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粮库室温检测控制系统

粮库室温检测控制系统
粮库室温检测控制系统

毕业设计

题目粮库室温控制系统

学生姓名孙柒元

学号 200814110215 系别物电系

专业电子信息科学与技术

届别 2008级

指导教师张剑华

职称副教授

2012 年 3 月 19 日

粮库室温控制系统

摘要

本文介绍了一个用于粮仓温度控制的智能监控系统。本系统CPU采用集成在一个芯片上的混合信号系统级单片机C8051F020,温度检测以美国DALLAS 公司推出的单线总线数字温度传感器DS18B20作为检测元件,外围有数码显示、键盘控制等功能。用DS18B20循环检测八个粮库的温度,采集进来的温度以“单线总线”的数字方式传输给C8051F020,用LED数码管进行显示(循环显示出八个粮库的温度)也可以通过控制3×3的键盘来显示某个粮库的温度。如果温度超过设定值的范围,就开启空调调节温度。

该温度检测控制系统具有超过设定温度值时开启空调、循环检测各个粮库的温度、显示指定粮库温度的功能,同时具有性能价格比高,体积小,传输距离远,且抗干扰性强,传感器互换性和系统扩展性好,应用范围广等优点。

关键词:数字传感器,单片机,单总线,温度控制

Temperature Measuring And Control System For The Granary

Abstract

This text introduced an intelligent supervision system of the temperature control used for the granary. The CPU of this system adopted a mixed-signal system-on-a-chip MCUs C8051F020 that integrated on a chip. The temperature examination used one-wire bus digital thermometer sensor DS18B20 of American DALLAS as its detection element. The outer circle of the system contains digital display、keyboard control etc. We used DS18B20 to measure the temperature of the eight granaries circularly. The temperature collected delivers with the digital way of" one-wire bus " to the C8051F020, carrying on the manifestation with the LED figures tube (manifesting the temperature of eight granary circularly), it can also manifest the temperature of a certain granary alone by controlling the keyboard of 3×3. If the temperature exceeds the scope of the setting value, an air condition will open to regulate the temperature.

This temperature measuring system had such functions like opening the air condition when the temperature overpasses the setting value、detecting the temperature of every granary circularly、manifesting the temperature of a certain granary. This system also has following advantages: high performance price ratio、small size、long transmission distance、strong interference immunity、good interchange ability of sensors and good expansibility of the system etc.

Keywords:digital sensor, single-chip computer, one-wire bus, temperature control

目录

摘要......................................................................................................................................... II ABSTRACT ............................................................................................................................. III 1绪论 (1)

1.1课题背景 (1)

1.2粮库温度检测控制系统发展状况及趋势 (1)

1.3本设计主要研究内容 (3)

2方案论证与系统设计 (4)

2.1各种方案的比较与初步论证 (4)

2.1.1 方案一 (4)

2.1.2 方案二..................................................................................... 错误!未定义书签。

2.1.3 方案论证................................................................................. 错误!未定义书签。

2.2设计思路及硬件设备 (4)

3硬件设计及接口连接 (5)

3.1C8051F020单片机 (5)

3.1.1 I/O端口 (5)

3.1.2 晶体振荡 (5)

3.1.3 复位电路 (6)

3.2DS18B20温度传感器 (6)

3.2.1 DS18B20的性能与结构 (6)

3.2.2 DS18B20温度的测量 (7)

3.2.3 DS18B20数据的采集与处理 (8)

3.3LED数码管显示 (13)

3.4键盘 (15)

3.4.1 键盘电路 (15)

3.4.2 消除抖动的方法及连击的处理 (16)

3.5稳压电源电路 (16)

3.6接口连接 (17)

结论 (17)

致谢...................................................................................................... 错误!未定义书签。参考文献. (17)

附录A(外文文献).......................................................................... 错误!未定义书签。附录B(中文译文) .......................................................................... 错误!未定义书签。

1绪论

1.1课题背景

温度检测在工业界的仓库中的应用十分的广泛。当粮库内部的温度超过一定温度时,粮食就易发霉变质,所以随时监测粮库内部温度变化,具有一定的实际意义。粮库温度检测系统就是为监视粮库内的温度而设计的。

一般仓库环境复杂恶劣,所要测量的温度点多而散,监控室距离现场很远,布线非常困难,而传统的检测方法是通过温度传感器采集温度信号转换成电信号放大,A/D转换成数字信号送至主机处理,这种方法由于需设计辅助电路,可靠性及精度很难达到理想的效果,信号很难保证无偏差的传输。随着硬件集成度的提高,新型的数字传感器应运而生。DALLAS公司生产的系列产品DS1820、DS18B20等,其独特的“一线总线”技术,实现了一条数据线进行双向数据传输,最大限度的节省了通讯线的数量,使系统布线更方便,布线成本更低,可以灵活的构成不同功能的系统。就能够实现多点巡回检测的单片机温度检测系统,为实现粮库的温度集中监测系统提供了一种有效的手段。

1.2 粮库温度检测控制系统发展状况及趋势

粮库温度检测控制技术是科学保粮的关键技术之一,目前国内已有数十家企业生产粮情测控系统产品,品种繁多,系统结构各异,但其基本功能无外乎粮仓内外温湿度检测、粮食内部温度检测及分析、通风机械的控制等几项,鉴于粮食储藏的特殊性,系统功能的重点放在了储粮内部温度的检测和分析上。粮情测控系统可以根据采用的温度传感器和通信方式的不同进行如下分类:

按照温度传感器分类:通常粮情测控系统主要选用热敏电阻、数字式温度传感器作为温度传感器,也有选用其它温度传感器例如PN结型温度传感器的粮情测控系统。热敏电阻温度传感器:以温度变化导致阻值的变化为工作原理的热敏电阻,因其具有成本低、体积小、简单、可靠、响应速度快、容易使用等特点,在多项温度测量应用中受到广泛欢迎,同样也是国内粮情测控系统采用最多的温度传感器。热敏电阻的电阻温度系数较高,室温电阻通常也较高,因此其自身发热较小,信号调节较为简单。热敏电阻的缺点是互换性差,温度与输出阻值之间呈非线性关系。热敏电阻分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻两种,但在温度测量应用中,正温度系数热敏电阻较少得到采

用,更多采用的是负温度系数热敏电阻。数字式温度传感器:数字式温度传感器的种类也不少,但用于粮情测控系统的温度传感器主要是Dallas的DS18x20系列温度传感器,其温度检测范围为-55℃~+125℃,检测精度为±0.5℃。DS18x20采用1-Wire TM 接口,封装形式有PR-35和SSOP-16两种,粮情测控系统中采用的是PR-35封装。DS18x20采用9位表示测量温度点的温度值,每个DS18x20内部都设置有一个单一的序列号,因此可以使多个DS18x20共存于同一根数据传输线上。

按通信方式分类:我国粮情测控系统的通信方式主要采用RS485总线技术和现场总线技术两种。RS485是使用较为广泛的双向有补偿传输线标准,其最大每段总线长度为1200米,每段最多支持32个节点,采用单组双绞线双向主从通信。当总线加长或节点增多时需要使用中继器连接,全网络支持最多256个节点。RS485通信技术应用时间较长,软硬件实现较为容易,因此是我国粮情测控系统采用较多的通信方式。由于RS485总线技术不支持多主体结构,系统容量、通讯距离等方面具有很大的局限性,所以随着现代化大型粮食储备库的逐年增多,RS485通讯方式显得愈来愈力不从心。现场总线技术是一个全新的总线技术,是一种互连现场自动化设备及其控制系统的双向数字通讯协议,它的出现为自动化控制和仪器仪表工业带来了巨大的变革,它代表着未来发展的方向。目前我国粮情测控系统采用了两种现场总线:LONWORKS总线技术和CAN总线技术。

随着大型国家粮食储备库的日益增多和更多新技术的不断涌现,预计未来我国粮情测控系统将在以下几个方面得到进一步的发展:

首先,热敏电阻和数字温度传感器在同一个粮情测控系统中使用。根据以上分析,热敏电阻和数字温度传感器在房式仓和高大仓房两个不同场合各自具有优势,随着大型国家粮食储备库的增多,在同一储备库中将存在不同的仓型,而现存的粮情测控系统中只能选择热敏电阻或数字温度传感器二者之一作为温度检测元件。为了更好地发挥热敏电阻和数字温度传感器各自的优势,在同一个粮情测控系统中选用这两种传感器是未来市场发展的需求之一。

其次,现场总线技术的应用将更为广泛。现场总线技术是一个全新的通信技术,它代表着控制系统未来的发展方向,未来的粮情测控系统将不可避免地放弃RS485通信方式转而采用新型的现场总线技术,这将使系统的可靠性、性能价格比大大提高。

再者,系统功能的进一步完善。目前粮情测控系统仅局限于温湿度的检测和通风控

制,诸如粮食储藏过程中倍受关注的水分检测和虫害检测均未得到解决,预计未来的粮情测控系统将会把更多种类的粮情检测综合数据采集上来,与粮情专家分析软件密切配合,共同保障粮食的储藏安全。

