基于单片机的数字化粮仓测控系统的研究

作者:孙瑶瑶;张长利 刊名:东北农业大学学报 上传者:杨飞霞

【摘要】在粮食实际储藏过程中,为了给粮食提供较好的保存环境,需要对粮仓的环境参数进行实时监测。为此,本研究设计了以单片机为核心的粮仓环境智能测控系统,此系统充分利用了单片机的数据处理及实时监测能力,实现了粮仓环境参数的智能检测;测控系统中,上位机实现串行通讯和数据存储与显示等功能,下位机实现粮仓温度,湿度等环境参数的采集。

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粮食的质量、数量和安全关系到国民经济的发展和社会稳定的大局。因此做好粮食的储备工作具有重大的意义。影响粮食储藏好坏的物理参数是粮食的温度、湿度、水分等因素,对于粮食安全性检测,还有防盗、防火、虫害等必要因素。因此快速、准确地检测这些参数并及时进行处理,对于减少粮食损耗有重要的现实意义[1-2]。本课题研究的是一种基于RS485总线的集温度、湿度、水分、防盗、防火、虫害检测、控制为一体的粮情测控系统。实现粮情的自动检测,并有数据显示、数据存储、数据分析等主要管理功能;同时,系统还具备控制、通讯等基本功能。1粮仓环境智能测控系统硬件结构采用高性能STC89C52单片机的粮仓测控系统总体结构如图1所示。湿度传感器水分传感器声音传感器烟雾传感器人体红外传感器温度传感器A/D单片机MAX485键盘显示器报警系统D/A转换器继电器风机图1总体结构Fig.1Flowofgeneralstructure1.1传感器温度传感器:温度传感器采用广泛应用的数字式DS18B20来取代传统的热敏电阻温度传感器,1-Wire连接,具有制造简单、成本低的特点。湿度传感器:本系统采用HM1500电容式湿度传感器,它是根据高分子材料吸湿后的介电常数的变化而进行湿度测量的。在电路中HM1500电容式湿度传感器等效于一个电容器件,其电容量随着所测量空气湿度的增大而增大。水分传感器:水分传感器是根据粮食含水率不同,其电导率也不同的原理,对粮食的水分进行测量。具有测量方便、可靠性强、数据处理简单等优点。人体红外传感器:本系统采用GH-718人体红外模块,它能将红外信号变化为电信号,加光敏电阻可抑制白天触发。当无人移动时,传感器感应到的是粮食的温度,当有人进入感应范围内时,传感器感应到的是人体温度和粮食温度的差异信号,当检测到这个信号,触发电平动作,产生报警信号。烟雾传感器:本系统采用离子感烟器SC0069。离子式烟雾传感器是一种技术先进、工作稳定可靠的传感器,被广泛运用到各种消防报警系统中,性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。它在内外电离室里面有放射源镅241,电离产生的正、负离子,在电场作用下各自向正负电极移动。在正常的情况下,内外电离室的电流、电压都是稳定的。一旦有烟雾窜逃外电离室。干扰了带电粒子的正常运动,电流、电压就会有所改变,破坏了内外电离室之间的平衡,于是无线发射器发出无线报警信号,通知远方的接收主机,将报警信息传递出去。声音传感器:声音传感器与传统的话筒原理一样,是根据不同害虫在粮食中所发出的声音不同来了解虫情。将得到的音频信号送给低功耗的运算放大器,经两级放大后的信号直接传输给A/D转换器的输入端,将模拟信号转换为数字信号,送入到上位机中,以保证粮食的安全。控制系统:上位机经过一定程序运行后向单片机发出启动信号,启动单片机及被控机构,同时,准备接收下位机即单片机送来的信号和数据。被启动的下位机,一方面定时启动传感器来测量粮仓环境,并将采集到的信号经放大器放大,送入A/D转换电路转换成相应的数字量后,送入单片机进行预处理;另一方面把采集到的数据存储并向中心上位机发送,同时,上位机发出控制信号,送入D/A转换电路转换成模拟信号,送入继电器,继电器控制励磁启动器,控制通风设备的启动和停止,以达到粮食所需的安全环境[3]。1.2通信模块单片机有一个全双工的串行通信口,所以单片机和PC机之间可以方便地进行串口通信。本系统采用的是RS-485标准,RS-485总线标准属于7层开放系统互连模型物理层的协议标准,其性能优异、组网容易。系统采用TLP521-1电路来扩展串口。485收发器采用

参考文献

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