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基于单片机的粮食干燥设备温度控制系统设计


粮油机械 ! !

基于单片机的粮食干燥设备温度控制系统设计
傅 宇 宋长源 周兆丰 & 河南科技学院 ’

! 摘要 " 本系统以单片机 !"#$%&’() 为粮食 干燥设备温度控制的核心 ! 通过多个单线数字温度传
感器 *+)#,&- 对箱体内温度进行检测 ! 实现干燥过

程中所需的温度环境 "

! 关键词 " 单片机 # 干燥设备 # 温度控制系统 中图分类号 # )*+$, 文献标识码 # 文章编号 # !..+/!,.0 1"..23 .,/..0(/."

温度控制系统是粮食干燥设备的关键 ! 由于单片机具 有体积小 " 功能多 " 可靠性强 " 性价比高等特点 # 广泛应 用于电子仪表 " 机器人和工业控制等诸多领域 # 使产品小 型化和智能化 ! 该系统以单片机 !"#$%&’() 为干燥机控制 系统的核心 # 通过多个单线数字温度传感器对箱体内温度 的检测 # 进而控制加热装置的运行和停止 # 精确实现粮食 干燥过程中所需的温度环境 # 为高质量的产品提供保证 !

单 片 机 和 多 个 温 度 传 感 器 ><)#8&, 通 信 # 读 取 其 温 度值 ! 此温度值和设定值比较 # 确定是否调 用 加 热 模 块 # 从而控制加热装置实现所需的温度 # 并把当前温度值传送 显示模块 ! 硬件电路如图 & 所示 ! 温度检测模块

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系统简介

图!

系统框图

该粮食干燥设备温度控制系统由单片机模块 " 温度检 测模块 " 显示模块 " 按键模块和加热模块等组成 # 系统框 图如图 * 所示! 其中单片机模块和温度检测模块是其核 心 # 能实现种子 " 稻谷等粮食的干燥工艺要求 !
图" 硬件电路图

温度检测模块采用 >!??!< 公司的单线式数字温度传 感器 ><)#8&, ! 它具有工作方式灵活 # 外围电路简单 # 信 号处理方便 # 联网只用一线等特点 ! 采用外接电源方式 !

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系统硬件设计
单片机模块 单 片 机 模 块 选 用 !"+$%&,(* 单 片 机 ! !"+$%&’(* 单

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%&’ 显示模块
显示 器 件 采 用 ?@> 数 码 管 # 它 具 有 显 示 清 晰 " 亮 度

片 机 是 一 个 只 有 &’ 引 脚 的 -./01 234 型 单 片 机 ! 可 以 提 供一个 + 位 %56 " &78 的闪烁存储器 " *&# 字节 2!4 " *( 根 9:3 线 " 两个 ); 位定时器 " 一个全双工串行口 " ( 个中 断源 " 片内振荡电路和时钟电路及一个精密模拟比较器等 标准功能 # 并具有与 4%<=(* 完全兼容的指令系统 # 具有 系统硬件设计简单 " 软件设计方便等特点 !

高 " 寿命长 " 硬件结构简单 " 软件编程方便 " 价格低廉等 特点 ! 具体电路如图 A 所示 ! 按键模块

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A 个控 制 按 键 用 按 钮 开 关 来实 现 # 标 $ @ % 字 母 的 按
键用来进入设定脱水机上下限温度状态 # 同时具有退出设 定状态功能 ! 标 $B % 和 $= % 符号的按键分别用来增减设

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! 粮油加工 "!""# 年第 $ 期

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粮油机械 ! !

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#$% 显示模块

图)

主程序流程图

图*

读温度流程图

定温度值 $ 步进值为 !" %

了外围硬件电路的设计 $ 增加了系统的稳定性 和 可靠 性 % 系统的显示装置可采用三位 3A8 显示器 & 液晶模块和电脑 等 $ 灵活 & 方便 $ 适用于种子 & 稻谷等多种粮食干燥设备 %
参 考 文 献
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尹雪飞等 ! 集成电路速查大全 ’6 ( ! 西安 # 西安电子科技大学出版 社 $ -..."

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系统软件设计
系统程序软件流程图 系统的软件设计核心是温度检测 & 按键子程序 $ 以及

中断方式与程序查询方式的良好配合等 % 其主程序流程图 如图 / 所示 % 温度检测流程图 系 统 通 过 单 片 机 控 制 89!:2-. 完 成 温 度 转 换 % 经 过 初 始 化 & ;<6 操作 指 令 和 存 储 器 操 作 指 令 1 个 步 骤 % 必 须 先 启 动 89!:2-. 开 始 转 换 $ 再 读 出 温 度 转 换 值 $ 其 软 件流程图如图 4 所示% 单片机系统所用的晶振频率为

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谢自美 ! 电子线路设计)实验)测试 ! 第二版 " 技大学出版社 $ -..1"

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金伟正 ! 单线数字温度传感器的原理及用 ’6 ( ! 北京 # 电子工业出 版社 $ -..."

