i t u t eo fF o r
3、e s t r yM a c h i n e r y，t h eS t a t eF o r e s t r yA d m i n i s t r a t i o n，H a r b i nH e i l o n g j i a n g15 0 0 8 6，C h i n a；2 I n f o r m a t i o nT e c h n o l o g yC o l l e g eo fN a n j i n gX i a o z h u a n gI n s t i t u t e，N a n j i n gJ i a n g s u211 171，C h i n a)A b s t r
4、 a c t：T h es e l f-p r o p e l l e ds e e d l i n gt r a n s p l a n t e ri san e w l yd e v e l o p e ds e e d l i n gt r a n s p l a n t i n ge q u i p m e n ti nC h i n a I nc o n n e c t i o nw i t he l e c t r o m e c h a n i c a lc o n t r o ls y s t e m，t h em e t h o do fa d o p t i n gs i
5、n g l e-c h i p p e dc o m p u t e rt or e a l i z ee m b e d d e ds y s t e mc o n t r o li sm a i n l yi n t r o d u c e da n dt h er e s e a r c hi d e ao ff u r t h e ra p p l i c a t i o no ft h ee m b e d d e ds y s t e mc o n t r o lt os e e d l i n gt r a n s p l a n t e r si sp r e s e n t
6、e d K e yw o r d s：s e e d l i n gt r a n s p l a n t e r,e l e c t r o n i c a l l yc o n t r o l l e do p e r a t i o ns y s t e m；e m b e d d e ds y s t e mc o n t r o l；s i n g l ec h i p p e dm a c h i n e自走式苗木移植机是我罔最新研制的苗木换床移收稿日期：2 0 0 9 0 1 0 4基金项目：国家科技支撑计划课题“现代林业育苗全程机械化技术研究与集成示范”植设备，其创新采用j 电
7、力传动方式，使没备结构较为简单，操作控制更加方便。嵌入式系统技术是目前电子产品设计领域最为热门的技术之一，而机电控制则是嵌入式技术的典刑应用。笔者利用单片机嵌入式4 结束语参考文献：本例中应用M A T L A B 编程，通过对数据统计主成 1 粤学晋袁建军M A T l 一A B 在实验数据处理中的应用 J 苏盐科分进行分析，证明_ r 极差分析、方差分析中根据于态剪 2 菜菇?豢藉_ 烯M 13 t B 在化学1=程与工艺实验数据处理t t 啪应切强度、湿态剪切强度、干态剪切木破率和湿态剪切木用化r 高等教育，2 0 0 8，(I)1：6 0 6 2 破率的情况来选取最佳工艺参数是可行的。
8、3 李丽，王振领M A 7 r L A B 上程计算机应用 MJ 北京：人民邮电出今后研究中可进一步应用M A T L A B 以下数据处理 4 粱善藉：豢岳琴，等M A T L A B 教程 M j 匕京：北京航空航天大学功能：通过部分采样数据估计出其它待测点数值以及出版社2 0 0 1 整体分布的信息(数值插值分析)。为了更快速地从采 5 吴晓光，徐精彩，李树刚等基于M A T L A B 实验数据的几种处样数据逼近待测函数或曲线(最小二乘法拟合曲线)，6 理A S 方T M 法I)3 泊7 3 7 动,化S t 技a n 术d a 三j 苴用P。,t i(：。5 f 0,2，4 酗(1
9、譬高篡s。f o r应用M A T L A B 语言数据处理的可视化，可根据实验获S t r u c t u r a lG I。dI。j n a t。dT j。b，(G l。l。)s】得的数据点快捷地绘制所需要的函数图形，自动调整 7|A。S T M D 9 0 5：；劬d a r d 蚓m e l“0 d 如r 罗?磐p”p e 吨8 醴函数曲线的平滑程度，并对大量的数据进行处理和数 8 裟；：e D 2 b 0 5 n 5 d 9 s 1 n A d s h h。e a rb。yc f o o，m s p r。e s。s i f u o n r a J l 苗竺讹。L sf 0，u 据拟合
10、。u n d e rE x t e r i o r(w e tU s e)E x 呻u r ec：n d i t i o n s I s 万方数据第3 期吴兆迁，等：嵌入式系统控制在苗木移植机中的应用4 7系统对自走式苗木移植机原有的电控系统进行了简单改造，初步实现了利用嵌入式系统构成基本电控系统，为今后进一步实现嵌入式系统的高级控制奠定了基础。1 原电控系统工作原理自走式苗木移植机原电控系统工作原理如图l 所示，主令控制开关P B l、P B 2、P B 3、P B 4、P B 5 分别控制交流接触器K l M、K 2 M、K 1 2 M，使其接通或断开，从而实现设备的各种动作功能。此外，控