1.3 本设计主要研究内容

本文介绍了一个用于粮仓的温度控制的智能监控系统。文章讲述了一个单总线温度测量仪器和单片机C8051F020相结合来进行温度控制的系统。

本控制系统是以单片机控制为核心,温度检测、数码管显示器、键盘操作来完成系统的正常工作。本系统能巡回检测八个粮仓温度变化,也可以通过键盘操作对某一粮仓进行指定监测。数码管上能显示出粮仓号和温度值。当检测到的温度不在粮仓要求的温度范围内时启动空调调节温度。

本设计主要研究各个硬件电路的工作原理及在系统中完成的功能。

2方案与系统设计

2.1方案与初步设计

2.1.1 方案

选用新华龙公司的C8051F020作为控制器,它片内集成了两个多通道ADC子系统(每个子系统包括一个可编程增益放大器和一个模拟多路选择器)、两个电压输出DAC、8个8位通用数字I/O端口、64KB Flash程序存储器和4352B数据RAM,同时还具有片内电源监测、片内看门狗定时器时钟源,是一种功能比较齐全的高速、高性能单片机。采用DS18B20温度传感器作为温度检测环节,它在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面使用更方便能达到令人满意的效果,它遵循Dallas的单总线控制协议,实现了利用单线控制信号在总线上进行通信,直接输出数据信号,不需要进行A/D转换,它只有一个数据输入/输出口,工作时,被测温度值直接以“单总线”的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰能力。

2.2 设计思路及硬件设备

本次设计要求对粮库的八个粮仓温度变化进行巡回检测,也可以通过键盘操作对某一粮仓进行指定监测。因为要保证粮仓内种子的质量,粮仓内温度变化范围为-30℃―+50℃,检测精度为±1℃。由于外界的环境变化,粮仓内的温度也会随之变化,因此当温度不在此范围内时需要启动空调调节温度。

为完成以上的设计要求需要进行温度采集、温度传送、温度显示、启动空调、键盘操作。硬件部分采用数字型温度传感器DS18B20(是美国DALLAS 公司推出的增强型单总线数字温度传感器)直接进行温度采集。采集到的温度以数字量的形式通过单总线传送给CPU,CPU选用集成在一块芯片上的混合信号系统级单片机C8051F020,C8051F020选用外部晶体振荡,用TPS3823-33DBV进行外部复位。CPU把接收到的数字量温度通过显示器显示出来。显示部分选用数码管LED5011,显示粮仓号和温度值。如果传送给CPU的温度值不在设定范围内则CPU发出启动空调命令通过继电器启动空调。最后可选用3×3的键盘进行指定粮仓的监测。图2.1所示为系统原理框架图。

图2.1 系统原理框架图

3硬件设计及接口连接

3.1 C8051F020单片机

A 8m /A 0/P 6.0A 9m /A 1/P 6.1A 10m /A 2/P 6.2A 11m /A 3/P 6.3A 12m /A 4/P 6.4A13m/A5/P6.5751TMS A14m/A6/P6.6AD0/D0/P7.0AD1/D1/P7.1AD2/D2/P7.2AD3/D3/P7.3AD4/D4/P7.4AD5/D5/P7.5AD6/D6/P7.6AD0/D0/P3.0AD1/D1/P3.1AD2/D2/P3.2AD3/D3/P3.3

A15m/A7/P6.7AD7/D7/P7.7

A D 4/D 4/P 3.4

A D 5/D 5/P 3.5A D 6/D 6/P 3.6A 8m /A 0/P 2.0A 9m /A 1/P 2.1A 10m /A 2/P 2.2A 11m /A 3/P 2.3A 12m /A 4/P 2.4A 13m /A 5/P 2.5A 14m /A 6/P 2.6A I N 1.0/A 8/P 1.0A I N 1.1/A 9/P 1.1A I N 1.2/A 10/P 1.2A I N 1.3/A 11/P 1.3A I N 1.4/A 12/P 1.4A I N 1.5/A 13/P 1.5A I N 1.6/A 14/P 1.6A I N 1.7/A 15/P 1.7A 15m /A 7/P 2.7A D 7/D 7/P 3.7AIN0.7

29303127283433353637324041424344494847465045383926

X T A L 1X T A L 2M O N E N V D D D G N D 1314AGND AIN0.12025

AIN0.6AIN0.5AIN0.4AIN0.3AIN0.2242322211516191817AV+VREFD VREF0VREF1AIN0.07CP1+12111089CP0CP0+ACND AV+VREF 32654CP1RST TDO TDI TCK DGND 6362ALE/P0.556RD/P0.6WR/P0.75253545551

P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4616059585769VDD 67686665647271707473100999897969594939291908988878685848382818079787776

P 4.4D A C 0D A C 1P 4.0P 4.1P 4.2P 4.3A L E /P 4.5D G N D A 8/P 5.0A 9/P 5.1A 10/P 5.2A 11/P 5.3A 12/P 5.4A 13/P 5.5A 14/P 5.6R D /P 4.6W R /P 4.7V D D A 15/P 5.7C8051F020

图3.1 C8051F020引脚图

3.1.1 I/O 端口

如图3.1所示C8051F020单片机具有标准的8051的端口(P0、P1、P2及P3)。还具有附加的4个8位I/O 口(P4、P5、P6、P7)。这些I/O 口与标准的8051的I/O 口相同,并在功能上有所加强。P2口接DS18B20。P3口接键盘是数据的输入口。P5口接显示器P7口接继电器是数据的输出口。P4口是数码管的位扫描口。其中P3口为多功能口,它的第一功能为准双向口,第二功能为特殊输入/输出线。P3.2:外中断0(INT0)。 3.1.2 晶体振荡

本设计采用外部晶体振荡器[1]。主时钟通过将一个晶体并接XTAL1和XTAL2而得到。本次设计的晶体的频率为11.0592 MHz 。晶体的等效串联电阻(ESR )为30Ω并联电容为7.0 pF 该晶体要求接一个20 pF 的负载电容,该“负载电容”被定义为晶体两端的总电容,不包括晶体本身的并联电容,假设晶体两端的总寄生电容为3 pF (C p 1和

C p 2均为6 pF),则C

x

1和C

x

2应为(20-3)×2=33 pF。如图3.2所示外部晶体的系统配置。

图3.2 外部晶体的系统配置

3.1.3 复位电路

本次设计的复位电路采用外部复位[2],外部/RST引脚提供了使用外部电路强制MCU 进入复位状态的手段。在/RST引脚上加一个低电平有效信号将导致MCU进入复位状态。芯片选用TPS3823-33DBV,含上电复位。

在上电期间,当电源电压VDD高于1.1 V,则产生RESET信号。然后,电源电压监控器监视VDD并且只要VDD保持在门限电压VIT-以下,则保持RESET有效。内部定时器延迟输出恢复到无效状态(高电平)的时间以确保系统正常复位。VDD上升到超过门限电压VIT-以后,延迟时间td开始。在电源电压下降到门限电压VIT–以下时,输出再次变为有效(低电平),不需要外部元件。该系列中的所有器件都有一个固定的检测门限电压VIT-,它由内部分压器设置。TPS3823包括一个手动复位输入引脚MR。

3.2 DS18B20温度传感器

3.2.1 DS18B20的性能与结构

DS18B20的性能:采用单总线技术,与单片机通信只要一根I/O线;通过比较系列号可以在一根线上挂接多个DS18B20;低压供电,电源范围从3~5V,也可以直接从数据线上窃取电源;测温范围-55~125℃,在-10~85℃范围内误差为±0.5℃;数据位可编程9~12位,对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃;12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字;用户可自设定预警上下限温度;报警搜索命令可识别和寻址哪个器件的温度超出预定值具有电源反接保护电路。当电源电压的

极性接反时,能保护DS18B20不会因发热而烧毁,但此时芯片无法正常工作[3]。

DS18B20的外形及引脚功能说明:图3.2为DS18B20引脚。1(GND):地。2(DQ):单线运用的数据输入输出。3(VDD):可选的电源引脚。DS18B20利用Dallas的单总线控制协议,实现了利用单线控制信号在总线上进行通信。由于所有的设备通过漏极开路端(即DS18B20的DQ脚)连在总线上,控制线需要一个上拉电阻(大约5K)。在这一总线系统中,微控制器(主控设备)通过唯一的64位序列码识别和访问总线上的器件。由于每一个设备有唯一的编码,连在一条总线上可被访问的器件数实际上是无限的[4]。

