粮仓多点温度智能监控系统

粮仓多点温度智能监控系统设计长春工程学院毕设设计学生姓名：王凤琦学院名称：电气与信息工程学院专业名称：自动化班级名称：自动化0842学号：0804421229指导教师：李琳娜教师职称：讲师目录设计的目的、意义与现状所存在的问题设计的方案论证与分析系统的程序设计设计的硬件组成及系统设计1、粮仓多点温度智能系统设计的目的、意义与现状粮食是人类生存的必需品，所以粮食仓储和流通设施的建设意义重大。一般来说：粮食存放在粮仓中，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度、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智能测控管理系统。温度是保存好粮食的先决条件之一，我国的公粮现均集中存放在国家或地方的粮库中，最大的粮库方圆几公里，仓库房数为数十个，测量点可达数千个，按照国家粮食保护法规，必须定期抽样检查个点的粮食温度。若采用人工测温，不仅效率低，劳动时间长，而且由于抽样不彻底，导致部分粮食变质，从而引起大面积的粮食变质，造成重大的经济损失和严重的后果。综上所述，粮仓管理的智能化是有必要的，而且是迫切的。近年来，粮情电子检测分析、控制系统在粮食仓储中的应用、现代化管理的实施，使得我国粮情监控在技术上取得了较大进步。特别是在人工智能粮情分析，通风控制等方面，有的系统已达到国际先进水平。随着粮食产量的增加，传统的人工查看粮温的方法，已经逐步被电子检温设备取代。小的储粮设备一般采用小型测温仪检测粮温，大型储粮设备已经逐步配备微机测温系统。前一种方式多数采用由操作者拨动手动开关逐点查看粮食温度的方法，有些也采用自动巡检方式并配备小型打印机记录粮食温度数据。后一种方式则可以在微机机房检测粮食温度情况，并且能够利用微机对粮食温度数据进行分析对比。有了粮仓温度测控系统后，容易检测和控制粮仓温度。因此有效的保护了粮食的质量，缓慢了粮食的霉烂，给工作带来方便，给农业大国的中国带来了很大实际意义。2设计的方案论证与分析单击此处添加段落文字内容方案的设计应该依据以下几点，包含设计的所能实现的功能和所要达到的技术指标及工艺条件。功能方面的要求如下：（1）定时对粮仓内多点温度和环境温度自动巡检或人为选测，定时间隔可调。（2）检测时间、检测点编号和检测结果可显示或纪录。（3）自动比较检测点温度与环境温度，超温报警指示。（4）传感器回路开路、短路报警指示。（5）可方便地扩展环境温度检测与控制功能。（6）抗干扰能力强，能在生产现场环境下可靠运行，功耗低，能长时间工作。所要达到的工艺条件及主要技术指标：（1）温度检测范围为-40℃～+60℃；（2）温度误差≤±1.0℃；传感器分布8×5矩阵采样，测量点至少为40个；（3）超过规定的温度范围时，报警；单击此处添加段落文字内容设计方案一：采用集成的单片机主控，通过温度传感器、A/D转换采集数据信息，经过含有单片机的检测系统检测，将结果传送到单片机控制的主控器，数据通过LED显示器显示，通过键盘控制检测某一具体测量位置的数据。采用这种控制结构成本低，工作可靠，且显示数据和进行控制操作较为方便。其原理框图如下：传感器A/D转换单片机AT89S52LED显示报警键盘输入降温电机单击此处添加段落文字内容设计方案二：此方案是在方案一的基础上改进的，温度信号的输入处理过程与方案一是相同的，但方案二的系统控制器由PC机代替，在主控端通过LCD液晶可以更直观的显示每一个测量位置的数据，用鼠标代替键盘操作也更为直接方便。采用这种控制结构操作极为简便，工作可靠，但在硬件及软件方面较为复杂，成本较高。其框图如下：传感器A/D转换单片机AT89S52液晶显示报警鼠标输入降温电机PC机控制器单击此处添加段落文字内容单片机多路模拟开关键盘报警装置看门狗及掉电保护显示接口电路多路模拟开关A/D转换放大器8*5矩阵分布的传感器降温电机3设计的硬件组成及系统设计3.1系统框图及硬件组成粮仓多点温度智能监控系统以AD590集成电路温度传感器，两个多路模拟开关CD4051经过放大器OP-07后送至A/D转换器ADC0809，实现8*5矩阵传感器温度检测电路。系统选用AT89S51单片机为主机。CPU对内部RAM具有丰富的操作指令。8位输入A/D转换器0809，可编程并行I/O扩展接口芯片8155，由两个D触发器组成的4分频电路为ADC0809和8155提供时钟脉冲。并且由8155和支持下的5位LED数字显示器、键盘输入、蜂鸣音报警装置和电机降温系统3.2单片机测控系统前向通道配置测控系统中，传感器和微型计算机是必不可少的两个部分。微型机对数据具有很强的处理能力，但它对非电量或模拟信号是无能为力的。因此，利用传感器将非电量转换成电信号才能完成测量和控制任务。然而，利用传感器得到的模拟电信号，往往是小信号，需经过放大并经A/D转换数字量后才能由计算机进行有效的处理，进而由计算机发出各种命令，由执行机构产生相应的动作。3.3A/D转换ADC0809是CMOS工艺，采用逐次逼近法的8位A/D转换芯片，片内除A/D转换部分外还有多路模拟开关部分。ADC0809的主要特性：8路8位A／D转换器，即分辨率8位；具有转换起停控制端；转换时间为100µs；单个+5V电源供电；模拟输入电压范围0～＋5V。IN-026msb2-1212-220IN-1272-3192-418IN-2282-582-615IN-312-714lsb2-817IN-42EOC7IN-53ADD-A25IN-64ADD-B24ADD-C23IN-75ALE22ref(-)16ENABLE9START6ref(+)12CLOCK10ADC0809231A74F02231A74F02231A74F02IC6IC17-1IC17-2IC17-3+5v3.4温度传感器AD590是一种电压输入电流输出型集成温敏传感器，其供电电压范围为4～30V，温度测量范围为-55℃～+150℃，非线性误差±0.3℃，其输入电流与绝对温度成正比。