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1、马铃薯分级机电控制系统设计 陈文杰本科毕业论文题 目 马铃薯分级机电控制系统设计 学 院 工 学 院 专 业 农业电气化及自动化 毕业届别 二 一 一届 姓 名 陈 文 杰 指导老师 高 晓 阳 职 称 教 授 甘肃农业大学教务处制 二 O 一 一 年 五 月马铃薯分级单片机控制系统设计摘要：甘肃地处西北内陆，气候干旱少雨，农业生产受气候环境因素的影响较大，制约着农业生产的持续稳定发展和农民收入的快速增加。但是，甘肃干旱半干旱农业区的马铃薯生产条件相对较好，是我国马铃薯的优良生产基地，尤其是马铃薯品质和加工产量在全国已有相当的知名度。依据国家马铃薯分级标准，本设计以AT89C51单片机为核心，
2、设计了信号调理电路、A/D转换电路、信号输出电路和键盘/显示单元等单片机分级控制系统。工作时，系统通过选择FJ21型压敏式压力传感器采集马铃薯种薯重量产生的电压信号，将该模拟信号经型号为LM324的放大器放大、一阶低通滤波电路滤波后，送入AD1674作为A/D转换单元的A/D转换器，转换后的数字信号进入AT89C51单片机；设计了分级系统的运算处理软件，分选得出马铃薯种薯等级，向分选开关发出控制信号，实现了对马铃薯的动态称重和实时分选控制。关键字：马铃薯分级，单片机 ，电子称重 Abstract:：Little rain designing that Gansu Province keepin
3、g a foothold is located in northwest inland , the climate is arid originally, that the agriculture produces the effect accepting the climate environmental factor is more speedy than big , being restricting continuing for that the agriculture produces to stabilize development and the peasants income
4、increase by. Arid partly arid Gansu Province agricultural region potato turn out condition is relatively fairly good but, is that good character of our country potato produces a base, especially potato quality and treating output already have notability suitable in the whole nation. Be the monolithi
5、c machine systems turn to take AT89C51 monolithic machine as core , match it with signal several parts such as output circuit and keyboard/ display element nursing circuit , A/D change-over circuit , signal health. And voltage analog signal that system produces by the fact that pressure-sensitive dy
6、adic pressure sensor collects fruit weight when working,the digital signal changing the queen enters the AT89C51 monolithic machine , handle the queen by that system software carries out an arithmetic , reach the subordinate fruit size classification grade with owing signal amplification , the wave
7、filtering queen , sending in the A/D converter, development weighing and real time size classification sending out amounts switch signals , coming true to fruit to size classification switch control.Keyword: Microcomputer，potato sorting，Electronic weighing 目 录题 目 马铃薯分级机电控制系统设计0第一章 绪 论41.1马铃薯种薯分级的目的及
8、意义41.2本课题主要研究内容51.3 马铃薯的分级标准5第二章 系统方案设计62.1 选择分级方案62.2马玲薯分级机的工作过程和与原理7第三章 单片机测试系统的硬件设计83.1马铃薯分级机的组成部分83.1.1机电控制系统：83.1.2称重单元93.1.3.测试系统的选择1132测控系统的外围电路143.3信号调节电路设计143.3.1 放大电路的设计143.3.2 滤波电路的设计153.4模数转换163.4.1A/D转换器的选择163.4.2 模数转换的实现173.4.3 AD1674接口电路的设计193.5继电器驱动电路的选择203.6信号输出电路223.6.1信号输出通道结构223.