图3.3 DS18B20的引脚

3.2.2 DS18B20温度的测量

DS18B20内部低温度系数振荡器用于产生稳定的频率?0,高温度系数振荡器则相当于T/?转换器,能将被测温度t转换成频率信号?。当计数门打开时,DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲?0进行计数,近而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定。每次测量前,首先将-55℃所对应的基数分别置入减法计数器、温度寄存器中。在计数门关闭之前若计数器已减至零,温度寄存器中的数值就增加0.5℃。然后,计数器依斜率累加器的状态置入新的数值,再对时钟计数,然后减至零,温度寄存器值又增加0.5℃。只要计数门仍未关闭,就重复上述过程,直至温度寄存器达到被测温度值。如图3.4所示温度测量的原理方框图。

图3.4 DS18B20测温原理框图

3.2.3 DS18B20数据的采集与处理

系统中每个DS18B20的温度转换和数字温度的采集都是在单片机的控制下进行的。系统的单片机采用的是C8051F020。

DS18B20简单的硬件接口是以相对复杂的接口编程为代价的。DS18B20与C8051F020单片机的接口协议是通过严格的时序来实现的。每次进行传送数据或命令都由一系列的时序信号组成的,单总线上一共有四种时序信号:初始化信号(复位信号);写信号0;写信号1;读信号。与之对应的时序如图3.5所示。

(a) 初始化时序图

(b) 写时序图

(c) 读时序图

图3.5 DS18B20的指令时序

系统中DS18B20 的数据线DQ与C8051F020单片机P2口连接如图3.6所示,C8051F020通过对P2口的操作来完成数据的交换。三个基本的接口程序是:DS18B20初始化子程序:写DS18B20子程序:读DS18B20子程序。系统中C8051F020的晶振频率为11.0592MHz。

DS18B20初始化子程序:

INI: CLR DQ

MOV R2, #200

L1: CLR DQ

DJNZ R2,L1;主机复位脉冲持续3×200=600 us

SETB DQ

MOV R2, #30

L2: DJNZ R2, L2 ;DS18B20等待3×20=60 us

CLR C

MOV C,DQ;DS18B20数据线应变低

JC INI;DS18B20没准备好,重来

MOV R2, #30

L3: MOV EC, DQ

JC L4 ;DS18B20 数据线变高,初始化成功

DJNZ R6, L3;DS18B20数据线低电平状态可持续240 us

SJMP INI ;初始化失败,重来

L4: MOV R2,#240;DS18B20应答过程最少2×240=480 us

L5: DJNZ R2,L5

RET

写DS18B20的子程序:

WRITE: MOV R3, #8

WR1: SETB DQ

MOV R4, #8

RRC A

CLR DQ

WR2: DJNZ R4,WR2;DS18B20在数据线变低后2×8=16 us开始采样MOV DQ,C

MOV R4,#30

WR3: DJNZ R4,WR3;保证整个写过程持续60 us

DJNZ R3,WR1

SETB DQ

RET

读DS18B20的子程序:

READ: MOV R6, #8

RED: CLR DQ

MOV R4,#4

NOP

SETB DQ

RE2: DJNZ R4,RE2;等待8 us

MOV C,DQ;主机按位读取DS18B20的数据

RRC A

MOV R5, #30

RE3: DJNZ R5,RE3;保证整个写过程持续60 us

DJNZ R6,RE1

MOV DATATEMP,A

SETB DQ

RET

C8051F020 单片机控制DS18B20完成温度转换必须按照DS18B20的命令流程。首先初始化,然后发Skip ROM[CCH],即命令所有在线DS18B20,然后发出Convert T[44H],启动DS18B20进行温度转换。跟着在初始化,然后发Match ROM命令[55H]和相应序列号,然后发Read Scratchpad[BEH],读出相应的温度。

读出转换后的温度值;

入口GET_TEMPER:

SETB WDDATA ; 定时

LCALL INIT_1820 ;先复位DS18B20

JB FLAG1,TSS2

RET ; 判断DS18B20是否存在?若DS18B20不存在则返回

TSS2:

MOV A,#0CCH ; 跳过ROM匹配

LCALL WRITE_18B20

MOV A,#44H ; 发出温度转换命令

LCALL WRITE_18B20

MOV R0,#50 ;等待AD转换结束,12位的话750微秒.

LCALL DELAY

LCALL INIT_18B20 ;准备读温度前先复位

MOV A,#0CCH ; 跳过ROM匹配

LCALL WRITE_18B20

MOV A,#0BEH ; 发出读温度命令

LCALL WRITE_18B20

LCALL READ_18B20; 将读出的九个字节数据保存到60H-68H RET

读DS18B20的程序,从DS18B20中读出九个字节的数据READ_18B20:

MOV R4,#9

MOV R1,#60H ; 存入60H开始的九个单元

RE00:

MOV R2,#8

RE01:

CLR C

SETB WDDATA

NOP

NOP

CLR WDDATA

NOP

NOP

NOP

SETB WDDATA

MOV R3,#09

RE10:

DJNZ R3,RE10

MOV C,WDDATA

MOV R3,#23

RE20:

DJNZ R3,RE20RRC A

DJNZ R2,RE01

MOV @R1,A

INC R1

DJNZ R4,RE00

RET系统中单片机在不发出命令时,控制所连接的多个DS18B20循环地进行温度转换。当单片机巡检到某一测温点温度时,单片机向所有在线的DS18B20发出ROM命

令,这时只有指定的测温点响应单片机的命令,单片机读出指定测温点的温度。在把其转

换成BCD码通过P5口输出显示温度值。我们用数码管显示温度,显示精度为1度。但

DS18B20测量精度为0.5度所以在CPU内部要进行转换(把二进制码右移一位)。

3.3 LED数码管显示

HS-SHA0.3HS-SHA0.3HS-SHA0.3HS-SHA0.3

HS-SHA0.3

图3.7 LED接线图

本设计是共阴极LED5011数码管显示采用动态显示方式。动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管,这种逐位点亮显示器的方式称为位扫描。通常,各位数码管的段选线相应并联在一起,由一个8位的I/O口控制;各位的位选线(公共阴极和阳极)由另外的I/O口线控制。动态方式显示时,各数码管分时轮流选通,要使其稳定显示,必须采用扫描方式,即在某一时刻只选通一位数码管,并送出相应的段码,在另一时刻选通另一数码管,并送出相应的段码。依照此规律循环,可使数码管显示要显示的字符[5]。

共阳极数码管中将阳极接V CC,当某个发光二级管的阴极输入端为低电平时该发光二极管点亮。C8051F020的P4口作为扫描口,经三极管接显示器的公阳极,当P4口输出低电平时三极管导通共阳极为高电平,P5口输出低电平则发光二极管点亮。如果P4口输出为高电平三极管不导通没有电流流过,发光二极管不亮。P4口分时轮流输出高电平即在某一时刻只选通一位数码管,同时P5口送出相应低电平。P4.0~P4.4分别对应LED1~LED5(LED1显示粮库号、LED2显示正负、LED3和LED4、LED5显示粮库的温度)。P5.0~P5.6分别接a~g P5.7接dp。显示如表3.1所示。

表3.1 LED的段码表

例如要显示第2个粮库温度为-19℃。则LED1显示“2”即P4.0口为“0”P5口送“10100100”延时5msLED2显示“-”即P4.1为“0”P5口送“10111111”延时5msLED3显示“1”即P4.2为“0”P5口送“11111001”延时5msLED4显示“9”即P4.3口为“0”P5口送“ 10010000”。延时5ms LED5不显示即P4.4为“0” P5口送“11111111”。动态驱动LED流程图如图3.8所示。

图3.8 动态驱动LED流程图

3.4 键盘

3.4.1 键盘电路

本系统采用3×3键盘,其结构如图3.9所示键盘的行线通过电阻接+5V,当键盘上没有键闭合时所有的行线和列线都是断开的,行线都呈高电平。有键闭合时则行线和列线短路,行线的电平由列线的电位决定。键盘的行线X0、X1、X2接到P3.2、P3.3、P3.4作为键输入线,列线Y0、Y1、Y2接到P3.7、P3.6、P3.5作为扫描输出线。1#(显示1粮仓温度)2#(显示2粮仓温度)3#(显示3粮仓温度)4#(显示4粮仓温度)5#(显示5粮仓温度)6#(显示6粮仓温度)7#(显示7粮仓温度)8#(显示8粮仓温度)9#

