糧倉多點溫度智能監(jiān)控系統(tǒng)

糧倉多點溫度智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計長春工程學(xué)院畢設(shè)設(shè)計學(xué)生姓名：王鳳琦學(xué)院名稱：電氣與信息工程學(xué)院專業(yè)名稱：自動化班級名稱：自動化0842學(xué)號：0804421229指導(dǎo)教師：李琳娜教師職稱：

講師目錄設(shè)計的目的、意義與現(xiàn)狀所存在的問題1設(shè)計的方案論證與分析2系統(tǒng)的程序設(shè)計4設(shè)計的硬件組成及系統(tǒng)設(shè)計31、糧倉多點溫度智能系統(tǒng)設(shè)計的目的、意義與現(xiàn)狀1.1設(shè)計的目的與意義

糧食是人類生存的必需品，所以糧食倉儲和流通設(shè)施的建設(shè)意義重大。一般來說：糧食存放在糧倉中，而且這些糧食存放的時間有長有短。為了保證存放在糧倉中的糧食不致腐爛變質(zhì)，就必須使糧倉內(nèi)的溫度、濕度保持在一定的范圍以內(nèi)。為了達(dá)到以上的要求，必不可少的就是既穩(wěn)定又精確的糧情智能測控管理系統(tǒng)。

溫度是保存好糧食的先決條件之一，我國的公糧現(xiàn)均集中存放在國家或地方的糧庫中，最大的糧庫方圓幾公里，倉庫房數(shù)為數(shù)十個，測量點可達(dá)數(shù)千個，按照國家糧食保護(hù)法規(guī)，必須定期抽樣檢查個點的糧食溫度。若采用人工測溫，不僅效率低，勞動時間長，而且由于抽樣不徹底，導(dǎo)致部分糧食變質(zhì)，從而引起大面積的糧食變質(zhì)，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的后果。綜上所述，糧倉管理的智能化是有必要的，而且是迫切的。1.2研究現(xiàn)狀和存在的問題

近年來，糧情電子檢測分析、控制系統(tǒng)在糧食倉儲中的應(yīng)用、現(xiàn)代化管理的實施，使得我國糧情監(jiān)控在技術(shù)上取得了較大進(jìn)步。特別是在人工智能糧情分析，通風(fēng)控制等方面，有的系統(tǒng)已達(dá)到國際先進(jìn)水平。隨著糧食產(chǎn)量的增加，傳統(tǒng)的人工查看糧溫的方法，已經(jīng)逐步被電子檢溫設(shè)備取代。小的儲糧設(shè)備一般采用小型測溫儀檢測糧溫，大型儲糧設(shè)備已經(jīng)逐步配備微機(jī)測溫系統(tǒng)。前一種方式多數(shù)采用由操作者撥動手動開關(guān)逐點查看糧食溫度的方法，有些也采用自動巡檢方式并配備小型打印機(jī)記錄糧食溫度數(shù)據(jù)。后一種方式則可以在微機(jī)機(jī)房檢測糧食溫度情況，并且能夠利用微機(jī)對糧食溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對比。有了糧倉溫度測控系統(tǒng)后，容易檢測和控制糧倉溫度。因此有效的保護(hù)了糧食的質(zhì)量，緩慢了糧食的霉?fàn)€，給工作帶來方便，給農(nóng)業(yè)大國的中國帶來了很大實際意義。2設(shè)計的方案論證與分析設(shè)計方案的要求單擊此處添加段落文字內(nèi)容方案的設(shè)計應(yīng)該依據(jù)以下幾點，包含設(shè)計的所能實現(xiàn)的功能和所要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)及工藝條件。功能方面的要求如下：（1）定時對糧倉內(nèi)多點溫度和環(huán)境溫度自動巡檢或人為選測，定時間隔可調(diào)。（2）檢測時間、檢測點編號和檢測結(jié)果可顯示或紀(jì)錄。（3）自動比較檢測點溫度與環(huán)境溫度，超溫報警指示。（4）傳感器回路開路、短路報警指示。（5）可方便地擴(kuò)展環(huán)境溫度檢測與控制功能。（6）抗干擾能力強(qiáng)，能在生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境下可靠運行，功耗低，能長時間工作。所要達(dá)到的工藝條件及主要技術(shù)指標(biāo)：（1）溫度檢測范圍為-40℃～+60℃；（2）溫度誤差≤±1.0℃；傳感器分布8×5矩陣采樣，測量點至少為40個；（3）超過規(guī)定的溫度范圍時，報警；設(shè)計方案的選擇單擊此處添加段落文字內(nèi)容設(shè)計方案一

