本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機械技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種智能農(nóng)機儀表指針轉(zhuǎn)動的平滑處理方法。
背景技術(shù)：
我國是農(nóng)業(yè)大國，但是多數(shù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本靠人力勞動完成，如多數(shù)鄉(xiāng)村中播種，施肥，灌溉及收割等操作，主要依靠純?nèi)肆趧樱@樣不但效率低，而且影響農(nóng)作物的生長和收成。即使有些地方實現(xiàn)了機械化播種和收割，通常也需要人力配合，而播種和收割等機械化操作彼此獨立，沒有合理的聯(lián)系在一起，也影響了農(nóng)業(yè)機械作業(yè)的效率和生產(chǎn)周期。另外農(nóng)業(yè)灌溉的時機與澆水量基本靠人的經(jīng)驗進行判斷，并不能準(zhǔn)確的判斷出農(nóng)作物的灌溉時間與灌溉量，灌溉不當(dāng)將導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)、浪費水資源等嚴(yán)重后果。
現(xiàn)有的智能農(nóng)機儀表會采集農(nóng)機在作業(yè)過程中的發(fā)動機轉(zhuǎn)速、柴油油位、柴油油壓、發(fā)動機冷卻水箱溫度的實時數(shù)值，并將這些數(shù)值用儀表的表盤顯示出來。儀表的表盤會由于操作者的提速或降速控制儀表的表盤顯示實時讀數(shù)。操作者操作農(nóng)機提速或者降速指令發(fā)出后，ECU系統(tǒng)發(fā)給儀表的發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號是跳變的信號，儀表上的指針自提速/降速前的轉(zhuǎn)速數(shù)值旋轉(zhuǎn)到提速/降速后的轉(zhuǎn)速數(shù)值時，由于采用步進電機驅(qū)動儀表指針旋轉(zhuǎn)，經(jīng)常在旋轉(zhuǎn)終點處由于慣性超過旋轉(zhuǎn)終點位置之后再由步進電機帶回旋轉(zhuǎn)終點。這樣會給予駕駛員以瞬間超速的心理暗示，但是實際的行駛速度并沒有超速。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種智能農(nóng)機儀表指針轉(zhuǎn)動的平滑處理方法，第一，利用智能農(nóng)機儀表的PWM脈寬調(diào)制模塊對模擬信號電平進行數(shù)字編碼，根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來調(diào)制晶體管基極或MOS管柵極的偏置來實現(xiàn)晶體管或MOS管導(dǎo)通時間的改變，從而增大PWM脈沖的占空比，改變步進電機的旋轉(zhuǎn)速度變化量直至步進電機控制指針停止，本申請相比專利號：201310036906.4的“顯示儀表盤指針轉(zhuǎn)動的平滑處理方法”采用硬件電路改進的達到平滑處理的目的，但是硬件電路實現(xiàn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本極大，不支持更新和升級，本申請采用軟件驅(qū)動PWM脈寬調(diào)制模塊對模擬信號電平進行數(shù)字編碼控制PWM脈沖的占空比改變步進電機的平均電流來改變旋轉(zhuǎn)速度變化量。第二，本申請可以自行設(shè)置指針旋轉(zhuǎn)減速點，減速點的范圍為距離指針旋轉(zhuǎn)終止點之前100～500個步進電機步數(shù)單位為該點的減速點，自減速點至旋轉(zhuǎn)終止點成拋物線曲率a衰減至指針停止。第三，該減速點還可以定義為選取自步進電機的旋轉(zhuǎn)起始點至步進電機的旋轉(zhuǎn)終止點為基數(shù)值，取基數(shù)值10％～20％的距離值轉(zhuǎn)換為步進電機步數(shù)單位作為指針減速區(qū)；自指針旋轉(zhuǎn)終止點向前減去指針減速區(qū)個步進電機步數(shù)作為減速點，自減速點至旋轉(zhuǎn)終止點成拋物線曲率a衰減至指針停止。第四，本申請可以通過改變減速點使指針的移動速度平滑地從上個位置移動到當(dāng)前數(shù)據(jù)指向的位置，越趨近移動越緩慢，減小指針由于慣性擺動的問題。第五，本申請軟件改變轉(zhuǎn)速從單片機到步進電機驅(qū)動芯片都是數(shù)字形式的，無需進行A/D轉(zhuǎn)換，噪聲影響小，充分利用了現(xiàn)有的集成芯片的強大功能，省去了原有的許多硬件電路，使PWM脈沖的產(chǎn)生過程得到了大大的簡化。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
