一种基于CPLD的变量施肥控制方法与流程

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。

技术实现要素：

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aggps132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aggps132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。