基于arm的挤奶机真空脉动检测系统设计

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1、分类号：密级：学号：2013405025单位代码：10759石河子大学硕士学位论文基于ARM的挤奶机真空脉动检测系统设计学位申请人薛令阳指导教师高振江教授金红伟高级工程师申请学位类别专业硕士专业名称农业推广硕士研究领域农业机械化所在学院机械电气工程学院中国·新疆·石河子2015年6月TheStudyofDetectionSystemofMilkingMachine’sVacuumandPulsationSystemBasedonARMADissertationSubmittedtoShiheziUniversityInPartialFulfillmentoftheRequ

2、irementsfortheDegreeofMasterofAgricultureExtensionByLingyang-Xue(AgriculturalMechanization)DissertationSupervisor:Prof.Zhenjiang-GaoSNENGRHongwei-JinJune,2015石河子大学学位论文独创性声明及使用授权声明学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是在我导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文

3、中作了明确的说明并表示谢意。研究生签名：时间：年月日使用授权声明本人完全了解石河子大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文在学校图书馆保存并允许被查阅。有权自行或许可他人将学位论文编入有关数据库提供检索服务。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。研究生签名：时间：年月日导师签名：时间：年月日摘要真空脉动系统作为挤奶机的核心，其性能好坏和工作稳定性直接影响到奶牛的挤奶效果与效率，进而会影响到奶牛乳房的健康、奶产量和牧场的经济效益。因此，检测挤奶机真空系统和脉动器的

4、工作情况，对于减少挤奶机故障、提高挤奶机生产效率、降低挤奶机对奶牛健康的影响和提高牧场经济效益具有重要意义。本文研究了一种挤奶机真空脉动检测仪系统，系统基于STM32F103处理器，采用了触摸屏作为人机交互界面，可实现同时检测两路脉动器脉动频率、脉动比率、脉动相位和三路管道真空度变化、测量环境温度变化，显示脉动室压力变化波形、管道真空度变化波形和环境温度变化波形、存储脉动、真空度和环境温度测量数据等功能，并阐述了其硬件和软件的实现。系统的硬件设计，采用了ARM+触摸屏的方案，触摸屏负责人机交互、ARM负责数据处理和分析计算。ARM模块以ST公司的集成Cortex-M3内核

5、的单片机STM32为核心，设计了处理器外围电路、信号采集电路、RS485通信电路和实时时钟电路。此外电源部分设计了5V和24V隔离电路，为系统各部分供电，保证供电可靠性。系统的软件设计分为两部分：触摸屏软件和处理器软件。触摸屏软件部分主要设计图形界面和宏指令。图形界面包括主操作界面、真空显示界面和脉动显示界面等。处理器软件采用了uC/OS-Ⅲ操作系统来完成实时任务控制。通过分配AD采样任务、数据处理任务和通信任务实现三路管道真空度测量、两路脉动数据测量的数据采样和处理以及与触摸屏通信的任务。系统设计完成后，在北京市计量院进行了参数标定，然后在农业部农机鉴定站挤奶机标准试验

6、台进行了应用测试。标定完成后，系统真空管路测量误差小于±0.6kPa，脉动测量误差小于±0.2kPa，环境温度测量误差小于±1℃，该测量误差达到国标规定要求。测试结果表明系统真空度测量频率200Hz，脉动参数的测量更新频率6s，数据记录时间间隔系6s，测量结果准确可靠，响应时间满足检测要求，系统运行稳定。关键词：挤奶机，检测系统，ARMIAbstractPulsesystemisthecoreofmilkingmachine,anditsperformanceandstabilitywilldirectlyinfluencethemilkingeffectandeffic

7、iencyofthemachine,andinresult,thehealthconditionofcow'sbreast,milkproduction,andtheeconomicbenefitoftherangeland/pasture.Thatiswhythedetectionofpulsemachineandpulsatorisofgreatimportanceinimprovingmilkingefficiency,reducingcowmastitismorbidity,andboostingeconomicben