：采用集成的單片機(jī)主控，通過溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換采集數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過含有單片機(jī)的檢測系統(tǒng)檢測，將結(jié)果傳送到單片機(jī)控制的主控器，數(shù)據(jù)通過LED顯示器顯示，通過鍵盤控制檢測某一具體測量位置的數(shù)據(jù)。采用這種控制結(jié)構(gòu)成本低，工作可靠，且顯示數(shù)據(jù)和進(jìn)行控制操作較為方便。其原理框圖如下：設(shè)計方案的選擇單擊此處添加段落文字內(nèi)容設(shè)計方案二：此方案是在方案一的基礎(chǔ)上改進(jìn)的，溫度信號的輸入處理過程與方案一是相同的，但方案二的系統(tǒng)控制器由PC機(jī)代替，在主控端通過LCD液晶可以更直觀的顯示每一個測量位置的數(shù)據(jù)，用鼠標(biāo)代替鍵盤操作也更為直接方便。采用這種控制結(jié)構(gòu)操作極為簡便，工作可靠，但在硬件及軟件方面較為復(fù)雜，成本較高。其框圖如下：系統(tǒng)方案確定單擊此處添加段落文字內(nèi)容3設(shè)計的硬件組成及系統(tǒng)設(shè)計3.1系統(tǒng)框圖及硬件組成

糧倉多點溫度智能監(jiān)控系統(tǒng)以AD590集成電路溫度傳感器，兩個多路模擬開關(guān)CD4051經(jīng)過放大器OP-07后送至A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809，實現(xiàn)8*5矩陣傳感器溫度檢測電路。系統(tǒng)選用AT89S51單片機(jī)為主機(jī)。CPU對內(nèi)部RAM具有豐富的操作指令。8位輸入A/D轉(zhuǎn)換器0809，可編程并行I/O擴(kuò)展接口芯片8155，由兩個D觸發(fā)器組成的4分頻電路為ADC0809和8155提供時鐘脈沖。并且由8155和支持下的5位LED數(shù)字顯示器、鍵盤輸入、蜂鳴音報警裝置和電機(jī)降溫系統(tǒng)3.2單片機(jī)測控系統(tǒng)前向通道配置

測控系統(tǒng)中，傳感器和微型計算機(jī)是必不可少的兩個部分。微型機(jī)對數(shù)據(jù)具有很強(qiáng)的處理能力，但它對非電量或模擬信號是無能為力的。因此，利用傳感器將非電量轉(zhuǎn)換成電信號才能完成測量和控制任務(wù)。然而，利用傳感器得到的模擬電信號，往往是小信號，需經(jīng)過放大并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字量后才能由計算機(jī)進(jìn)行有效的處理，進(jìn)而由計算機(jī)發(fā)出各種命令，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動作。3.3A/D轉(zhuǎn)換

ADC0809是CMOS工藝，采用逐次逼近法的8位A/D轉(zhuǎn)換芯片，片內(nèi)除A/D轉(zhuǎn)換部分外還有多路模擬開關(guān)部分。ADC0809的主要特性：8路8位A／D轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位；具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?；轉(zhuǎn)換時間為100μs；單個+5V電源供電；模擬輸入電壓范圍0～＋5V。3.4溫度傳感器

AD590是一種電壓輸入電流輸出型集成溫敏傳感器，其供電電壓范圍為4～30V，溫度測量范圍為-55℃～+150℃，非線性誤差±0.3℃，其輸入電流與絕對溫度成正比。3.6放大電路

本系統(tǒng)選用斬波隱零集成運放OP-07構(gòu)成高增益、低漂移放大器，用于放大AD590的輸出信號。3.5單八路模擬開關(guān)

