玉米脱粒机—软件设计.docx

玉米脱粒机-软件设计摘要在玉米的生产过程中，玉米的收获工作是很关键的一部分，而在玉米收获工作过程中，玉米脱粒就是至关重要的一个环节。因此针对现今的玉米脱粒机仍存在破碎率高、脱净率低等问题，我们设计了一款低破碎率、高脱净率的玉米脱粒机。为了提高玉米脱粒机的脱净率，降低破碎率，本文介绍了玉米脱粒机的的背景和分析了国内外玉米脱粒机的发展现状，然后使用ProteUS软件对本次玉米脱粒机设计进行电路图设计和进行电路仿真，并运用AT89C51单片机对本次设计进行了程序设计。经过一系列的研究设计和改进，最终设计出来的玉米脱粒机达到我们所希望的要求。关键词：玉米脱粒机；AT89C51;电路设计；程序设计；转速；间隙ComThresher-SoftwareDesignAbstractIntheprocessofcornproduction,cornharvestingisaveryimportantpart,andintheprocessofcornharvesting,cornthreshingisacrucialIinkThereforeJnviewoftheproblemsofthepresentcornthresher,suchashighcrushingrateandlownetremovalrate,wedesignedacornthresherwithlowcrushingrateandhighnetremovalrate.Inordertoimprovethecleanrateofcornthresherandreducethecrushingrate,thispaperintroducesthebackgroundofcornthresherandanalyzesthedevelopmentstatusofcornthresherathomeandabroad,thenusesProteusSoftwaretodesignthecircuitdiagramandsimulatethecircuitofthiscornthresherdesign,andusesAT89C51singlechipmicrocomputertoprogramthedesign.Afteraseriesofresearch,designandimprovement,thefinaldesignofcornthreshermeetstherequirementswewant.Keywords:CornThresher;AT89C51;CircuitDesign;Programming;Speed;Clearance目录L前言11.1 设计的目的及意义11.2 国内外玉米脱粒机的发展概况21.2.1 玉米脱粒机的概况21.2.2 国外玉米脱粒机的发展概况51.2.3 国内玉米脱粒机的发展概况61.2.4 玉米脱粒机存在的问题613研究内容61.4 设计路线61.5 本章小结72 .玉米脱粒机控制系统的设计82.1 控制器的选择82.1.1 AT89C51介绍82.1.2 AT89C51引脚介绍82.2 相关参数的确定92.2.1 EDEM软件介绍92.2.2 确定相关参数92.3 控制系统流程122.4 本章小结123 .电路图的设计133.1 设计软件的介绍133.2 电路设计133.2.1 单片机电路设计133.2.2 电机转速控制电路设计143.2.3 脱粒间隙控制电路设计153.2.4 显示器电路设计163.2.5 按键电路设计173.2.6 复位电路设计173.2.7 时钟电路设计183.3 本章小结194 .