智能農(nóng)機儀表指針轉(zhuǎn)動的平滑處理方法，包括以下步驟：
S01：農(nóng)機智能儀表PWM脈寬調(diào)制模快的第一定時器、第二定時器、占空比設(shè)定單元、比較器和使能控制位完成初始化，完成PCA時鐘源選擇和中斷工作方式確定，設(shè)定PWM使能和占空比；
S02：操作者操作農(nóng)機提速或者降速指令發(fā)出后，儀表上的單片機識別指針當(dāng)前位置為步進電機的旋轉(zhuǎn)起始點；ECU系統(tǒng)將機動控制模擬實時信號發(fā)給儀表的單片機，儀表單片機將機動控制模擬實時信號轉(zhuǎn)換為步進電機的旋轉(zhuǎn)終止點數(shù)字信號；旋轉(zhuǎn)終止點減去旋轉(zhuǎn)起始點得出指針旋轉(zhuǎn)弧度的基數(shù)值，將旋轉(zhuǎn)起始點乘以減速路程比例K得出指針減速區(qū)，以及減速點A的位置；
減速區(qū)的公式為：
H＝(旋轉(zhuǎn)終止點位置-旋轉(zhuǎn)起始點位置)*K
減速點的公式為：
A＝旋轉(zhuǎn)起始點位置+H；
S03：儀表的單片機自指針自旋轉(zhuǎn)起始點至減速點A此段時間單片機識別信號輸入為勻速旋轉(zhuǎn)，單片機將旋轉(zhuǎn)起始點的值設(shè)置為自變量x，由步進電機實時速度公式得出步進電機的實時速度值設(shè)定為減速子程序，單片機將該減速子程序函數(shù)輸入周期中斷輸出寄存器，周期中斷輸出寄存器根據(jù)周期中斷定時器的定時為輸出周期根據(jù)減速子程序函數(shù)控制速度檔位A遞減，循環(huán)輸出高電平信號/低電平信號形成PWM脈沖信號并輸入步進電機驅(qū)動芯片；
S04：當(dāng)指針沒有旋轉(zhuǎn)至減速區(qū)時，周期中斷寄存器輸出的時間延遲恒定，信號的占空比恒定，PWM脈沖信號承載勻速旋轉(zhuǎn)的信息輸出給步進電機驅(qū)動芯片，當(dāng)指針旋轉(zhuǎn)至減速區(qū)時，周期中斷寄存器輸出的時間延遲成拋物線型衰減，信號的占空比增大，變化的PWM脈沖信號承載步進電機實時速度輸出給步進電機驅(qū)動芯片；自減速點開始，步進電機的指針?biāo)俣瘸蓲佄锞€曲率a衰減直至指針停止；
拋物線曲率a的公式為：
a＝步進電機的平均速度v*24/H2
步進電機實時速度公式：
Y＝a(x-H)2+v。
進一步地，所述減速區(qū)H的函數(shù)表達式由距離定值200～400代替函數(shù)(旋轉(zhuǎn)終止點位置-旋轉(zhuǎn)起始點位置)*K。
進一步地，所述減速區(qū)H距離定值300。
進一步地，還包括步驟S05：所述周期中斷寄存器還包括第一定時器和第二定時器，第一定時器控制單片機一個I/O出口的高電平中斷，第一定時器的中斷過程中起動第二定時器，第二定時器控制I/O出口輸出低電平，第一定時器的初值就可以改變步進電機驅(qū)動頻率，改變第二定時器的初值可以控制步進電機驅(qū)動信號改變占空比。
有益效果
由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果：
第一，利用智能農(nóng)機儀表的PWM脈寬調(diào)制模塊對模擬信號電平進行數(shù)字編碼，根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來調(diào)制晶體管基極或MOS管柵極的偏置來實現(xiàn)晶體管或MOS管導(dǎo)通時間的改變，從而增大PWM脈沖的占空比，改變步進電機的旋轉(zhuǎn)速度變化量直至步進電機控制指針停止，本申請相比專利號：201310036906.4的“顯示儀表盤指針轉(zhuǎn)動的平滑處理方法”采用硬件電路改進的達到平滑處理的目的，但是硬件電路實現(xiàn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本極大，不支持更新和升級，本申請采用軟件驅(qū)動PWM脈寬調(diào)制模塊對模擬信號電平進行數(shù)字編碼控制PWM脈沖的占空比改變步進電機的平均電流來改變旋轉(zhuǎn)速度變化量，成本低、容易升級兼容性強。