基于微波的粮食水分检测系统设计

基于微波的粮食水分检测系统设计 粮食水分含量是粮食质量的关键指标,直接影响粮食的收购、运输、储藏、加工、贸易等过程。目前在国内粮食收购时,凭手摸牙咬或者传统检测方法来判断粮食的水分,存在测定结果极不可靠、检测时间长、浪费人力物力等问题。为了快速、准确检测粮食水分,设计了基于微波的粮食水分检测系统,通过检测微波信号与被测粮食相互作用前后微波幅值、相位等变化,推算出粮食水分含量。1 微波水分检测微波水分检测是近几年发展起来的一项无损检测新技术,它具有检测精度高、测量范围广、稳定性好、便于动态检测、对环境的敏感性小、可以在相对恶劣环境条件下进行等优点。微波作为一种频率非常高的电磁波具有很强的穿透性,它所检测的不仅仅是粮食表面的水分,还能够在无损的情况下检测到粮食内部的水分含量。粮食中水的介电常数和衰减因子比其中干物质的介电特性值高很多,且作为极性分子的水在微波场作用下极化,表现出对微波的特殊敏感性。微波粮食水分检测正是利用水对微波能量的吸收、反射等作用,引起微波信号相位、幅值等参数变化的原理进行水分含量检测的。微波水分检测正在逐步取代精度低、取样要求高、适应性差的电容法、电阻法等传统水分检测方法,成为一种理想的粮食水分检测技术。微波水分检测可以采用透射式和反射式检测方法,其微波传感器布置如图1 所示。 一般物料厚度比较薄时,采用透射式检测方法;物料厚度比较厚,密度比 较大时采用反射式检测方法。微波检测是一种深度测量技术,所测结果为体积总体水分而具有代表性,这比之表面测量技术要优越得多。2 系统设计2.1 系统结构设计在理论分析和大量实验基础上,设计了基于微波的粮食水分检测系统,如图2 所示。该系统主要由微波发生器器、微波传感器天线、温度传感器、检测控制器及分析处理等部分组成。

粮仓温湿度在线监测系统

粮仓温湿度在线监测系统 本系统主要针对多点环境和设备内温度、湿度的集中监控和管理,是一套可无人值所24小时不间断实时监控记录的自动化监测系统。系统能对大面积的多点的温湿度进行监测记录,并将温湿度数据实时传输到PC机上,利用系统监测软件进行数据存储与分析,并输出打印历史数据和曲线图,在设备异常情况下还以现场多媒体音响、声光报警器、电话报警、手机短信息报警、网络客户端报警等多种形式的通知相应监管人员。克服了以前靠管理人员手工检查、测量和手工计算温度值和湿度值,提高了粮仓温度和湿度的检测速度和检测精度,节省了大量人力和物力,减轻了温湿度管理的工作强度,提高了管理效率。 系统基于传感技术、网络技术、信息管理技术、通信技术等先进技术为主体,按照分布式原则设计,以全数字信号进行传输,提高了系统的可靠性和可维护性。。通过我们(优度科技)的专用温湿度监测软件接收、显示、分析、监测,从而达到实时监控被测点位的温湿度环境变化。是一套可无人值所,能24小时不间断实时监控记录的自动化监测系统。 方案为分布式智能网络型监控系统(优度科技),采用硬件功能软件化的系统设计思想及系统硬件的模块化、通讯网络化设计,系统可根据需要升级软件功能与扩展硬件种类,增加监控点数量,监控软件的编制采用软件工程管理,开放性与可扩充性极强。 本系统(优度科技)能对现场温湿度环境进行数据检测、显示、记录、文档保存、打印、数据分析、设置上下线超限报警、分析报警点位及趋势曲线图等功能。监控电脑软件采用图形界面实时显示,界面可进行总貌显示、分区显示、显示各点位温湿度的每时刻的详细数据、历史温湿度曲线、可记录查找、打印各点位的温湿度数据。

基于单片机的智能仓库温湿度控制系统

第一章引言 1.1 课题背景 在现代工业现场,随着科技的进步和自动化发展,温、湿度监测系统在某些行业中要求越来越高,特别是在大中型仓库管理系统中,由于温湿度过高或过低引起的仓库储藏物本身的水分过高或连续的高湿天气将导致储藏物新陈代谢加快而放出热量,放热引起的温升又是代谢进一步加剧以至发霉变质,因此仓库必须重视对空气温湿度精确的而又方便的实时监测,长期以来,由于受经济条件限制,我国仓库环境较差,而且管理落后。 仓库管理的重点之一就是要合理布置测温点,经常检查温度变化,以便及时发现储藏物发热点,减少损失。然而,堆积物的热传递又是那样的缓慢,使人感知极差,需要管理人员经常进入闷热、呛人的仓库内观察温、湿度,不断进行翻仓、加湿、通风和降温设备来控制温湿度,这样不但控制精度低、实时性差,而且操作人员的劳动强度大。这种繁重的体力劳动,不仅对人体有极大的伤害,而且不科学、不及时。所以,仓库储藏物虫蛀、霉变的情况时有发生。 我国的储藏物现均集中存放在地方或国家的仓库中。按照国家储藏物保护法,必须定期抽样检查粮食的温、湿度,以确保储藏质量。这就迫切需要温湿度监控系统来控制仓库。 本课题即以上述问题为出发点,设计仓库温、湿度监控系统,该系统不仅能采集仓库内的温、湿度值,而且能够迅速做出相应的处理,并将数据及处理结果显示给用户,并储存数据以方便以后的对比研究。 1.2 仓库温、湿度控制技术的国内外研究状况 近年来,由于超大规模集成电路技术、网络通信技术和计算机技术的发展,是监控系统在工农业生产等领域得到广泛引用,因此,仓库温、湿度监控技术的研究在软、硬件等方面都得到了一定的发展。 1.2.1 硬件技术 早期仓库温湿度检测主要采用温度计量算法,它是将温度计放入特定的插杆中,根据经验插入仓库的多个测温点,工作人员定期拔出读数,决定采取相应的措施。这种方法由于温度计精度、人工读数的人为因素等原因,温度检测不仅速度慢而且精度低,抽样不彻底,局部粮食温度过高不易被及时发现,局部粮食发霉变质引起大面积坏掉的情况时有发生。 随着科技的发展,温、湿度检测系统有了很大的改善和提高,系统在布线上采用矩阵式布线技术,简化了数据采集部分的线路;在传感器方面应用了热电偶、半导体等器件;在数据传输方面减少了传输线的根数,采用串行传输方式,他可对仓库的各个测试点进

粮仓粮库环境温湿度监测系统设计方案

粮仓粮库环境 温湿度综合监控管理系统 设 计 方 案

目录 第一部分:概述 (1)粮食仓储概述 (03) (2)粮仓粮库环境温湿度监控系统应用背景 (04) (3)粮仓粮库环境综合监控管理系统 (04) 第二部分:系统组成结构 ◇上位管理主机 (05) ◇数据通讯部分 (05) ◇现场控制监测点 (05) 第三部分:控制模式 ◇控制方式 (06) 第四部分:功能特点 (1)粮库环境温湿度监测 (07) (2)O2、CO2浓度监测? (07) (3)数据存储功能 (07) (4)设备联动控制功能 (08) (5)防火自动报警功能 (09) (6)现场报警功能 (09) (7)远程传输和网络管理功能 (09) 第五部分:监测软件数据平台 (1)友好的用户登陆管理界面 (10) (2)实时\历史、曲线\报表数据分析 (10) (3)多种形式的报警功能 (11) (4)远程控制 (11) (5)监控终端 (11)

第一部分:概述 (1)粮食仓储概述 我国现有14亿人口,粮食储藏好坏是关系到人民健康、市场供给、国家稳定的大事。随着人口增长迅速、耕地逐年减少、人类对社会物质生活的需求愈来愈高。粮食的利用与保护得到社会的更加重视,人类必须杜绝粮食浪费与霉烂现象发生,珍惜粮食。 我国是世界上最大粮食生产和消费国。据统计,我国粮食收获后在脱粒、晾晒、贮存、运输等过程中的损失高达15%,远远超过联合国粮农组织规定的5%,在这些损失中因未达到安全水分造成霉变、发芽等损失的粮食又占到5%。 粮食在储藏期间,如果水分超标,粮堆内部的水分就表现出向表面及粮粒间隙中的空气缓慢游离的趋势,因粮食水分从不流动的空气中逸出比较困难,它在粮粒间聚集,当湿度达到饱和点时即开始凝结,随之产生发酵和局部温度升高现象,这又促使粮粒释放出水分和加速相应的发酵过程。当环境温度升高,粮食中带有的粉尘、杂质、特别是有机物杂质加速了上述过程,严重威胁到安全储粮,导致粮食腐烂。 因此粮仓粮库环境应保持通风、干燥,内外整洁有序。粮库中应采取防鼠、防蝇、防虫、防盗等设施,杜绝有害虫类的滋生。

粮仓温度控制系统

辽宁工业大学《组态软件》实训(论文)题目:粮仓温度监控系统 院(系):软件学院 专业班级:软件工程111班 学号: 学生姓名: 指导教师:任国臣 教师职称:副教授 起止时间:2012-06-11至2012-06-25

课程设计(论文)任务及评语

目录 第1章课程设计的方案4 1.1 概述4 1.2 系统组成总体结构5 第2章课程设计内容6 2.1 确定系统I/O点参数6 2.2 用户界面窗体层次规划7 2.3主窗口组态10 2.4其他操作窗口组态11 2.5系统脚本程序编辑12 第3章课程设计总结16 参考文献17

