【摘 要】
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随着微电子技术、通信技术、嵌入式技术和人工智能技术的飞速发展,这些技术已进入到农业和工程机械领域。当前,我国现代农业机械行业正处于加速发展的重要阶段,人们对联合收割机性能和工作效率的要求越来越高,迫切需要提高联合收割机的自动化和智能水平。目前,国内联合收割机机型的自动化程度低于国外机型,联合收割机作业控制所采用的电控手柄主要依靠进口,虽然部分机型已经采用电控手柄控制方式进行收割作业,但大部分联合收
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随着微电子技术、通信技术、嵌入式技术和人工智能技术的飞速发展,这些技术已进入到农业和工程机械领域。当前,我国现代农业机械行业正处于加速发展的重要阶段,人们对联合收割机性能和工作效率的要求越来越高,迫切需要提高联合收割机的自动化和智能水平。目前,国内联合收割机机型的自动化程度低于国外机型,联合收割机作业控制所采用的电控手柄主要依靠进口,虽然部分机型已经采用电控手柄控制方式进行收割作业,但大部分联合收割机作业仍是由驾驶员操作多个操纵杆和机械结构来控制。这种长时间的工作方式会使驾驶员疲劳,导致误操作,从而增加危险系数。本文设计一种联合收割机多功能电控操纵手柄,其控制器置于手柄握把内部,仅需要通过按键开关以及摆动手柄就可以达到控制联合收割机作业的需求,既减轻操作人员的疲劳,提高安全性,又增加作业效率,为替代进口电控手柄,实现国产化做出贡献。本文以分析联合收割机作业流程和功能为切入点,进行了多功能电控操纵手柄控制器的设计,此论文的研究主要包括以下几个方面:（1）以现代农业为出发点,确定论文的方向和课题。通过分析联合收割机作业时所用到的操控装置,对国内和国外操纵手柄公司研究现状进行比对,确定研究的技术路线,主要包括硬件电路设计、角度传感器设计与标定、硬件电路调试、软件功能设计与整机功能测试。（2）分析联合收割机作业流程和功能,确定控制器芯片的选择,按照S32K144数据手册对引脚功能进行分配,对以S32K144为核心的微控制器进行电路设计。主要包括:最小工作系统电路设计、CAN总线通讯电路设计、PWM驱动模块电路设计、ADC电压采集模块设计和硬件抗干扰设计。对硬件设计打样的PCB板进行电路焊接与预检测,并通过JLINK仿真器与软件S32DS进行连接调试。（3）通过非接触式角度传感器与传统电位计的对比,确定多功能操纵手柄所用到的角度传感器的选择,由于所选择的传感器多数为进口霍尔角度传感器,发货周期长,价格贵,本文则通过HAL3725霍尔芯片设计一款霍尔角度传感器,并使用TDK-Micronas公司研发的新版磁传感器编程器TDK MSP V1.0进行标定和测试,通过测试后的信号数据分析,本文设计的角度传感器整体略好于德国ELOBAU公司型号为424EZ120的传感器。（4）结合硬件电路,对软件功能进行总体方案设计。对软件设计所用的开发环境软件S32DS简单进行介绍。程序设计主要包括:CAN总线通讯程序设计、ADC采集程序设计、PWM控制程序设计、按键程序设计、操纵杆摆动子程序设计和软件抗干扰程序设计。（5）在硬件电路和软件程序设计完成并测试无误后,开始整机装配功能测试。主要包括:双轴自复位型操纵手柄与单轴摩擦型手柄摆动功能测试、操纵手柄CAN通讯功能测试、按键功能测试与单轴离散型操纵手柄挡位功能测试。通过连续8小时的测试,达到了预期效果,程序没有“跑飞”现象,证明设计的可实施性。
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