第二，本申請可以自行設(shè)置指針旋轉(zhuǎn)減速點，減速點的范圍為距離指針旋轉(zhuǎn)終止點之前100～500個步進電機步數(shù)單位為該點的減速點，自減速點至旋轉(zhuǎn)終止點成拋物線曲率a衰減至指針停止。第三，該減速點還可以定義為選取自步進電機的旋轉(zhuǎn)起始點至步進電機的旋轉(zhuǎn)終止點為基數(shù)值，取基數(shù)值10％～20％的距離值轉(zhuǎn)換為步進電機步數(shù)單位作為指針減速區(qū)；自指針旋轉(zhuǎn)終止點向前減去指針減速區(qū)個步進電機步數(shù)作為減速點，自減速點至旋轉(zhuǎn)終止點成拋物線曲率a衰減至指針停止。第四，本申請可以通過改變減速點使指針的移動速度平滑地從上個位置移動到當(dāng)前數(shù)據(jù)指向的位置，越趨近移動越緩慢，減小指針由于慣性擺動的問題。第五，本申請軟件改變轉(zhuǎn)速從單片機到步進電機驅(qū)動芯片都是數(shù)字形式的，無需進行A/D轉(zhuǎn)換，噪聲影響小，充分利用了現(xiàn)有的集成芯片的強大功能，省去了原有的許多硬件電路，使PWM脈沖的產(chǎn)生過程得到了大大的簡化。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的流程框圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
本發(fā)明的實施方式
參見圖1，智能農(nóng)機儀表指針轉(zhuǎn)動的平滑處理方法，包括以下步驟：
S01：農(nóng)機智能儀表PWM脈寬調(diào)制模快的第一定時器、第二定時器、占空比設(shè)定單元、比較器和使能控制位完成初始化，完成PCA時鐘源選擇和中斷工作方式確定，設(shè)定PWM使能和占空比；
S02：操作者操作農(nóng)機提速或者降速指令發(fā)出后，儀表上的單片機識別指針當(dāng)前位置為步進電機的旋轉(zhuǎn)起始點；ECU系統(tǒng)將機動控制模擬實時信號發(fā)給儀表的單片機，儀表單片機將機動控制模擬實時信號轉(zhuǎn)換為步進電機的旋轉(zhuǎn)終止點數(shù)字信號；旋轉(zhuǎn)終止點減去旋轉(zhuǎn)起始點得出指針旋轉(zhuǎn)弧度的基數(shù)值，將旋轉(zhuǎn)起始點乘以減速路程比例K得出指針減速區(qū)，以及減速點A的位置；
減速區(qū)的公式為：
H＝(旋轉(zhuǎn)終止點位置-旋轉(zhuǎn)起始點位置)*K
減速點的公式為：
A＝旋轉(zhuǎn)起始點位置+H；
S03：儀表的單片機自指針自旋轉(zhuǎn)起始點至減速點A此段時間單片機識別信號輸入為勻速旋轉(zhuǎn)，單片機將減速區(qū)內(nèi)任一點的位置值設(shè)置為自變量x，由步進電機實時速度公式得出步進電機的實時速度值設(shè)定為減速子程序，單片機將該減速子程序函數(shù)輸入周期中斷輸出寄存器，周期中斷輸出寄存器根據(jù)周期中斷定時器的定時為輸出周期根據(jù)減速子程序函數(shù)控制速度檔位A遞減，循環(huán)輸出高電平信號/低電平信號形成PWM脈沖信號并輸入步進電機驅(qū)動芯片；
S04：當(dāng)指針沒有旋轉(zhuǎn)至減速區(qū)時，周期中斷寄存器輸出的時間延遲恒定，信號的占空比恒定，PWM脈沖信號承載勻速旋轉(zhuǎn)的信息輸出給步進電機驅(qū)動芯片，當(dāng)指針旋轉(zhuǎn)至減速區(qū)時，周期中斷寄存器輸出的時間延遲成拋物線型衰減，信號的占空比增大，變化的PWM脈沖信號承載步進電機實時速度輸出給步進電機驅(qū)動芯片；自減速點開始，步進電機的指針?biāo)俣瘸蓲佄锞€曲率a衰減直至指針停止；
拋物線曲率a的公式為：
a＝步進電機的平均速度v*24/H2
步進電機實時速度公式：
Y＝a(x-H)2+v。
進一步地，所述減速區(qū)H的函數(shù)表達式由距離定值200～400代替函數(shù)(旋轉(zhuǎn)終止點位置-旋轉(zhuǎn)起始點位置)*K。
進一步地，所述減速區(qū)H距離定值300。
進一步地，還包括步驟S05：所述周期中斷寄存器還包括第一定時器和第二定時器，第一定時器控制單片機一個I/O出口的高電平中斷，第一定時器的中斷過程中起動第二定時器，第二定時器控制I/O出口輸出低電平，第一定時器的初值就可以改變步進電機驅(qū)動頻率，改變第二定時器的初值可以控制步進電機驅(qū)動信號改變占空比。