第1章课程设计的方案 1.1 概述 题目的意义: 粮食在存储期间,由于环境、气候和通风条件等因素的变化,粮仓内的温度或湿度会发生异常,这极易造成粮食的腐烂或发生虫害。同时粮仓中的粮食储存质量还受到粮仓中气体、微生物以及虫害等因素的影响。 针对粮食存储的特殊性,粮仓监控系统一般以粮仓和粮食的温度和湿度为主要检测参数,粮仓内气体成分含量为辅助参数。 系统功能介绍: 在本系统中,温湿度监测点主要为仓库内环境的温湿度值和粮食的温湿度值,分布在各个测点的温湿度控制器将采集到的温度和湿度的信息进行处理,利用RS454总线将温湿度的信息送给485转232的转换器,接到上位计算机服务器上进行显示,报警,查询。 监控中心将收到的采样数据以表格形式显示和存储,然后将其设定的报警值想比较,若实测值超出设定范围,则通过屏幕显示报警或语音报警,并打印记录。 与此同时,监控中心可向现场检测仪发出控制指令,检测仪根据指令控制风扇等设备进行降温除湿,以保证粮食存储质量。 监控中心也可以通过报警指令来启动现场检测仪上的声光报警装置,通知粮库管理人员采取相应的措施来确保粮食存储安全。系统可24小时运行,长期稳定检测温湿度的变化,实现无人职守智能化管理。

粮食水分测定仪操作步骤

粮食水分测定仪操作步骤 概要 粮食谷物油料的水分含量是指粮食、油料试样中水分的质量占试样质量的百分比。粮食谷物油料的含水量在评价粮食、油料品质中,是最基本的测定项目。含水量的测定对于粮食谷物油料的安全储藏和加工生产,以及购、销、调拨等方面都有很重要的意义。一切正常粮食、油料的水分含量大小,是在一定数值范围之内。 但是,粮食、油料由于其成熟度、收获的迟早以及气候条件(温度、湿度)等对它的影响,使其水分含量是个变化数值。粮食、油料含有适量的水分,在储藏过程中,含有过量的水分,不仅浪费仓容,而且促使籽粒发芽,引起粮堆发热、变质,使粮堆内微生物和害虫生长繁殖,使籽粒中有使用价值的物质减少。在粮食、油料的加工生产中,各道工序的工艺对原料、半成品和成品水分的含量都有一定的要求。如果含水量不符合工艺要求,不仅影响产品的质量,而且还会影响出品率和增加动力消耗。因此,在粮食油料的收购、销售、调拨中水分含量是质量标准中一项重要的限制性项目,凡高于或低于标准规定的水分指标,要进行扣价和升价处理。 粮食中的水分 由于粮食平衡水分的关系,仓内及粮堆孔隙中空气湿度对粮食水分的影响很大。空气湿度影响仓内湿度,仓内湿度影响粮堆湿度,气湿、仓湿、粮堆湿度和粮食含水量的大小决定粮食水分的变化。粮食入仓后的水分变化,除了仓房漏雨、仓墙、地坪渗漏等原因外,均为空气湿度变化所引起。 粮食水分的年变化主要是随着空气相对湿度的年变化而呈现出一定的规律。空气相对湿度的年变化随地区而异:北方地区是夏季低,冬季高;沿海地区是秋季低,春季高。从整个储粮水分变化看,表层及外围部分的水分变化,主要受外湿和仓湿的影响,而储粮内部水分变化的情况比较复杂。全年中储粮水分变化除上层较为显著外,中、下层变化不大,幅度在1%以内。根据该规律,可以在外界湿度大的时候,做好仓房密闭工作以防止吸湿。在外界湿度小、温度低时可以进行通风。对粮面已经吸湿或表上层水分高的粮食,可以翻动粮面散湿。 在粮食、油料的一般成份分析中,蛋白质、脂类、碳水化合物和灰分是基本成份的近似

大型粮仓温湿度检测系统的设计设计

大型粮仓温湿度检测系统的设计设计

武汉理工大学华夏学院毕业设计论文 学号 毕业设计(论文) 大型粮仓温湿度检测系统的设计

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名:日期:

学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年月日 导师签名:日期:年月日

关于粮食水分检测方法的研究

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/f04360816.html, 关于粮食水分检测方法的研究 作者:刘哲吴文福 来源:《吉林农业》2012年第11期 粮食水分检测对粮食的收购、运输、储藏、加工贸易都具有十分重要的意义。水分一直是粮食的一项重要质量指标。应用现代新的技术手段与理论方法来检测粮食的水分,对有效解决粮食水分检测中存在的问题,保证干燥过程中粮食的品质与经济效益,具有非常重要的意义。 1.粮食水分检测的主要方法 粮食水分检测方法主要分为直接检测法和间接检测法,其中直接检测法是通过烘干等方式,直接获得粮食含水量。间接检测法则利用其自身的物理、化学或光学特性与含水率存在的关系,而获得其含水量。 1.1 直接法电烘箱法:电烘箱法是利用电烘箱对被测物进行加热,使水分蒸发的物理现象进行水分检测,通过样品加热前后重量的变化检测样品水分,检测时需要较长的烘干时间,其优点是精度高,可以作为标准用来检验其他方法的检测精度,一般用于实验室检测;减压法:减压干燥称重,不受被测物料形状影响,无需特殊的预处理,操作简便,可靠性高,适用于质量管理和分析部门;红外线加热干燥法:红外线加热干燥法是利用红外线加热样品使其失水,从而达到测量水分含量的目的。主要影响因素为温度和加热时间,红外法不需加热介质,提高了热能利用率,该法不能进行在线测量;微波加热法:微波加热法是利用微波炉的磁控管所产生的2450MHz或915MHz的超高频率微波快速振荡粮食中的水分子,使分子相互碰撞和摩擦,进而除去粮食中的水分;化学法:甲苯蒸馏法是一种较常用的化学测水方法,利用与水分不相溶的溶剂(甲苯、二甲苯)组成沸点较低的二元共沸体系,将试样中的水分蒸馏出来。 1.2 间接法电阻法:是利用粮食含水量不同引起电导率不同的原理测量水分的方法;电容法:电容法根据不同含水量的粮食介电常数不同的原理,来检测粮食水分。根据传感器结构形式不同分两种类型,即量筒或量杯取样传感器和平板式电容传感器;红外射线法:通过测量被发射的红外光的密度大小,来间接得出谷物水分含量,常用的光学结构有反射式、透射式和相位式;微波法:是利用水对微波能量的吸收和反射,引起微波信号的相位和幅值变化的原理进行水分检测;中子法:测量过程为中子源发射的快中子和谷物当中的氢原子核进行碰撞,进而散射并损失能量,缓慢后变为热中子,形成以中子源为中心的热中子云球,该球半径和谷物氢原子数量有关。根据氢原子核热中子密度关系,得出氢原子数量,而氢原子又是水的组成成分,便可以推算出水分含量;摩擦阻力法:谷物的动态摩擦阻力和含水率具有一定的函数关系,含水率大,摩擦阻力也大。该法干扰因素少,干扰强度低微,传感技术稳定、可靠,标定方便,调整灵活,价格低,便于实现自动控制。 2.粮食水分检测的主要仪器

粮仓粮库环境温湿度监测系统设计规划方案.docx

粮仓粮库环境温湿度综合监控管理系统 设 计 方 案 目录 第一部分:概述 ( 1)粮食概述????????????????????????03 ( 2)粮粮境温湿度控系用背景?????????????04 ( 3)粮粮境合控管理系????????????????04 第二部分:系统组成结构 ◇上位管理主机?????????????????????????05 ◇数据通部分?????????????????????????05 ◇ 控制点????????????????????????05 第三部分:控制模式 ◇控制方式???????????????????????????06 第四部分:功能特点 ( 1)粮境温湿度?????????????????????07 ( 2) O2、 CO2度 ???????????????????????07 ( 3)数据存功能????????????????????????07 ( 4)控制功能??????????????????????08 ( 5)防火自警功能??????????????????????09 ( 6)警功能????????????????????????09 ( 7)程和网管理功能???????????????????09 第五部分:监测软件数据平台 ( 1)友好的用登管理界面???????????????????10