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黄继昌等 ! 传感器工作原理及应用实例 ’6 ( ! 北京 # 人民邮电出版 社 $ !==:"

!!,.4=-6>? % 根 据 89!:2-. 的 初 始 化 时 序 & 写 时 序 和 读
时序 $ 分别编写初始化子程序 & 写 !命令或数据 " 子程序 和读数据子程序 %

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罗文广等 ! 基于单总线的多点温度测量技术 ’6 ( ! 北京 # 人民邮电 出版社 $ -..-"

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结束语
本系统设计方案中 $ 单片机 *#:=@-.4! 与单线数字温

收稿日期 # !""#$"($’" 作者简介 # 傅宇 )’&#*$+ # 女 # 汉 # 河南睢县人 # 河南科技学院机电 学院副教授 # 主要从事机械工程教学与研究工作 % 通讯地址 # !(*%""% " 河南省新乡市

度传感器 89!:2-. 及 6<@1.5!& 晶闸管的配合使用 $ 简化

!上接第 !" 页 "
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梅开乡 ! 专利申请书 )*+ -..40!, 梅开乡 ! 数字逻辑电路 )6+ , 北京 # 电子工业出版社 $ -..1, 梅开乡 ! 实用电工技能训练 )6+ , 北京 # 人民邮电出版社 $ -..5,

参考文献
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核工业理化工程研究院华核新技术公司 " 核工牌 #$%&’( 系 列 关 风 器使用说明书 )*+ ,-../0!-01!"

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收稿日期 # !""#$"%$!& 作 者 简 介 # 梅 开 乡 !’&(&$ "# 男 # 湖 北 大 冶 人 # 黄 石 理 工 学 院 电 气 自动化系电子信息工程教研室主任$ 副教授# 主要从事电子技术方 向应用方面的研究 % 通讯地址 #

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首钢前进机械厂 " 关风器密封性设计说明书 )*+ "-../0/0!!" 沧州开发区北方粮食机械有限公司 "2%3 系列无堵关风器使用说明 书 )*+ ,-..40!01,

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! 中 外 资 " 浙 江 齐 鲤 机 械 公 司 ,#$%$& 系 列 关 风 器 使 用 说 明 书

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万方数据  

基于单片机的粮食干燥设备温度控制系统设计
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 引用次数: 傅宇, 宋长源, 周兆丰 河南科技学院 粮油加工 CEREALS AND OILS PROCESSING 2006,(8) 0次

参考文献(5条) 1.尹雪飞 集成电路速查大全 2000 2.谢自美 电子线路设计@实验@测试 2003 3.金伟正 单线数字温度传感器的原理及用 2000 4.黄继昌 传感器工作原理及应用实例 1998 5.罗文广 基于单总线的多点温度测量技术 2002

相似文献(10条) 1.期刊论文 冯能莲 基于单片机的气流换向干燥设备控制系统研究 -包装与食品机械2001,19(5)
为提高气流换向干燥设备的自动化程度,在系统构 成及工作原理的基础上,设计了基于单片机的控制系统, 分析了各主要功能模块的组成及控制原理。

2.期刊论文 苏宇峰.文怀兴.郑晨升.梁熠葆 喷射式真空冷冻干燥设备的单片机控制 -西北轻工业学院学报2001,19(4)
介绍了真空冷冻干燥设备的结构及控制原理,着重阐述了模糊控制在冷冻干燥设备中的应用及其单片机控制系统的构成,实现了对冷冻干燥过程工艺参数的合理控制,对提 高产品质量和设备的生产率及其自动化程度具有重要意义.

3.期刊论文 王丰.董明.金印彬.WANG FENG.DONG MING.JIN YINBIN 基于单片机一种高效节能性农产品干燥设备研究 -微计算机信 息2008,24(8)
现代食品加工技术的一个重要要求是同时保持食品的营养和色香味,而干燥时的测控系统的选择以及控制方法对食品产品的营养、色香味有很大影响.本系统的测控系统 由上下位机实现,下位机采用MCS-51单片机,实现对设备环境参数的处理、控制和与上住机的通讯.上位机软件由VB6.0程序实现,完成环境数据的存储、图表显示、在线监测控 制与最终数据的分析处理,建立知识库已供查询等功能.