程序的编写204.1 编程软件的介绍204.2 程序设计204.2.1 主程序设计214.2.2 显示器程序设计224.3 本章小结225 .结论与展望235.1 结论235.2 展望23参考文献25谢辞27附录281.前言1.1 设计的目的及意义从古至今，农业一直都是人类的衣食之源、生存之本，世界上无论哪个国家都十分重视农业。随着机械自动化的发展，各行各业都开始实行机械化生产，农业也并不例外。因此对于农业机械的研究开发和利用是现阶段全世界都关注的科技研究。只有提高了农业的机械化，才能提升农业的产量、提高经济收入、改善农业生产经营等。现今我国正处于农业机械化的起步状态，因此农业机械的研究开发是我国目前比较重视的一项科技研究，有着相对可观的市场。玉米是一种禾本科的一年生草本植物，而它的发源地是墨西哥及中美洲。经过一系列的推广和传播，到了现在玉米是世界上最重要的粮食之一，并在全世界范围内广泛种植。目前玉米是全世界粮食作物中总产量是最高的，并且其总种植面积也十分广。玉米是重要的能源作物，是食品、医疗卫生、轻工业、化工业等的必不可少的原料之一，它还是畜牧业、养殖业、水产养殖业等重要的饲料来源。中国是一个农业粮食大国，并且玉米的比重远远超过其他主要的粮食作物，已经连续很多年成为我国生产量第一的粮食作物。目前我国的玉米种植面积超过三亿亩，并且在全国三十一个省、区、市都有广泛种植，而且其发展十分迅速，其产量也一直变大，所以对玉米的收获作业的任务量也越来越重。虽然近几年我国的玉米收获的机械化水平有所提升，但是还是比较落后的，相对于国外或者国内其他粮食的机械化水平还是有所差距。在玉米收获作业中，最重要的部分无非就是脱粒过程。但目前我国范围内的玉米脱粒质量水平仍然很低，玉米脱粒机类型也很少，并且发展速度也比较慢，导致破碎率高、脱净率低等问题，给农民造成严重的经济损失。因此设计一款能够适应现在的生产环境、提高生产率和降低破碎率的玉米脱粒机是目前所有农机工作者关心的焦点。本次设计针对这一问题，对相关的玉米脱粒机进行了研究和改进。1.2 国内外玉米脱粒机的发展概况1.2.1 玉米脱粒机的概况国外对于玉米脱粒机的研究时间比较早，到现在已经有两百多年的发展历史，研究的成果也比较多，而中国的研究开始得比较晚，并且成果也不多。随着玉米脱离技术的发展，目前玉米脱粒机类型也各种各样。根据脱粒装置的脱粒原理、相对滚筒的运动方向、脱粒元件等的不同，可以分成很多不同种类的玉米脱粒机。目前比较常见的玉米脱粒机的种类如表LI所示。表1.1玉米脱粒机种类玉米脱粒机种类按脱粒原理打击式玉米脱粒机碾压式玉米脱粒机挤搓式玉米脱粒机搓擦式玉米脱粒机差速式玉米脱粒机按相对滚筒的运动方向切流型玉米脱粒机轴流型玉米脱粒机圆柱螺旋型玉米脱粒机平面螺旋型玉米脱粒机圆锥螺旋型玉米脱粒机按脱粒元件纹杆式玉米脱粒机钉齿式玉米脱粒机板齿式玉米脱粒机按脱粒方式烂芯玉米脱粒机不烂芯玉米脱粒机按进料口的数量单管玉米脱粒机双管玉米脱粒机四管玉米脱粒机多管玉米脱粒机具体介绍以下几种比较常见的种类：(1)打击式玉米脱粒机这种玉米脱粒机是利用冲击原理进行脱粒，靠脱粒部分的冲击力使玉米粒与玉米轴芯分离。因此滚筒转速和脱粒元件的冲击力是控制脱粒效率的关键。这种脱粒机效率高，脱净率高，但对玉米籽粒的损伤很大，轴芯严重断裂。打击式玉米脱粒机装置如图L1所示。图Ll打击式玉米脱粒机装置(2)碾压式玉米脱粒机这种玉米脱粒机利用碾压原理进行脱粒：玉米籽粒与芯棒在脱粒时会出现横向相对位移，从而破坏两者之间的连接力，使玉米籽粒与芯棒分离。在此种原理下的玉米脱粒机，其玉米籽粒的损伤会比较小，但是其工作效率很低，并且当投入较多的玉米时，易导致滚筒堵塞。碾压式玉米脱粒机装置如图1.2所示。图1.2碾压式玉米脱粒机装置(3)差速式玉米脱粒机这种玉米脱粒机利用两个滚筒之间的差动旋转来进行脱粒。