( 2)史、曲表数据分析????????????????10 ( 3)多种形式的警功能?????????????????????11 ( 4)程控制??????????????????????????11 ( 5)控端??????????????????????????11 第一部分:概述 (1)粮食仓储概述 我国有14 人口,粮食藏好坏是关系到人民健康、市供、国家定的大事。随着人口增 迅速、耕地逐年减少、人社会物生活的需求愈来愈高。粮食的利用与保得到社会的更加重 ,人必杜粮食浪与霉象生,珍惜粮食。 我国是世界上最大粮食生和消国。据,我国粮食收后在脱粒、晾晒、存、运等 程中的失高达15 %,超合国粮定的5%,在些失中因未达到安全水分造成霉 、芽等失的粮食又占到5%。 粮食在藏期,如果水分超,粮堆内部的水分就表出向表面及粮粒隙中的空气慢游离 的,因粮食水分从不流的空气中逸出比困,它在粮粒聚集,当湿度达到和点即开始 凝,随之生酵和局部温度升高象,又促使粮粒放出水分和加速相的酵程。当境 温度升高,粮食中有的粉、、特是有机物加速了上述程,重威到安全粮, 致粮食腐。 因此粮粮境保持通、干燥,内外整有序。粮中采取防鼠、防、防虫、 防盗等施,杜有害虫的滋生。 (2)粮仓粮库温湿度环境监控系统应用背景 建国以来,六十多年的展,我国粮食技得到了足展,在某些域已达到世界 先水平,但就整体而言,我国粮食技与达国家相比,仍与一定的差距。目前,大部分粮 仍人工控管理,如降温通是房日常管理中,尤其是低温粮管理中的一操作 繁、辛苦的工作,常需要在半夜开机:由于粮食呼吸,粮定性差,保管需不断翻粮面, 通降温散湿,因此国家需要投入大量人力。粮情,粮温度靠人工,保管需要繁巡,工 作度大,并且果不精确。 (3)粮仓粮库温湿度环境监控系统 SQ-KZ粮粮境合控系可以全面的掌握粮内的温湿度化,一旦异常及 做出正确理,保粮食期安全存。本系采用世界上先的微技、PLC 技、感器技

粮仓温度巡检系统

粮仓温度巡检系统 学生:欧阳梦思 指导教师:梁会军 (三峡大学电气信息学院) 1课题来源 本课题为2009年秋季学期三峡大学电气新能源学院下达的毕业设计课题,设计的是粮仓的温度监控系统,即对各个粮库的温度进行监控,以保证粮库的储存的安全。 2研究的目的和意义 2.1保证粮食安全存储,解决粮仓温度方面隐患 粮食是人类赖以生存的基本物质,是关系国民生计的重要物资,也是军需民食的特殊商品。中国有句老话“民以食为天”。吃饭始终是人类赖以生存和社会稳定的头等大事,粮食问题是关系到国家发展、社会安定的大问题。粮食的储存和保管工作国家和各级政府都十分重视。在粮食储存和保管过程中温度对粮食有直接影响,稍有疏忽,温度过高,就会造成粮食发烧,给国家和人民造成巨大的经济损失。我国是一个农业大国,有13亿人口,九亿多农民,近年来在如何提高粮食产量方面,国内取得了突破性的进展,我国粮食总产量将近5亿吨。保持粮仓科学存储和流通至关重要。保证国民粮食需求量,就需要对现有粮食做到用尽奇能,我们应该做好储粮保粮工作,将粮食储备损失减少到最低。所以粮食的存放问题是不容忽视的问题。而现有的粮库存在很多隐患,由于粮仓的管理滞后于粮食产量,导致粮食由于得不到很好储藏而发生霉变和发芽,造成很大的损失。温度的变化人们没有及时发现并处理,可能会导致粮食腐烂发霉,而从化学的角度来讲,细微颗粒在密闭的空间里,当温度过高就可能发生爆炸等等,这只是温度一个因素对粮库粮食储藏造成的影响,还有类似于湿度,粉尘等很多因素,也会对粮食造成一定程度的影响,因此,粮仓温度巡检系统的可靠性问题异常重要。 2.2解决现有粮仓温度控制方面存在的不足 粮食在储藏期间,由于环境、气候和通风条件等因素的变化,粮仓温度和湿度会发生变化,极易造成粮食的霉烂。在传统的多点温度监控系统中大多采用模拟温度传感器(AD590)一般经前端放大、A/D变换和数据修正等过程。经实践应用分析发现:传统电路设计上存在电源干扰、滤波不可靠,线路过于复杂、无屏蔽措施等不可靠因素。而现有系统一般只是提供一个监视终端,因此不易实现粮食储运的自动化管理。而采用单总线数字温度传感器DS18B20可以克服上述种种问题,提高了精确度和稳定性。将温度直接转化为串行数字信号供微机处理,而且在点总线上可以挂多片DS18B20,微机只需要一根端口线就可以与多点DS18B20进行通行。因此因此以数字式单总线温度传感器DS18B20为核心构成的分布式多点温度监控系统改变传统的温度采样模式,施工和维护方便,成本低,具有可靠

基于单片机的谷物水份检测系统的设计

民营科技2013年第1期 科技论坛 基于单片机的谷物水份检测系统的设计 周旭明 (黑龙江八一农垦大学信息技术学院,黑龙江大庆163319) 前言 谷物水分的测量方法主要可以分为直接测量和间接测量两大类。直接测量是通过烘干和化学方法直接除去物质中的水分,通过前后的重量差测量水分,这种方法测量准确,精度高,但是测量费时,不利于非专业人员的操作。间接测量方法是通过由水分引起变化的物理量的测量,确定粮食的水分,优点是测量速度快, 易于操作,易于实现现场和在线的检测。测量原理包括电阻式, 电容式,微波式,中子源法,称重法等。针对目前情况,有必要研究一种新型的具有数据采集,实时控制,报警功能的操作系统。在本设计中我们采用的是成本低廉,易于实现和操作的电容法测量。它的优点是结构简单,能够适应复杂环境。1硬件资源配置1.1单片机系统 系统的硬件电路框图如图所示。 硬件电路图硬件的选材:选用AT89S52单片机作为微处理器,系统主要由测量模块,A/D 转换模块,显示模块,键盘模块以及声光报警器组成,主要完成测量,计算,显示,堵梁判断和报警功能。系统的工 作原理是,通过电容传感器测量粮食的水分,由转换器转换并将结果送到单片机。测量人员可以通过键盘控制单片机进行存储,显示,多次测量,重新测量等操作,单片机通过程序判断,在5次测量有效并且存储时对所有存储结果进行平均值计算,存储,显示,并且通过3次平均值的比较判断是否堵粮,并相应的发出警报。1.2传感器部分设计电容传感器是将被测量的非物理量转换为电容量变化的一种传感器。它具有分辨率高,可进行非接触测量,并能在高温,低温,强辐射等环境中工作,传感器采用同轴圆筒由两个同心金属圆柱面组成,将被测量粮食放入传感器两极板间的介质空间腔。由于粮食含水量的不同,从而使电容式传感器的相对介电常数发生变化,即引起电容值变化,在设计中,极板厚度要充分小,以削弱边缘效应,还可以在在极板外加装金属屏蔽罩,以减少外部寄生电压的干扰。在测量中温度对检测的结果也是一个重要的影响因素,对于同一含水量的样品,当温度升高时,样品的电容值将增大,检测电压也随之增大,当温度降低至0℃以下时, 粮食中的自由水将冻结,样品的电容值会发生突变,所以在测量时应该保证环境温度的恒定且不低于0℃。同时样品的流量也是影响检测结果的不可忽视的因素,在检测时必须采用定容积取样法尽量减低影响。 1.3温度检测电路的设计 检测元件完成对温度的测量并由A/D 转换器完成模/数转换,实现对粮食含水率的补偿。对于粮食含水率的温度补偿系数需要在大量实验数据的基础上,通过拟合运算得到。1.4语音报警电路设计 在单片机判断有堵粮情况可能出现时,会在P2.3口输出高电平,这样晶闸管将会导通,电源回路接通,发光二极管LED 和扬声器构成的电路中有电流经过,发光二极管LED 和扬声器发出10s 的声光报警,提示工作人员检查是否存在堵粮情况,以及时排除故障。 1.5键盘及功能介绍 系统采用简单键盘接口,每个按键独立地与单片机的I/O 线直接相连构成的,键与键之间的工作状态互不影响,优点是按键功能可以根据需要灵活设计,因为每个键占一个I/O 口线,所以软 件编程简单。图中电阻为上拉电阻, 当无键按下时,CPU 从I/O 口接收的是 “1”电平,当某键按下时CPU 读取该I/O 口的变化状态,以确定键是否按下。1.6显示模块MAX7219 MAX7219是MAXIM 公司生产的一种串行输入/输出共阴极显示驱动器,用来把微处理器接到8位7段数字LED 显示器。一 个3线SPI 串行接口可连接各种通用单片机。各位数字可被寻址 和更新,而无需重写整个8位数字。2系统软件设计 根据硬件电路图的连接和系统功能的要求,软件必须完成以下功能,控制A/D 转换电路读入测量结果,控制MAX7219实现显示功能,完成堵粮判定,并通过控制高低电平的输出,实现报警控 制,读键盘完成人机交流,并且实现平均值计算。主要包括: 主程序, 结果测量读入程序,显示程序,延时程序,7219初始化程序,平均值计算程序。3结论与讨论整个系统设计对提高工作效率,减轻劳动强度,节省人力,实 现粮库管理自动化具有重要意义。但是就目前实际情况来看, 电容式粮食水分检测的影响因素较多,测量精度不理想,建立一个规范的数学模型是很难的。传统的只考虑输出电压(电容值)来确定水分值的方法尚需完善,数据处理方法也比较单一简陋。近年来,由于人工智能及数据融合技术的发展,为水分检测技术数据的综合处理提供了新的方法,已取得了一些可喜的成果,所以,只有全面考虑各个因素的影响,采用先进的数据处理方法,才能提高谷物水分的检测精度。参考文献 [1]单成祥.传感器的理论与设计基础及应用[M].北京:国防工业出版社,1999. [2]汪延祥.具有自定标功能的粮食水分测定仪[J].分析仪器,1996(2):25-29.[3]杜民.水分测定仪的综合研究及评述[J].中国仪器仪表,1997.摘要:主要介绍电容式谷物水分检测系统,为了能够实现谷物含水量的现场检测并能把其广泛应用,本系统采用结构简单,成本 低, 准确度高的电容式传感器进行数字采集。它是利用水分含量影响电容量的原理通过电容传感器检测水分含量。系统软件采用模块式散转结构设计,主程序根据键盘指令实现散转,调用各功能程序模块。 关键词:单片机;电容传感器;水分检测项目来源:2012年黑龙江省“大学生创新创业训练计划项目”,项目编号:200266-4039。作者简介:周旭明(1989—),男,黑龙江牡丹江人,黑龙江八一农垦大学信息技术学院农业电气化与自动化学生 。39