3.6放大电路本系统选用斩波隐零集成运放OP-07构成高增益、低漂移放大器，用于放大AD590的输出信号。3261874OP-07R4470KRw220KIC16+5v+5vRw120KR380KD1Diode3.5单八路模拟开关CD4051是单八路模拟开关。它是由电平位移电路、带禁止端INH的8选1译码器和由该译码器对各个输出分别加以控制的8个CMOS双向模拟开关组成。CD4051相当于一个单刀八掷开关，开关接通哪一通道，由输入的3位地址码ABC来决定。“INH”是禁止端，当“INH”=1时，各通道均不接通。只有在INH=0时才由A、B、C决定选通某一开关。输入状态X（OUT）接通的输入INHABC0000X00001X10010X20011X30100X40101X50110X60111X71XXX均不通+5V+5VIC8IC7X013X114X215X312X41X55X62X74INH6A11B10C9VEE7X324051X013X114X215X312X41X55X62X74INH6A11B10C9VEE7X364051-+1AD590-+4AD590-+8AD590-+7AD590IC10-15IC10-16IC10-1IC10-2p1.1p1.2p1.3p1.1p1.2p1.3U6Ap1.0..............3.7键盘、LED显示器与单片机的接口电路采用8155并行扩展口构成的键盘、显示器电路。LED采用动态显示，键盘采用逐列扫描查询工作方式。AD012PA021AD113PA122AD214PA223AD315PA324AD416PA425AD517PA526AD618PA627AD719PA728PB029CE8PB130RD9PB231WR10PB332IO/M7PB433ALE11PB534PB635PB736TMROUT6PC037PC138TMRIN3PC239PC31PC42RESET4PC55U581559101112A0A1A2A3A4A5A7A6RDWRALEA1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10DS1DpyRed-CAA1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10DS1DpyRed-CAA1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10DS1DpyRed-CAA1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10DS1DpyRed-CA983D74F07983D74F07983D74F07983D74F07983D74F07983D74F07983D74F07983D74F07VCC+5v910115.1K*412100x83.8时钟脉冲A/D0809与8155工作事有需要有时钟脉冲信号，在本设计中为了统一时钟信号频率均由AT89S52提供时钟脉冲。单片机的ALE端为时钟脉冲输出端，输出频率为2000Hz，但是A/D0809与8155的正常工作频率却没有这么高，所以需要采用降频处理。这里我使用D触发器进行分频，两个D触发器串行连接产生四分频的效果，将2000Hz降为500Hz为下属芯片提供时钟脉冲。4CLK3D21Q5Q6CLRPRU8ASN74LS74AN10CLK11D1213Q9Q8CLRPRU8BSN74LS74ANALECLKVCCVCCVCCVCC3.9报警系统P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.0/RxD10P3.1/TxD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119VSS20P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P2.7/A1528PSEN29ALE30EA/VPP31P0.7/AD732P0.6/AD633P0.5/AD534P0.4/AD435P0.3/AD336P0.2/AD237P0.1/AD138P0.0/AD039VCC40U4AT89S5212U1A74F06压电式蜂鸣器1VCC报警器件选用压电式蜂鸣器，然后通过单片机的一根口线经驱动器驱动蜂鸣器发声。压电式蜂鸣器约需10mA的驱动电流，可以使用TTL系列集成电路7406或7407低电平驱动，也可以用1个晶体三极管驱动，在图中单片机的口线接入晶体管基极输入端。当单片机口线输出高电平时，晶体管导通，压电蜂鸣器两端获得约+5V电压而鸣叫；当单片机口线输出低电平时，三极管截至，蜂鸣器停止发音。3.10降温系统当单片机监测到环境温度大于设定值时，通过模糊决策，单片机的P2.1口输出高电平。P2.1口输出的高电平经过非门74LS06之后变成低电平，这样光电管导通，继电器的线圈得电，继电器吸合，接通出风电机，一家大环境的通风能力，降低温度。通过此控制电路，可以实现对环境湿度的控制。P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.0/RxD10P3.1/TxD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119VSS20P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P2.7/A1528PSEN29ALE30EA/VPP31P0.7/AD732P0.6/AD633P0.5/AD534P0.4/AD435P0.3/AD336P0.2/AD237P0.1/AD138P0.0/AD039VCC40U4AT89S52D1DiodeK15VSPDTU2Optoisolator1220V/VCGNDMB1吹风电机P2.1VCC12U3ASN74LS06DVCCGND1KR1Res23.11电源电