我国是农药生产与使用大国,对农作物喷药主要采用大容量、粗雾滴喷洒方式,农药有效利用率仅为36%左右,既浪费农药又污染环境。目前,玉米、甘蔗等高杆农作物中后期喷药作业存在施药量大、施药参数监控不全面等问题,并且现阶段已有的控制变量喷药的方法是基于整个喷药管路,在管路分段控制施药量方面的研究相对不足。所以,本文设计了一种高地隙喷雾机变量施药测控系统,主要包括以下几方面的内容:(1)根据前期调研确定系统主要技术参数和功能要求,对信息获取、管路分段、流量和压力控制、监控系统实现等方案进行比较分析,确定了系统的整体方案;进一步对系统的施药泵、检测部件、执行部件、上位机等主要硬件进行了选型。(2)系统以STC89C52单片机作为下位机,并根据系统硬件原理图对单片机引脚进行了资源配置;借助Proteus软件对电源、数据转换、串口通信等外围电路进行设计;对键盘模块进行了选型,并对其功能进行设计;根据设计的电路和模块选型,搭建系统硬件电路。(3)根据施药量和压力的控制原理,完成了相应控制模型的构建并设计了PID控制算法;借助MATLAB中Simulink模块对施药量PID和压力PID控制模型进行仿真,确定了 PID算法的最佳整定参数。(4)基于LabVIEW图形化编程软件,对上位机的登录程序、串口通信程序、数据处理和报警程序进行设计;基于Keil μVision开发工具对下位机的主程序、初始化程序、键盘处理程序、数据采集程序、串口通信程序、控制模块程序等进行设计。(5)根据系统硬件的选型并结合实际试验条件,完成了试验平台搭建。将设计的软件程序导入系统进行了试运行与调试试验、分路流量控制试验、施药量控制精度试验、压力控制精度试验;对试验结果进行了分析总结,验证了系统总体设计和控制算法设计的合理性。