随着物联网技术和“互联网+”的快速发展和广泛应用,传统农业开始向以智慧农业为特征的现代农业转型。农业装备作为智慧农业的设施平台,其智能化水平直接影响着智慧农业的发展进程。而作为传统优势农业的小蚕共育当前依然面临着生产技术落后,机械化程度低等诸多问题,难以适应现代农业的发展要求。基于此,本文采用自动化技术设计了专门应用于小蚕共育过程的饲养机控制系统,该系统能够实现全自动智能化小蚕共育,提升了养蚕设备的技术水平,解决了制约蚕桑产业发展的一些难题,在一定程度上推动了传统蚕业向现代蚕业持续健康发展。本文利用CAN总线技术,采用模块化设计方法,将控制系统划分为主控制节点、人机交互节点、图像采集节点、双电源供电管理节点、电机控制节点和系统保护节点,各节点通过CAN总线进行数据传输。系统具有的功能包括:自动撒桑叶饲喂和撒石灰消毒;通过图像识别智能判断小蚕的生理状态、蚕座的位置与大小以及桑叶饲喂的均匀度,由此自动控制调节桑叶的饲喂范围和均匀性;能够实现主、辅电源自动切换供电和蓄电池的充放电管理;具有友好的可视化操作界面和良好的人机交互性能;整个生产过程数据可以历史查询和追溯,方便扩展远程监控等其他功能。其主要研究内容包括:(1)根据小蚕共育的农艺过程和用户需求,制定了系统的开发目标和主要技术参数。结合饲养机的工作原理,对系统功能需求进行了分析。根据模块化设计的一般原则,确定了基于CAN总线的控制系统节点构成。(2)对系统功能硬件电路进行了设计。依据总线节点的思路,对构成控制系统的各个节点,包括主控制节点、双电源供电管理节点、图像采集节点、人机交互节点、直流电机驱动控制节点、步进电机驱动控制节点和系统保护节点分别进行了硬件电路设计,并对主要工作元器件进行了选型和关键参数计算。(3)基于图像识别技术对蚕座在蚕簸中的位置与大小、桑叶撒喂的均匀度以及小蚕的生理状态展开了研究。利用MATLAB软件对蚕簸中的蚕座进行图像处理提取蚕座的轮廓边缘,采用坐标位置算法和长度算法确定了蚕座的位置与大小;通过计算蚕座二值化图像中黑色像素点占包含蚕座轮廓边缘的最小外接矩形的比例,确定了桑叶饲喂均匀度的判定方法;提出了计算剩余桑叶灰度值在灰度直方图中所占的比重判别小蚕不同生理状态的方法。(4)对控制系统软件进行了设计。采用模块化编程的思想,将系统软件设计分为主程序设计和各功能子程序设计,分别设计了系统的主程序流程图和各功能子程序流程图。以流程图的形式分别对系统初始化程序、CAN通信程序、串口通信程序、蚕座识别程序和电机驱动控制程序的设计过程进行了详细的阐述,并对流程图中的关键点给出了相应的代码解释。(5)对系统进行了测试,并对测试结果进行了分析。分别从负载、主要功能与关键参数、饲喂效果三个方面对控制系统进行测试。测试结果表明:整机运行稳定,可靠性较高,系统最大举升重量为210kg,完成单个蚕簸的饲喂时间为18s,主电源与辅助电源的切换时间为20ms,辅助电源的供电时间超过了8h,饲喂装置控制桑叶撒喂的精度为95%,均达到了系统的开发目标,满足系统的应用要求。