4.学位论文 任海军 基于给定干燥曲线的干燥设备微机控制系统的设计研究 2006
现在我国使用的大多数干燥设备,对烘干过程的控制多用间断调整的方式,采用这种控制方式,科研人员在寻找最佳干燥工艺参数时很不方便。目前还没有干燥设备能 够按照科研人员绘制出的干燥曲线对干燥过程进行控制,因此不能使科研人员用较少的时间找到最佳干燥工艺曲线,限制了干燥设备在生产中的进一步应用。 为提高 干燥过程的自动控制水平,节省科研人员在寻找最佳干燥工艺曲线时的人力、物力,使干燥系统能够按科研人员在PC机上绘制出的干燥工艺曲线进行干燥,从而以较少的工 作时间就能找到最佳干燥工艺曲线,也为了干燥设备在干燥过程中更能适应所处理物料的需要,使应用技术更加完善、工艺也更趋合理,本论文对基于给定干燥曲线的干燥 设备微机控制系统进行了研究。 本系统主要由PC机、RS-485总线、单片机(微控制器)、PT100铂电阻、固态继电器、小型轴流电风扇及干燥箱组成。单片机将PT100铂 电阻采集到的模拟温度信号转换为数字信号,通过RS-485总线传送给PC机,PC机用得到的实时温度值与设定干燥曲线上的控制目标值进行比较,经过PID算法处理后,将控制 参数传送给单片机,单片机根据控制参数决定执行机构的动作。 试验证明:本论文所设计的基于给定干燥曲线的干燥设备微机控制系统,设计合理,运行可靠,实用 价值高,达到了按PC机绘制出的干燥工艺曲线进行干燥的目的和要求。

5.学位论文 王保利 单片机控制技术在谷物干燥中的应用研究 2003
该文将对谷物干燥设备配套的谷物水分测试及闭环自劝控制系统开展研究,其目的在于提高谷物干燥的速度和质量.首先,要设计经济准确的谷物水分测量方法.快速、准 确的测量谷物水分是实现谷物干燥过程自动化控制的关键.采用同心圆筒电容式传感器进行在线测量谷物干燥后水分,同时装有一个温度传感器,对温度引起谷物水分的变化运 用谷物温度补偿数学模型进行自动补偿.然后对谷物干燥设备的自动控制系统进行程序设计.采用反馈控制的方法,从而保证出机谷物水分的准确性和稳定性.在该研究中,将模 糊控制理论应用于谷物干燥自动控制系统中,设计了模糊控制器和模糊控制软件.论文通过剖析单片机在面向生产的编程控制中具有高性能、高速度、稳定可靠等特点,运用实 时系统的开发技术,全面考虑到自动控制系统对保持谷物烘干品质、降低作业成本及提高生产率等方面的要求,完成了谷物干燥设备生产控制系统的结构和程序模块设计.同时 还采用PC机作为上位机监控系统,运用Microsoft公司开发的可视化编程语言Visual Basic6.0设计出良好的人机操作环境,提出了基于VB6.0的单片机实时监控系统的框架思想 ,并完成数据动态显示和历史数据显示等功能.该系统提供了良好的操作环境、友好的界面,易于操作,运行可靠.对于提高谷物干燥的速度和谷物烘干品质有着重要的现实意义 .

6.期刊论文 金光龙.李英俊.郝金莹.姜欣欣.JIN Guang-long.LI Ying-jun.HAO Jin-ying.JIANG Xin-xin 真空冷冻干燥设备中达 林算法的应用 -延边大学学报(自然科学版)2006,32(1)
从分析大滞后控制系统难以控制的特点出发,将直接数字设计法的达林算法应用于滞后控制系统中,获得比常规PID控制更佳的效果.通过以单片机为最小系统的硬件控制 系统的试验表明,这种控制方法适合于真空冷冻干燥设备的温度控制.