CD4051是單八路模擬開關(guān)。它是由電平位移電路、帶禁止端INH的8選1譯碼器和由該譯碼器對各個輸出分別加以控制的8個CMOS雙向模擬開關(guān)組成。CD4051相當(dāng)于一個單刀八擲開關(guān)，開關(guān)接通哪一通道，由輸入的3位地址碼ABC來決定?！癐NH”是禁止端，當(dāng)“INH”=1時，各通道均不接通。只有在INH=0時才由A、B、C決定選通某一開關(guān)。輸入狀態(tài)X（OUT）接通的輸入INHABC0000X00001X10010X20011X30100X40101X50110X60111X71XXX均不通3.演7鍵盤鼻、LE怨D顯示陽器與驗單片屑機(jī)的轉(zhuǎn)接口痛電路采用81低55并行滿擴(kuò)展怎口構(gòu)辨成的尺鍵盤起、顯駱示器桑電路篇。LE腳D采用著動態(tài)赴顯示副，鍵踏盤采馳用逐柿列掃本描查碼詢工詞作方怖式。3.控8時鐘抓脈沖A/版D0醫(yī)80帆9與81皆55工作雄事有凡需要珠有時彎鐘脈在沖信暈號，肯在本悅設(shè)計浮中為巷了統(tǒng)恰一時倡鐘信繁號頻去率均志由AT潔89啟S5下2提供喪時鐘吳脈沖圍。單趕片機(jī)突的AL幼E端為唱時鐘菜脈沖撲輸出庸端，終輸出移頻率墳為20繞00潤Hz，但眉是A/險D0很80銷9與81稼55的正作常工棟作頻督率卻澆沒有翁這么偽高，持所以汪需要六采用警降頻曬處理幫。這俯里我絨使用D觸發(fā)漿器進(jìn)由行分廳頻，牛兩個D觸發(fā)脅器串共行連融接產(chǎn)蔑生四您分頻播的效熱果，藝將20舌00郵Hz降為50嗓0H誼z為下初屬芯隸片提毯供時擺鐘脈爆沖。3.淚9報警厲系統(tǒng)報警析器件矛選用筆壓電吸式蜂條鳴器干，然絞后通社過單低片機(jī)悅的一局根口誤線經(jīng)脫驅(qū)動項器驅(qū)臣動蜂糞鳴器志發(fā)聲兵。壓莫電式嫌蜂鳴從器約是需10盯mA的驅(qū)鉆動電翅流，柄可以引使用TT葉L系列診集成結(jié)電路74抬06或74巡壽07低電貧平驅(qū)鏈動，貼也可預(yù)以用1個晶庸體三遷極管脊驅(qū)動是，在暑圖中宰單片肝機(jī)的慕口線皇接入仔晶體叛管基丑極輸握入端園。當(dāng)鍬單片康機(jī)口彩線輸煎出高窩電平坑時，撤晶體疑管導(dǎo)部通，京壓電賀蜂鳴州器兩灰端獲意得約+5侄V電壓層而鳴罰叫；丸當(dāng)單筐片機(jī)簡口線鄉(xiāng)豐輸出稀低電褲平時看，三會極管雹截至棵，蜂伐鳴器足停止舒發(fā)音帖。3.廟10降溫費系統(tǒng)當(dāng)單鐘片機(jī)悉監(jiān)測散到環(huán)包境溫真度大竄于設(shè)孤定值日時，赤通過潤模糊求決策決，單泰片機(jī)仙的P2螞.1口輸撞出高冊電平醫(yī)。P2苗.1口輸具出的叔高電外平經(jīng)果過非唱門74電LS伐06之后陷變成搞低電著平，閃這樣書光電花管導(dǎo)灑通，棟繼電沃器的絞線圈察得電受，繼泄電器轎吸合朋，接莖通出炊風(fēng)電糾機(jī)，沈一家木大環(huán)府境的視通風(fēng)帖能力剩，降辰低溫愈度。希通過慶此控饞制電招路，場可以限實現(xiàn)嚴(yán)對環(huán)裕境濕理度的攝控制自。3.壓11電源態(tài)電路變壓刺器后瞎面由4個二夕極管疼組成肝一個深橋式翻整流移電路基，整顏流后半就得方到一察個電步壓波疲動很干大的西直流律電源矮。因腹為我域們要層輸出5V的電菊壓，曬所以復(fù)選用LM糾78經(jīng)05芯片吊。LM錦78開05最大產(chǎn)可以效輸出1A的電籃流，刃內(nèi)部孤有限鐘流式偵短路仿保護(hù)圍，短摟時間桐內(nèi)，班例如裕幾秒誰鐘的鈴時間屯，輸漸出端曉對地吐（2腳）孝短路喇并不吉會使LM涉78爹05燒壞稼，當(dāng)嘴然如甩果時熄間很考長就脂燒壞煩，這悄跟散葡熱條仇件有天很大排的關(guān)含系。4系統(tǒng)盜的程抬序設(shè)蓋計主程序A/路D轉(zhuǎn)換么、二用進(jìn)制妹轉(zhuǎn)換每子程表序溫度串采集庭子程漲序顯示規(guī)、鍵拳值處外理子械程序4.盛1主程體序設(shè)準(zhǔn)計開始設(shè)計啊堆棧墾，清腦緩存掉區(qū)81滾55初始溫度送采集調(diào)用2→留BC屆D子程昨序鍵值烤處理開中侄斷有鍵慘按下掏？調(diào)用厚顯示瞎該路校溫度謠值調(diào)內(nèi)迫存相應(yīng)路速數(shù)的曬溫度容值存入益內(nèi)存是否戚超限介？報警延時YNYN降溫總結(jié)本次洋設(shè)計選針對峽在國哪家儲禍備庫汁建設(shè)只項目竊中，喬如何洋安全附儲糧棵而選釀題，廳糧倉份溫度常實時局檢測篩系統(tǒng)泛以AD前59執(zhí)0集成宏電路律溫度箏傳感磁器，葡兩個太多路勉模擬德開關(guān)CD毒40行51經(jīng)過思放大毫器OP藥-0止7后送洞至A/塌D轉(zhuǎn)換會