基于MCS-51单片机的粮仓温湿度实时检测系统设计.doc

基于MCS-51单片机的粮仓温湿度实时检测系统设计 1 前言 粮食是一个国家生存的根本，为了防备战争、灾荒及其它突发性事件，粮食的安全储藏具有重要意义。根据国家粮食保护法规，必须定期抽样检查粮仓各点的粮食温度与湿度，以便及时采取相应的措施，防止粮食的变质。但大部分粮仓目前还是采取人工测温的方法，这不仅使粮仓工作人员工作量增大，且工作效率低，尤其是大型粮仓的温度检测任务如不能及时彻底完成，则有可能会造成粮食大面积变质。据有关资料统计，目前，我国各个地方及垦区的各种大型粮仓都还存在着程度不同的粮食储存变质问题。我国每年因粮食变质而损失的粮食达数亿斤，直接造成的经济损失是惊人的[1]。 对粮仓粮食安全储藏的主要参数是粮仓的温度和湿度，这两者之间又是互相关联的。粮食在正常储藏过程中，含水量一般在12%以下是安全状态，不会产生温度突变，一旦粮仓进水、结露等使粮食的含水量达到20%以上时，由于粮粒受潮，胚芽萌发，新陈代谢加快而产生呼吸热，使局部粮食温度突然升高，必然引起粮食“发烧”和霉变，并可能形成连锁反应，从而造成不可挽回的损失[2]。 此次设计的是粮温湿度系统，是对一个粮的温湿度进行控制，以保证粮储粮的安全。粮温湿度控制系统是以MCS-51系列单片机为核心构成控制系统。本课题完成了整个系统的硬件设计，提出了一种可以应用于中小型粮仓的温湿度控制系统。1 系统功能及系统的组成和工作原理 2.1.1 总体方案 根据设计功能要求，系统可分如下部分： ·温度监控：对粮仓温度进行测量，并通过升温或降温达到储粮的最佳温度。 ·湿度监控：对粮仓湿度进行测量，并通过喷雾或去湿达到储粮的最佳湿度。 ·控制处理：当温度、湿度越限时报警，并根据报警信号提示采取一定手段控制。 ·显示： LED就地显示输入值和相应的温湿度。 2.1.2 实施措施 ·实际环境温度与给定界限比较， 执行加热/制冷措施。 ·实际环境湿度与给定界限比较， 执行加湿/去湿措施。 ·越限报警：当温湿度越限时声音报警。 ·键盘与显示：负责用户的输入及相关数据的显示。 2.2 系统方案论证和选择 当将单片机用作测控系统时，系统总要有被测信号通过输入通道，由单片机拾取必要的输入信息。对于测量系统而言[3]，如何准确获得被测信号是其核心任务；而对测控系统来讲，除对被控对象状态的信号测试外，还要将测试数据与控制条件对比并实时控制相应执行设备。 传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换，一切准确的测量和控制都将无法实现。工业生产过程的自动化测量和控制，几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参量，使设备和系统正常运行在最佳状态，从而保证生产的高效率和高质量。 2.2.1 温度传感器的选择 方案一：采用热电阻温度传感器。热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温兀件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、测量范围大、便于远距离测量。 铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复制性好，工业性好，电阻率较高，因此，铂电阻用十工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵，温度系数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被站污变脆。按IEC标准测温范围-200~650℃ ，百度电阻比WC (100) =1.3850时，R0为100Ω和10Ω[4]，其允许的测量误差A级为士(0. 15℃+0.002|t| )，B级为士(0. 30℃+0.005|t|)。 铜电阻的温度系数比铂电阻大，价格低，也易于提纯和加工;但其电阻率小，在腐蚀性介质中使用稳定性差。在工业中用于-50~+180℃测温。 方案二：采用模拟集成温度传感器AD590，它的测温范围在-55℃~+150℃之间，而且精度高。M档在测温范围内非线性误差为士0.3℃[5]。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会损坏。使用可靠。它只需直流电源就能工作，而且，无需进行线性校正，所以使用也非常方便，接口也很简单。作为电流输出型传感器和电压输出型相比，它有很强的抗外界干扰能力。AD590的测量信号可远传百余米。 方案三：采用数字化温度传感器DS18B20[6]。DS18B20是Dallas半导体公司研制的一款数字化温度传感器，支持“一线总线”接口，即只通过一根信号线完成数据、地址和控制信息的传输。该器件只有3个引脚（即电源VDD、地线GND、数据线DQ） ，且不需要外部元件，内部有64位光刻ROM， 64位器件序列号出厂前就被光刻于ROM中，可作为器件地址序列码，便于实现多点测量。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内；现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性，适合