7.学位论文 郑钰 农副产品干燥机理与烘干装置控制系统的研究 2006
随着生产的发展,对干燥技术、干燥装备的需求有了更高的要求,因此研究干燥物料的特性,科学地选择干燥方法和设备,控制最适干燥条件,是食品干燥面临的主要 问题。由于我国目前农村生产力水平和农民收入所限,大型的以及耗油或耗电的干燥设备还难以为广大的农户所接受。因此我们认为加速转化适合当前中国国情的干燥设备 是当务之急,也是研制旋转式烘干机的意义所在。 课题依托辽宁省科技攻关项目——高效节能型旋转式箱式干燥机(98206003)。本文主要介绍了利用单片机控制的温 度、湿度检测系统可以及时准确地掌握控制干燥箱内温度和湿度的变化情况,实现智能化检测与控制,并初步完成对干燥物料机理与干燥工艺的分析与优化选择的处理软件 。 系统的智能测控由上下位机实现,下位机可单独工作单片机(下位机)程序采用C语言和汇编语言混合编程。测控系统以89C51单片机为核心,实现对设备环境参数的 采集、处理、显示、设置与控制。外围电路由日历时钟芯片DS1302、键盘接口控制芯片采用HD7279、显示接口芯片OCMJ4X8C等构成;该系统输入通道包括14路温度检测(箱内 12点,通道温度1点,环境1点)、4路湿度检测;进、出风量等。分主程序、键盘显示程序、A/D转换程序、定时程序等进行编程;上位机管理软件由Delphi6.0和 Access2000程序实现,在将下位机采集到的大量数据存储其中并利用Excel灵活绘制曲线的功能,用图表向导绘制曲线,完成环境数据的存储、数字曲线图表显示,可实现干 燥参数的设定、修改、查询、控制等功能,在线监测控制与最终数据的分析处理,可在线和离线设置工艺参数,以实现图表绘制、干燥特性分析、控制策略调整等功能,建 立专家知识库等功能。 系统的上位机在干燥系统中使用专家系统,主要是通过对已知信息和数据的分析与解释,系统能够从不完全的信息中得出解释,并能对数据做 出某些假设,对自身的推理过程做出解释,也可通过菜单的图形接口界面来解释系统,分析本系统执行的推理结构,并把它解释给用户。

8.学位论文 蒋书波 谷物干燥机自动检测系统的研究 1999
该省是一个产粮大省,每年过冬时,粮食干燥都是一个大问题.自从干燥设备采用了检测控制系统后,使干燥谷物的效率大大提高.但是由于现有的谷物检测控制系统中的检 测方法及控制方式大部分都是靠人工进行的,降低了干燥效率,提高了成本.该系统针对黑龙江省普遍使用的5HGS系列干燥机的检测控制系统中存在的不足,提出了一套改进的 设计方案.根据现场干燥过程中存在的不完善之处,改进后的检测系统主要由三个单元组成:(1)温度巡回检测单元:可对干燥机内8个不同温度点进行巡回检测;并可显示当前温 度;每隔一段时间,由上位机打印温度报表;(2)调速电机控制单元:可实现手动或自动调节转速,根据当前 各点温度值及要求的出机谷物水分含量的数学关系,调整排粮速度 ,来控制谷物在机内的烘干时间;可显示当前排粮转速;与上位机通信,接收整定转速值;每隔一段时间打印转电机负荷及电机启停等状态量的检测;并控制相应开关动作,带有灯

光指示;显示采集电量.该系统由8032单片机作为微处理器,模糊转换使用精度较高的14位A/D转换芯片MAX110.各个单元都带有时钟电路、复位电路及与上位机进行数据命令传 送的通信接口电路.该系统在硬件电路上设计简单可靠、结构合理.该系统用C语言编程,软件采用模块化程序设计,采用AEDK5198开发机进行仿真试验.通过模拟试验,验证了该 系统具有精度高、安全可靠、实用性强的特点.谷物干燥过程的自动检测是实现谷物干燥自动控制的基础,是提高谷物干燥效率、干燥质量、节约人力、物力及能源的最佳途 径.因此,该系统在谷物干燥设备中具有广泛的应用价值.

9.期刊论文 王胜利.付立思.徐昕.石静 基于单片机的太阳能干燥器的智能控制 -自动化技术与应用2004,23(10)
基于我国农村对特色农副产品干燥设备的需求现状,我们设计了一种太阳能、热能互补型干燥器.针对该干燥装置,我们研制了一种以AT89C51单片机为核心的智能控制系 统.本文介绍了该控制系统的控制策略和分阶段控制温度、湿度的方法.并给出了硬件电路组成图及主程序流程图.

10.期刊论文 潘秀霞.陆则坚.Pan Xiuxia.Lu Zhejian 食品气调干燥实验设备智能测控系统 -华侨大学学报(自然科学版) 2006,27(1)
介绍具有气调功能的食品干燥设备QTM,研制一种基于上、下位机的串行智能测控系统.采用89C51,实现温度、湿度、气体成分和物料重量的多路环境参数的检测与智能控 制,PC机实现在线参数的可视化显示、处理及建立专家知识库等功能.通过串口方式解决单片机口线紧张问题.模糊控制加模糊自整定PID控制,实现复杂环境温度、湿度、气体 成分的有效控制,其中温度具有制冷、制热调节功能.

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