粮仓温度控制系统课程设计

1引言 1.1课题研究的目的和意义 粮食是人类赖以生存的基本物质,是关系国民生计的重要物资,也是军需民食的特殊商品。中国有句老话:“常将有日思无日,莫待无时想有时”,居安思危,未雨绸缪,永远不会过时。随着粮食流通体制改革的不断深化、粮食市场全面放开已成定局,随着人民生活水平的提高,全社会对粮食质量问题提出了新的要求;加入世界贸易组织后粮食贸易的全球化,客观上也要求粮食质量工作与国际接轨。面对新形势,如何加强储粮工作,发挥粮食部门在粮食储存方面的优势,是摆在粮食储备工作面前的一个重要课题。目前我国地方各大型粮库都存在着不同程度的粮食储存变质的问题。大部分粮库还采取人工测量温度的方法,不仅增大了粮库工作人员的工作量,而且工作效率底,尤其是大型粮库的温度测量不能及时而彻底的完成,导致大面积坏粮的情况时有发生。据统计,我国每年因粮食储存不当而发霉变质的粮食就达上亿斤,造成无法估量的的经济损失。 粮食的温度是影响粮食储藏的重要参数,两者之间是相互关联的,粮食在正常储藏条件下(即安全条件下),含水量一般在12%以下,不会使粮食温度发生突变,一旦粮食受潮含水量增加,超过20%以上时,就满足了粮粒发芽的条件,新陈代谢加快而产生呼吸热,使局部粮温升高,必然引起粮食发热和霉变,且极易产生连锁反应,从而造成难以挽回的损失因此,粮食温度监控技术在农业上的应用是十分重要的。1.2粮仓温度监控技术的研究现状 随着计算机科学和自动化水平的不断提高,在各种应用领域都大量采用自动控制系统。自动控制系统在现代化的进程中有着极其重要和广泛的应用。自动控制技术的采用使各种被控对象成生明显令人惊羡的结果:减轻人的劳动强度,提高生产效率,改进了产品质量,改善了工作环境,减少了能量的损耗,增加了资源材料的利用率。特别是20世80年代以来,控制理论的进一步发展和计算机在控制系统中的应用,使自动控制取得了辉煌成果。单片机的应用,使嵌入式自动控制系统成为一种崭新的形式,大大扩大了自动控制的应用领域,使自动控制成为无处不在的一种技术。 早期粮情监测主要采用温度计测量法,它是将温度计放入特制的插杆中,根据经验插在粮堆的多个测温点,管理人员定期拔出读数,确定粮温的高、低,决定是否倒粮。这种方法对储粮有一定的作用,但由于温度计精度、人工读数的人为因素等原因,温度检测不仅速度慢,而且精度低,抽样不彻底,局部粮温过高不易被及时发现,导致因局部粮食发霉变质引起大面积坏粮的情况时有发生。

粮仓温湿度监测系统项目设计方案

粮仓温湿度监测系统项目设计方案 “国以民为本,民以食为天”,“兵马未动,粮草先行”,这些都充分说明粮食对国家的重要性⑴。从理论上讲国家掌握的粮食越多越好,但从现代经济学的角度看,国家只要能控制住一定数量的可以灵活支配、质量良好的粮食,既可达到“备战备荒”、宏 观调控的目的,又可节省资金用于发展经济。 一般来说:粮食存放在粮仓中,大型的粮仓可存放数以万计的粮食。而且这些粮食存放的时间有长有短。为了保证存放在粮仓中的粮食不致腐烂变质,就必须使粮仓内的温湿度保持在一定的范围以内。为了达到以上的要求,必不可少的就是既稳定又精确的粮情监测系统。 粮情监测系统是通过计算机检测粮食储备库中粮食的基本温湿度情况,并结合其他 粮情信息(如入仓时间、品种、仓型、天气状况等)进行综合分析。利用微机技术对粮仓进行监测,用户可方便地构造自己需要的数据采集系统。 在综合研究国内粮库管理现状和发展的前提下,吸收了国内多种粮库粮情温湿度监测系统的成功经验后,我们设计了自己的仓库温湿度监测系统。该系统具有可靠性和高性价比,而且操作维修简便,具有检测、数显等诸多功能。 1.2设计的目的和意义 科学储粮是粮食生产的一个重要环节,若管理不当,粮食发霉或生虫会造成极大浪费。粮库管理中最重要的问题是监测粮堆中的温湿度变化。粮库一般由几十个甚至上百 个由水泥或钢板构成的圆型仓组成,仓高20~30 m。现在,我国在粮仓建设上己实现规范化,但是监测手段一直未能实现同步现代化[2]。我国许多储备粮库每年都因测控设备的不完善而导致部分粮食霉变,许多大型储备粮库的测控设备仍需高价进口,因此国家准备在未来的几年内对全国所有的粮库进行翻新和改造工作,要求规范粮库管理,实现 粮库管理现代化。 影响储粮安全的最主要因素是粮堆内的温度和湿度,这就要求能有一种有效的、低 成本的仪表来实现监测控制功能,使得管理人员能够方便有效地进行监测操作。如果用单片机作为前沿机对现场进行数据采集,通过对采集的数据进行分析(温度设定,实时温度显示,报警电路)然后通过

粮食水分测定仪的工作原理和操作步骤

粮食水分测定仪的工作原理和操作步骤 一、粮食水分测定仪简介概述: 粮食谷物油料的水分含量是指粮食、油料试样中水分的质量占试样质量的百分比。粮食谷物油料的含水量在评价粮食、油料品质中,是最基本的测定项目。含水量的测定对于粮食谷物油料的安全储藏和加工生产,以及购、销、调拨等方面都有很重要的意义。一切正常粮食、油料的水分含量大小,是在一定数值范围之内。 但是,粮食、油料由于其成熟度、收获的迟早以及气候条件(温度、湿度)等对它的影响,使其水分含量是个变化数值。粮食、油料含有适量的水分,在储藏过程中,含有过量的水分,不仅浪费仓容,而且促使籽粒发芽,引起粮堆发热、变质,使粮堆内微生物和害虫生长繁殖,使籽粒中有使用价值的物质减少。在粮食、油料的加工生产中,各道工序的工艺对原料、半成品和成品水分的含量都有一定的要求。如果含水量不符合工艺要求,不仅影响产品的质量,而且还会影响出品率和增加动力消耗。 Wile65粮食水分测定仪是芬兰芬牧公司生产的一台多功能的检测仪器,可测量16种不同品种粮食。还可根据要求测量其他品种的粮食。 二、粮食中的水分: 由于粮食平衡水分的关系,仓内及粮堆孔隙中空气湿度对粮食水分的影响很大。空气湿度影响仓内湿度,仓内湿度影响粮堆湿度,气湿、仓湿、粮堆湿度和