11、制回路中还应用了交流接触器的互锁功能，如K 2 M 与K 3 M、K 4 M 与K 5 M、K 6 M 与K 7 M、K 8 M 与K 9 M 之间的互锁，可避免由于操作过程中的“误动”造成不必要的损失。图1电控系统工作原理图2 系统改造基本方案为简单起见，对原系统的“进一停一退”控制暂不改动，只对原系统的“作业机构启停”、“低速一高速行走”和“悬挂装置升降”三部分加以改造，将图1 中的机械开关P B l、P B 2、P B 5 分别改用晶闸管实现，各晶闸管用一台单片机驱动(P B 3、P B 4 不需改造)。原控制系统总体结构保持不变，嵌入式系统控制回路仍沿用原系统开关电源(交流2 4 V)
12、。单片机选择主流型号(5 1 系列)，便于今后功能扩充；单片机电源使用原系统开关电源通过降压获得；单片机及晶闸管等集成在一个控制盒内，正面面板为四个按钮开关，其中三个分别对应P B l、P B 2(低速1 个、高速1 个)和P B 5，背面为接线板，其包括电源接线端和晶闸管接线端。2 1系统结构嵌入式系统主要由电源、单片机控制和晶闸管输出三部分构成。电源部分采用原控制系统的交流2 4 V供电，整流降压后形成直流5 V 电源，嵌入式系统电源部分原理图如图2 所示。单片机型号为S T C 8 9 C 5 2。单片机的P II、P 1 3、P 1 5、P 1 7 作为输入端，分别与相应的按钮开关连接
13、；P 1 0、P 1 2、P 1 4、P 1 6 作为输出端，分别与输出闸流管连接，嵌入式系统单片机电原理图如图3 所示。闸流管接收单片机控制信号，对输出端3 0、3 1、3 2、3 3 进行通断控制，嵌入式系统晶闸管电原理图如图4所示。2 2 控制程序嵌入式系统控制程序比较简单，主要由初始化看门狗、开关控制和延时程序构成。单片机看门狗用于系统故障安全保护、防止软件锁死和系统自动恢复。本系统设置的初始值为O x 3 d(4 s)。开关控制部分通过输入开关控制单片机输出电平，从而控制闸流管的通断。延时程序采用简单的多重循环实现。3 结束语随着嵌入式技术的不断发展和普及，嵌入式系统应用越来越广泛。
14、本文利用单片机嵌入式系统对自走式苗木移植机原有的电控系统进行了简单改造，初步实现了由嵌入式系统构成基本电控系统。该系统应用的进一步研究方向如下：利用闸流管取代交流接触器，实现交流控制电路的无机械触点；引入嵌入式操作系统，进而实现嵌入式系统的更高级控制；通过无线传感器系统，实现人机分离的小范围遥控。总之，嵌入式系统在林业机械的控制方面有广泛的应用前景，进行深入研究具有重要的实际意义和应用价值。图2 嵌入式系统电源部分原理图 万方数据林业机械与木工设备第3 7 卷；誊!一引F：【F；o；。m，lB厅囊2plI店，Olt t W-n 一士c-pU，I1 0 4+p B柏，U髓，撕，-l 一，斯_ 1
15、 蛔一士c I I：j 毫研I，l 斟枷，2 lu，乱m嚣，H：，k l l。，嘲，飞糟一占c n：U掰I 琳。m盈，翻圄曩胁窖I-o一t砭1 铱糟1j 毫也越脚千曾。帆髓l唧口=。一口卜I 蕾l口C I_ 1 州卜咎l 坤1图3 嵌入式系统单片机电原理图图4 嵌入式系统晶闸管电原理图主要参考文献：1 陈立定，等电器控制与可编程序控制器 M 广州：华南理工大学出版社，2 0 0 1 2 吴兆迁，牛晓华，刘瑞林，等自走式苗木移植机电控操作系统的设计【J 林业机械与木工设备，2 0 0 6，(1 0)【3 赵亮侯国锐单片机c 语言编程与实例【M 北京：人民邮电出版社，2 0 0 3 4 庞特(美)
16、c 语寿嵌入式系统开发 M 北京：中国电力出版社，2 0 0 3 5 西蒙(美)A nE m b e d d e dS o f t w a r eP r i m e r(英文影印版)M 北京：机械工业出版社，2 0 0 5 6 巴尔(美)P r o g r a m m i n gE m b e d d e dS y s t e m s(英文影印版)【M 南京：东南大学出版社，2 0 0 7 第一作者简介：昊兆迁(1 9 6 1 一)，男，吉林省梅河口市人，高级工程师，多年从事林业机械设计与理论研究工作，E-m a i l：w u z q l 2 3 4 1 2 6 t o m。网页h t t
17、p：w w w m p j x w c o m。万方数据嵌入式系统控制在苗木移植机中的应用嵌入式系统控制在苗木移植机中的应用作者：吴兆迁，曲波，WU Zhao-qian，QU Bo作者单位：吴兆迁,WU Zhao-qian(国家林业局哈尔滨林业机械研究所,黑龙江,哈尔滨,150086)，曲波,QU Bo(南京晓庄学院信息技术学院,江苏,南京,211171)刊名：林业机械与木工设备英文刊名：FORESTRY MACHINERY&WOODWORKING EQUIPMENT年，卷(期)：2009,37(3)参考文献(6条)参考文献(6条)1.巴尔 Programming Embedded Systems(英文影印版)20072.西蒙 An Embedded Software Primer 20053.庞特 C语言嵌入式系统开发 20034.赵亮;侯国锐 单片机C语言编程与实例 20035.吴兆迁;牛晓华;刘瑞林 自走式苗木移植机电控操作系统的设计期刊论文-林业机械与木工设备 2006(10)6.陈立定 电器控制与可编程序控制器 2001 本文链接：http:/