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随着经济的发展,人们对水果的需求量不断增加,对其质量的要求也是日渐增高。但落后的果园施药机械和施药技术限制了果业的发展,与水果的高品质要求形成强烈的反差。落后的果园施药技术不但使作业者劳动强度大、作业效率低、所受危害大,更导致农药大量浪费、利用率低、残留量超标,甚至造成严重的水土污染。综上所述,根据我国果园施药机械的研究现状,对其自动控制系统进行研究很有必要。本文旨在设计一种果园自动喷药机的控制系统,以实现果园内自动对靶间歇式喷药,降低农药使用量、提高利用率、减少对环境污染的目的。系统创新采用机械传动来实现果树信息的红外扫描检测方式,以AT89S52单片机作为微控制器,主要对控制系统硬件电路、控制软件、扫描机构及药液回路等进行了设计。(1)完成了系统整体方案的设计。果园自动喷药机控制系统主要由果树信息检测系统、控制器和药液回路系统组成。(2)完成了果树信息检测系统的设计。按最小传动角45°设计了曲柄滑块机构,用来实现红外光电开关的垂直往复运动,从而得到类似正弦曲线的扫描路径。选用步进电机为机构提供动力,完成了步进电机转速调控电路的设计,实现了扫描速度的调控。(3)完成了控制器硬件电路及控制软件的设计。系统硬件电路采用AT89S52单片机作为微控制器,实现了采集红外光电开关的输出信号并输出控制指令控制电磁阀开闭的功能。采用固态继电器驱动电磁阀,实现了单片机系统和电磁阀负载的电气隔离。控制软件包括初始化程序、主程序、延时子程序及延时测量程序等,利用延时避免电磁阀的频繁开闭,延长其使用寿命。(4)完成了药液回路系统的设计。药液回路是自动喷药机的基础硬件系统,包括汽油机、带传动减速装置、液泵、电磁阀、喷杆喷头以及供药管路及接头。(5)进行了果园自动喷药机控制系统分步实验及整机实验,实验表明:喷药机工作时红外光电开关应距离果树60cm左右;药液回路系统内部压强小于1MPa,电磁阀可以正常开闭;扫描周期为0.5s,喷药机前进速度为1m/s,控制软件中电磁阀打开后延时为0.5s,关闭后延时为0.1s时,系统检测树间间距的最小值为15cm～20cm,能够满足果园内自动对靶间歇式喷药的作业要求。