9、6.2信号输出电路设计233.7人机对话单元243.8提高测控系统测量精度的硬件设计措施25第四章 单片机测试系统的软件设计274.1 软件总体结构设计274.2 各个子程序的设计284.2.1数据处理子程序284.2.2 定时中断服务子程序294.2.3控制执行子程序304.3 马铃薯分级机电控制系统的主程序324.4马铃薯具体实现分级的程序32第五章 结论与展望385.1马铃薯分级机电控制系统的结论与展望38参考文献39致 谢41 第一章 绪 论1.1马铃薯种薯分级的目的及意义马铃薯又名土豆、山药蛋、地蛋、洋芋、荷兰薯、爪哇薯等，茄科茄属，块茎可供食用，块茎呈圆、卵圆或长圆形。薯皮的颜色为
10、白、黄、粉红、红或紫色；薯肉为白、淡黄或黄色，是一种营养丰富、粮菜兼具的大宗农产品，具有产量高、用途广和经济价值高的优点。联合国宣布2008年为“国际土豆年”，并把马铃薯称为“隐藏的珍宝”。马铃薯块茎中含有丰富的淀粉和对人体极为重要的营养物质，如蛋白质、糖类、矿物质、盐和多种维生素等。除脂肪含量较少外，其他物质的含量均高于小麦、水稻和玉米，是一种全营养型植物，素有“能源植物”、“地下苹果”、“第二面包”等多种美喻，营养学家甚至称其为“十全十美的食物”。美国农业部研究中心的研究报告指出：“作为食品，牛奶和马铃薯两样便可提供人体所需要的营养价值”。马铃薯不仅营养价值高，而且还有较为广泛的药用价值，
11、有和中养胃、健脾利湿、降糖降脂、美容养颜、宽肠通便等作用。 分级是提高商品质量和实现产品商品化的重要手段，并便于产品的包装和运输。产品收获后将大小不一、感染病毒或受到机械损伤的产品按照不同销售市场所要求的分级标准进行大小或品质分级。产品经过分级后，商品质量大大提高，减少了贮运过程中的损失，并便于包装、运输及市场的规范化管理。目前，在我国马铃薯分级中仍然采用的是旧式纯机械分级方式，甚至在有些地方马铃薯分级基本上仍由人工完成。人工分级的缺点主要有：劳动量大，生产率低，分级标准难以实现，分级精度不稳定。因为在马铃薯种薯分级标准中，着色面积和缺陷面积的度量，仅凭人的视觉难以精确区分，而且使人长时间用眼
12、，会造成疲劳及情绪的不稳定，从而造成分级误差的波动。纯机械方式不但效率不高，而且在分级过程中对马铃薯造成擦伤与损坏，不利于马铃薯的储存、销售与深加工。鉴于人工分级和纯机械分级的种种不利，我们借鉴果品生产中的称重式分级。机械式称量分选对马铃薯的损伤较小，而且具有较广的通用性，但是，存在较多影响分选精度的因素，包括有:(1)秤组件之间的重量误差:(2)秤组件之间的尺寸误差;(3)转轴摩擦对称量误差的影响等。为提高分选精度，国内外开始研制电子称重式分选机。对马铃薯的分选有很好的作用。1.2本课题主要研究内容电子称重式分选机一般采用压力传感器称量马铃薯，单片机系统对传感器输出信号进行采样、放大、滤波、
13、模数转换、运算和处理，并控制机械执行机构进行分选。具有更高精度和更高的控制灵活度，在实际中有更广的应用前景。1.3 马铃薯的分级标准通过对定西马铃薯生产加工厂家以及当地农民的调查，国家马铃薯分级标准如下：表1-1 马铃薯的分级标准等级标准用途一级质量大于300g，大小均匀，表面损伤不严重适合切片，切条等深加工二级质量介于150g300g，表面无 损伤重适合直接出售三级质量小于150g,表面有损伤，适合最淀粉第二章 系统方案设计2.1 选择分级方案在指导教师的指导下,首先广泛查阅资料进行调研,了解和掌握马铃薯分级设备的研究现状,并去进行实地和现场调查,听取用户和操作人员的反馈意见和使用状况,提出
14、马铃薯分级加工机电控制系统的改进完善方案,制定具体研究措施和技术路线。对马铃薯电控制系统分级机制定了整体设计方案，并与马铃薯常规机械化分级机进行了方案对比，具体如下：方案一：常规机械化分级传输装置机械分级装置输出装置图2-1 常规机械化分级机方案方案二：机电控制系统分级机方案A/D测试、放大传输装置输出装箱力传感器单片机分级装置图2-2 机电控制系统分级机方案方案分析：通过对方案一和方案二的比较分析，对于方案一来说，属于纯粹的机械分级，整个设计较简单易于实现，需要的经费较低，但效率不高，对马铃薯的擦伤较大，分级精度不高，易出现串级；对于方案二来说，效率高，对马铃薯的擦伤较小，分级精确度较高，但对于整个系统来说需要从软件和硬件两个方面进行设计和调试，难度较大，需要经费高。综上所述我选择第二种方案进行设计。2.2马玲薯分级机的工作过程和与原理首先广泛查阅资料进行调研,了解和掌握马铃薯分级设备的研究现状,并去进行实地和现场调查,听取用户和操作人员的