粮食含水量的大小决定粮食水分的变化。粮食入仓后的水分变化,除了仓房漏雨、仓墙、地坪渗漏等原因外,均为空气湿度变化所引起。 粮食水分的年变化主要是随着空气相对湿度的年变化而呈现出一定的规律。空气相对湿度的年变化随地区而异:北方地区是夏季低,冬季高;沿海地区是秋季低,春季高。从整个储粮水分变化看,表层及外围部分的水分变化,主要受外湿和仓湿的影响,而储粮内部水分变化的情况比较复杂。全年中储粮水分变化除上层较为显著外,中、下层变化不大,幅度在1%以内。根据该规律,可以在外界湿度大的时候,做好仓房密闭工作以防止吸湿。在外界湿度小、温度低时可以进行通风。对粮面已经吸湿或表上层水分高的粮食,可以翻动粮面散湿。 在粮食、油料的一般成份分析中,蛋白质、脂类、碳水化合物和灰分是基本成份的近似 分析,而水分分析的则是很明确的水分子H2O。因此,能准确、简便、快速地测定水分精确含量的方法,是人们所期待的。多年来,人们不断的应用新的技术,从多方面开发、研究适合于各种粮食油料的快速、准确的测定方法。但是能够准确的测定粮食、油料含水量并非轻而易举,还有许多问题亟待解决。 三、粮食中水分测定的方法: 粮食水分和储粮湿度在储粮生态系统中相互依存的表现水平或发生水平,对整个储粮生物群落的演替有着非常重要的作用。当粮食水分较低时,粮食和微生物的生命活动受到抑制,此时可以保证粮食的安全储藏。但当粮食水分一旦增加到适宜水平,微生物失去自然控制因子,就会很快发展起来,严重的会造成粮食霉变。 一般低水分粮所决定的干燥环境,虽不可能完全避免虫、螨的活动,但会有一部分种类因不适于干燥条件,生理平衡遭到破坏而无法生存。即使能够生存的种群,也会由于“缺水”,在繁殖方面有所降低,种群很难发展,整个系统处于极度不稳定状态。任何形式的增水或加湿,都可能会在短时间内引起有害生物种群的暴发,严格控制粮食水分变化是安全储粮的重要措施之一。储藏期间粮食水分的变化与安全储藏有着密切关系,粮食水分可以直接反映粮食安全性、稳定性,因此粮食在储藏期间必须对其水分进行检测。就目前的研究和应用状况表明,湿敏电阻是实现实仓中粮食水分的检测电子化、自动化的主要部件,但现有的湿敏电阻测湿范围小、滞后现象严重、线性差、响应慢、受环境湿度的影响明显、检测误差大,特别是低水分时测量准确性更差。因此实仓中粮食水分的检测还未能实现电子化、自动化。但对于在线检测由于所需测湿传感器的数量有限,可以选择精度和价格稍高的元件,如集成电路等来解决,现已初步实现了粮食水分的在线检测。目前仓库中粮食储藏期间水分检测主要采取仓内按照规定定点扦取粮食

粮食温度自动测温系统的优势

粮食温度自动测温系统的优势 粮食是人类赖以生存的基本物质,是关系国民生计的重要物资,也是军需民食的特殊商品。中国有句老话:“常将有日思无日,莫待无时想有时”,居安思危,未雨绸缪,永远不会过时。随着人民生活水平的提高,全社会对粮食质量问题提出了新的要求;如何加强储粮工作,是摆在粮食储备工作面前的一个重要课题。目前我国地方各大型粮库都存在着不同程度的粮食储存变质的问题。大部分粮库还采取人工测量温度的方法,不仅增大了粮库工作人员的工作量,而且工作效率底,尤其是大型粮库的温度测量不能及时而彻底的完成,导致大面积坏粮的情况时有发生。据统计,我国每年因粮食储存不当而发霉变质的粮食就达上亿斤,造成无法估量的的经济损失。 科学储粮是粮食生产的一个重要环节,若管理不当,粮食发霉或生虫会造成极大浪费。粮库管理中最重要的问题是监测粮堆中的温度变化。粮食的温度是影响粮食储藏的重要参数,两者之间是相互关联的,粮食在正常储藏条件下(即安全条件下),含水量一般在12%以下,不会使粮食温度发生突变,一旦粮食受潮含水量增加,超过20%以上时,就满足了粮粒发芽的条件,新陈代谢加快而产生呼吸热,使局部粮温升高,必然引起粮食发热和霉变,且极易产生连锁反应,从而造成难以挽回的损失。因此,粮食温度监控技术在农业上的应用是十分重要的。 现在粮库一般由几十个甚至上百个由水泥或钢板构成的圆型仓组成,仓高20—30m。现在,我国在粮仓建设上已经实现规范化,但

是监测手段一直未能实现同步现代化。我国许多储备粮库每年都因测控设备的不完善而导致部分粮食霉变,许多大型储备粮库的测控设备仍需高价进口,因此国家准备在未来的几年内对全国所有的粮库进行翻新和改造工作,要求规范粮库管理,实现粮库管理现代化。 利用粮食自动测温系统对粮仓进行检控,用户可以方便地构造自己所需要的数据采集系统,在任何时候把粮仓现场的信息实时地传到控制室,管理人员不进入现场就可以按照所需的温度要求对粮仓内的温度情况进行控制,提高了生产效率,增强了粮仓内存储安全,获得了粮仓的实时管理,实现自动化,智能化。 本系统是基于温度传感器的温度检测系统中的温度检测、电路控制、报警系统及显示部分的实现。以智能温度传感器应用技术和单片机应用技术为核心进行开发,并且以理论分析和该技术方案为基础,在不断地研究过程中进行不断的调整,完成了一个温度监测系统的设计。

基于单片机的粮仓温湿度控制系统设计教材

摘要:本文提出的粮仓温、湿度测控系统采用AT89C51单片机为测控核心,以“一线式”数字温度传感器DS18B20和电容式湿敏传感器HS1100/HS1101为温、湿度数据采集部件,通过PC机作为人机接口,实现了远程数据采集与测控指令参数的设置。具有界面友好、控制灵活、硬件系统集成度高、电路简单、功能强、性能可靠、成本低等特点。本系统解决了传统温、湿度测试器材及人工去湿、降温的诸多弊端。并可实现多点温、湿度参数的测量与控制。 关键词:AT89C51;DS18B20;HS1100/HS1101;PC机;人机接口 Abstract :The paper develops a temperature and humidity controlling system for grain depot .The system is based on a chip microprocessor AT89C51,uses one-line type digitaltemperature sensor DS18B20 and the capacitance humidity sensor HS1100/HS1101 to collect humiture data,realizes the collecting of remote data as well as the setting of measuring and controlling order parameter.The system has the following advantages:its interface is friendly,it is controlled easily,its hardware system is integrated highly,the circuitry is simple,its function is strong,it has good performance,the cost is lower and so on.The system settles many defects of traditional humiture testing equipments as well as manual dewetting and cooling.Meanwhile,the system realizes the measuring and controlling of multiple-point humiture parameters. Keywords: AT89C51;DS18B20;HS1100/HS1101;PC; personal digital assistant(PDA)

粮食水分检测仪操作步骤和测量原理

粮食水分检测仪操作步骤和测量原理 概述 粮食的水分含量是评价粮食品质的重要指标,是粮食检测的基本项目。正常的粮食都含有适量的水分,并且水分含量通常保持在一定范围之内,这是粮食维持生命及保持其固有良种品质和食用品质所必需的。由于受到收获早晚、成熟度及气候条件的影响,粮食的水分含量是变化的数值。粮食水分检测对粮食的收购、运输、储存、加工以及贸易都具有十分重要的意义。水分过高浪费运力与仓容,促使粮油生命活动旺盛,容易引起粮食发热、霉变、生虫及其他生化变化。粮食水分测定仪能够快速准确的检测出粮食的含水率。 测量原理 SFY-6LS粮食水分测定仪采用干燥失重法原理,通过加热系统快速加热样品,使样品的水分能够在最短时间之内完全蒸发,从而能在很短的时间内检测出样品的含水率。检测一般样品通常只需3分钟左右。冠亚水分仪采用的原理与国家标准烘箱法相同,检测结果具有可替代性,仪器采用一键式操作,不仅操作简单而且也避免了人为因素对测量结果产生的误差。与国际烘箱加热法相比,可变式混合加热可以最短时间内达到最大加热功率,在高温下样品快速被干燥,其检测结果与国标烘箱法具有良好的一致性,具有可替代性,且检测效率远远高于烘箱法。一般样品只需几分钟即可完成测定。 操作步骤 第一步:按校准键,放砝码,自动校准。(定期效准,不用每天开机效准) 第二步:取样xg,按测试键开始工作。 第三步:仪器加热中,仪器正在显示丢失的水分值。 第四步:测定结束,仪器显示最终水分。 技术参数

1、称重范围:0-30g 可调试测试空间为3cm、5cm、10cm 2、水分测定范围:0.01-100% 3、样品质量:0.500-30g 4、加热温度范围:起始-180℃ 加热方式:可变混合式加热 微调自动补偿温度最高15℃ 5、水分含量可读性:0.01% 6、显示参数:7种 红色数码管独立显示模式 7、外型尺寸:380×205×325(mm) 8、电源:220V±10% 9、频率:50Hz±1Hz 10、净重:3.7Kg 仪器特点 检测速度快,只需几分钟,创行业之最; 采用最新一代传感技术,快速、简便,一键式操作; 操作简单,全自动操作模式,无可动部件; 关键零部件均采用纯进口高端材料,以保证产品检测结果的准确性; 零易损件,样品盘采用耐酸耐碱耐变形的纯不锈钢材料,无易耗品,样品盘克循环利用; 采用特质的环形卤素光源,加热均匀,加热器更耐用;

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