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《機電元件》2017年第3期

摘要:以STC89C52RC單片機為核心，通過利用串行接口通信、數據庫編輯處理等技術，實現簡單近距離傳輸數據實現的農作物變量施藥監測，設計形成良好給藥監控系統。該設計具有數據處理及可根據收集的實時數據調整給藥量的功能，且系統可以接受多種傳感器，具有良好的擴展性。通過采集實時環境數據，特別是影響給藥量的因素，如壓力、藥物流速、流量及噴嘴大小等各種影響參量，將采集數據傳輸至顯示器，并將采集的數據儲存入內存卡中，使用者可以選擇以表格或圖形方式查詢。通過試驗表明:驗證了壓力、速度、流量的系統測量和實際測量值，通過兩者之間的相對誤差，發現三者的相對誤差的平均值分別為2．16%、2．15%、2．09%，誤差都小于3%，可以滿足農業精準變量施藥的要求。該系統成本較低，操作性強，具有廣泛的應用前景。

關鍵詞:單片機;變量施藥;檢測系統;傳感器

0引言

在當代農業的發展中，農藥在農業生產中占據著非常重要的地位，出現了各種類型的農藥，用量逐年上升。但是施藥中，工作人員缺乏重要的安全意識，農作物及環境中的農藥殘留問題更是嚴重，對人體和環境造成非常大的危害［1］。農藥在農業生產中起著非常大的推動作用，也無法避免地對四周環境和食用者產生了嚴重的污染和損害。人體經常食用農殘過高的食物，農藥在體內長期積累，嚴重危害著食用者的身體健康［2］。經統計:2015年水稻、小麥和玉米這三大農作物的農藥利用率為36．6%，與農業發達國家還是存在很大差距;發達國家的農藥利用率最高可達到60%，平均比我國高20個百分點。施藥的機器、技術和觀念的落后這些都是主要的影響因素［3－5］。為此，通過區分農田中作物的不同信息，然后通過變量施藥，以達到精準施藥的目的。工作時，通過使用多種不同傳感器，實時采集施藥參量數據，根據不同的信息變量精準施藥［6－14］，并實時收集并長期儲存施藥信息。我國土地等資源利用強度很大，歐美等國家耕地層一般在35cm以上，我國大部分地區的耕地層只有15～20cm，保水保肥能力差。因此，提高化肥農藥利用率，發展綠色可持續農業，使用高效科學的施藥方法。本文設計基于STC89C52RC單片機的施藥監測系統，利用傳感器收集實時數據，數據庫處理編輯儲存施藥參量，根據長期儲存的施藥參量進行變量施藥，合理用藥。

1試驗設計

1．1設計原理

以STC89C52RC單片機為控制中心，組合信息采集器(各類傳感器、單片機、SD卡數據存儲模塊)、信息傳送模塊、顯示模塊、電腦，以及串口通信模塊等主要結構形成系統。

1．2總體設計

本設計采用STC89C52RC單片機監控整個施藥監測過程。STC89C52RC單片機是STC生產的一款低耗、高性能的微控制器，具有8K字節系統可編程Flash存儲器。該機型可以支持串口通信，工作電壓為5．5～3．3V，代碼指令可以兼容以前的型號，在傳統的基礎具有更強大的兼容性。該系統中使用的顯示裝置為液晶顯示器，使用者可以設置成數字或漢字，適用多種電路。根據系統設計的其他模塊的需求，采用串口電路，減少裝置中的線路連接，簡化安裝程序。信息傳送模塊為用戶與系統互換信息的門戶，采用字母與數字結合的簡單形式，使用4×4按鍵，共16個按鍵。SD卡數據庫儲存傳感器采集的施藥信息。傳感器長期采集施藥信息，分析施藥過程，并在用戶分析數據時，將前面儲存的數據以圖表或數字的形式輸出。采用的傳感器主要有數字型和模擬型兩種類型:數字型傳感器可將得到的信息直接與數字設施互換信息，快速讀取信息;模擬型傳感器提取信息速度快，處理信息的范圍寬。本系統從傳感器的特點和設計成本綜合考慮，傳感器采用數字傳感器。系統以20個施藥監控點為試驗點，測試各個試驗點的系統測量值和實際測量值的誤差，通過對比驗證該系統是否可行。同時，采取多個試驗點驗證可測試系統的穩定性，表明該系統中使用的傳感器可用。

2機構組成和施藥監控

2．1機構組成施藥監控系統組成。以STC89C52RC單片機為核心，包括信息采集器(各類傳感器、SD卡數據存儲模塊)、信息傳送模塊、顯示模塊、電腦以及串口通信模塊等主要結構。

2．2施藥監控控制

施藥監控系統主要根據傳感器監控施藥收集施藥管道中農藥的流速、壓力、流量等信息，將信息輸送至單片機，通過單片機的分析，校正系統設置，監控施藥量是否符合系統設置的數據，保證施藥的準確性。

3試驗與結果

3．1試驗基本條件

為了試驗施藥監控裝置可靠性和準確性，在試驗田上進行試驗，將本文設計的系統安裝在行走的施藥機械上進行速度、壓力和流量等參量的試驗，并對試驗結果進行分析比較。

3．2試驗設計

為了檢測采用基于STC89C52RC單片機的施藥監測系統的有效性，首先驗證送藥管道速度的準確性［15］，測試施藥系統所在機械速度值與實際值的相對誤差。

4結論

本研究對單片機的施藥監測系統設計進行驗證，結果表明:采用STC89C52RC單片機為控制中心的施藥監測系統，完全滿足農業生產需求，可實時采集施藥信息，監控施藥過程。該系統的目的就是為了施藥精確，控制農藥的使用，減少農作物內過多殘留，確保噴灑的農藥可以達到殺蟲除草的量。試驗表明:該系統可保證農藥噴灑機械的正常運行，減少種植戶的成本投入，減少農殘對人體的危害，減輕農藥對生態環境危害，在多樣化種植中的變量施藥有著非常大的應用價值。

參考文獻:

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［16］陳敏銳，張捷．一種基于單片機的壓力檢測系統［J］．科技風，2008(21):63，65.

作者：孫琦 單位：廊坊市廣播電視大學