本科毕业论文-谷物水分检测仪的设计论文.doc

1 前言 1.1 谷物水分检测的意义 。 1.2 谷物水分检测仪的发展背景和方向 。直接。是一种基准法，，，，，测量时间，，控制指标。间接法是，在线测量。间接法包括化学反应法、电容法、电导法、微波法、光学法等。其中，电容法，分辨率，，动态响，能，价格等优，数据。，，，目前，国内利用电容法测定粮食水分的仪器的种类较多，如国外主要有 1.3谷物水分检测仪的测量原理 从电磁理论，粮食的介电特性的，(ε)也会随之变小，极性。。等效电路如图1.1所示，当在电容器两端加以交电压信号，所产生的电流矢量图如图1.2所示。 图1.1 等效电路图 IR U I IC θ( 图1.2 电流矢量图 ，和U相位差应90°，当电导存在，I和U相位差。图1.2I会一个偏离角，介质损失角。用tanθ表示：( 有功分量IR即电导分量)/( 无功分量IC即电容分量)。 设计了信号处理线路，STR89C52，经传感器的处理即可得到tanθ值。由于谷物水分与传感器的介质损失角呈单值分段线形关系，所以经软件温度补偿，用烘干法水分标定后，即可得到水分—介质损失角的对应关系。 1.4 设计要求和预期研究结果 1）应用范围：糙米、精米、稻米、小麦、大麦、裸麦等水分含量测量； 2）测量范围：糙米、精米、稻米10-40%，小麦、大麦、裸麦10-35%； 3）LCD数字屏幕显示，数字清楚易读； 4）所有的操作只需轻按按钮即可完成； 5）精确度：土0.5 % (10%-20%)； 6）产品温度范围：0-40°C； 7）温度补偿：自动补偿。 2 谷物水分检测仪硬件部分的设计 设计一个简单，方便的水分检测仪，硬件部位的设计至关重要。本章对检测仪的一些重要部件进行了选择和设计。单片机是整个硬件部分的控制部分，关系到后期的编程和调试，因而，单片机的选择至关重要，在这里我们选用STC89C52单片机。由于单片机简单，易懂，性价比高，为设计节省了很多时间和精力。传感器是测量的部件，它直接与谷物进行接触，因而要求它具有良好的精度和密封性。在这里选用AM2305温湿传感器，由于传感器性能的采用串行接口，输出数字信号，省去了A/D转换等步骤，大大简化了本设计。至于显示屏的选择，在这里选用性价比比较高的LCD1602A进行输出显示。电源采用普通家用电源，并用5V电源转换其进行转换，并加上一个74L05进行稳压。下面将对谷物水分检测仪的各部件进行详细的介绍，硬件的原理框图如下图2-1所示。 图2-1 硬件原理框图 2.1传感器的选择 2.1.1 传感器的概述 电容，能太小。，，。，圆桶型电容器，和谷物的介电常数不同，每次电容器充满谷物时，它的松紧度不同，对测试精度有很大影响。在这里采用数字温湿度传感器AM2305。 AM2305数字温湿度传感器是一款含有已校准温湿度复合传感器它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，可靠性与稳定性。传感器一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件。、性价比等优点。每个AM2305。校准系数程序的形式储存在OTP内存中，传感器。单线制串行接口，功耗，，。传感器的外观图如下图2-2，2-3所示。 2-2 墙面或支架安装式 2-3 法兰安装式 2.1.2 传感器的安装 （1） 法兰安装式尺寸图： 图2-4 法兰安装式尺寸 （2）墙面或支架安装式尺寸图： 图2-5 墙面或支架安装式尺寸 2.1.3 传感器的主要参数 传感器性能说明表2.1 传感器性能说明参数 条件 Min Typ Max 单位 湿度 分辨率 0.1 %RH 16 Bit 重复性 ±1 %RH 精度 ±3 %RH ±5 %RH 互换性 可完全互换 采样周期 1 2 S 响应时间 1/e(63%)25℃ 1m/s空气 1 2 S 迟滞 ±0.3 %RH 长期稳定性 典型值 ±1 %RH/yr 温度 分辨率 0.1 ℃ 16 Bit 重复性 ±0.5 ℃ 精度 ±0.5 ℃ 量程范围 -40 80 ℃ 响应时间 1/e(63%) 6 20 S (2) 采样周期最小值，(3) 电源引脚 AM2305的供电电压为3.3-6V。传感器，要等待1s。电源引脚（VDD，GND）之间可加一个100nF电容，去耦滤波。 (4) 单总线接口 AM2305，一次通讯时间5ms左右 ,(5) 测量分辨率 测量分辨率分别为16bit（温度）、16bit（湿度）。 (6)