该脱粒机脱净率高，玉米棒不会破碎，不过工作效率不高。差速式玉米脱粒机装置如图1.3所示。图1.3差速式玉米脱粒机装置(4)切流型玉米脱粒机这种玉米脱粒机是靠玉米棒在脱粒滚筒中作圆周运动，从而使玉米籽粒和轴芯分离。切流型玉米脱粒机装置简图如图1.4所示。图1.4切流型玉米脱粒机装置简图(5)轴流型玉米脱粒机玉米棒在这种玉米脱粒机中会受到两个力：旋转力和轴向力，并且能够工作很久，从而实现脱粒。其主要脱粒结构不仅影响脱粒质量和生产效率，还在玉米脱粒分离和清芯中起着重要作用。因为此类玉米脱粒机的工作效率十分高，所以目前大部分人都在使用这种玉米脱粒机对玉米进行脱粒。轴流型玉米脱粒机装置简图如图1.5所示。图1.5轴流型玉米脱粒机装置简图(6)平面螺旋型玉米脱粒机这种玉米脱粒机的玉米棒首先投进脱粒滚筒，然后在脱粒滚筒的旋转离心力和与脱粒部分作用力两个力下进行脱粒，然后由内向外作平面螺旋运动，线速度增大，脱粒强度增大，最后径向排出。平面螺旋型玉米脱粒机装置简图如图1.6所示。图L6平面螺旋型玉米脱粒机装置简图(7)圆锥螺旋型玉米脱粒机这种脱粒机集圆柱和平面螺旋型玉米脱粒机的长处于一身：玉米棒在此玉米脱粒机的滚筒中运动时，不仅受到轴向力，而且受到径向力，还受到圆周切向力。除此之外玉米棒在此种脱粒机的脱粒滚筒中受打击的路程比较远，并且随着玉米棒的运动，玉米棒接触到的脱粒滚筒半径也会随之变化，还有其线速度不断增加，脱粒强度也逐渐增强，实现变速脱粒。不仅如此，此种脱粒机装置的尺寸要比另外两种脱粒机装置都要小。圆锥螺旋型玉米脱粒机装置简图如图1.7所示。图1.7圆锥螺旋型玉米脱粒机装置简图(8)钉齿式玉米脱粒机这种脱粒机脱粒原理是轴流式旋转工作，用钉齿摩擦玉米棒，并用玉米棒摩擦齿侧、齿顶、凹弧面完成脱粒。钉齿式玉米脱粒机装置简图如图1.8所示。图1.8钉齿式玉米脱粒机装置简图1.2.2 国外玉米脱粒机的发展概况有关玉米脱粒装置的发明，外国起步得非常早，至今已经有两百多年的历史了。1785年，安德鲁米克尔发明了以钉齿结构为脱粒元件的脱粒装置，这也是世界上第一台回转滚筒脱粒装置。从那以后，人们就开始进行相关的研究发明。十九世纪初，人们研究出了第一台手动玉米脱粒机。1921年世界上第一台玉米联合收获机诞生，并且经过后人不断的改进，逐渐被人们使用起来。1939年美国发明了第一台自走式玉米联合收获机，并且通过十几年的发展和推广，美国在二十世纪五十年代就已拥有700000多台自走式玉米收获机。在二十世纪六十年代的时候，一些机械化水平比较高的国家已经全部用机械进行玉米的收获。1.2.3 国内玉米脱粒机的发展概况我国玉米收获机研究技术起步比较晚，从上世纪五十年代开始引入国外的玉米收获机，并进行仿制改造。1957年我国第一台玉米联合收获机在北京农业机械厂研究发明出来。但是因为其损失实在是太大了，所以一直并没有被推广使用；1961年新疆兵团农业机械化研究所和生产单位合作对牵引式北京号康拜因进行改装直接收获玉米籽粒进行了一系列研究，并进行了大面积的生产试验；1969年东北农学院研制出大型的轴流型滚筒脱粒机，并试验出不同条件下对不同脱粒作物的影响；二十世纪九十年代以后，小麦联合收获机的飞速发展刺激了玉米收获机的发展，我国先后研制出新型收获机，使玉米收获机械化进入一个新的阶段。1.2.4 玉米脱粒机存在的问题通过上述对玉米脱粒机的国内外的发展现状可以得知，目前的玉米脱粒机研究仍然不成熟。虽然目前我国在此方面取得一定的进步和成果，但对玉米脱粒机的的研究还是比较少，并且在提高脱净率和降低破碎率等方面还有待更多的优化与创新。L3研究内容本文以在保障生产率的情况下，提高玉米脱粒机的脱净率，并且同时以降低