【正文】 ....................................24 參考文獻(xiàn) ..............................................................................26 附錄 A 外文文獻(xiàn)原文 ..............................................................27 附錄 B 外文文獻(xiàn)譯文 ..............................................................32 附錄 C 部分程序 ....................................................................37 附錄 D 元器件清單 .................................................................41 附錄 E 實(shí)物圖 .......................................................................42 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 41 頁 引言 一句老話說的好，“國以民為本，民以食為天”，這充分體現(xiàn)了糧食對(duì)國家的重要性。從理論上講糧食越多越好，但從現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度看，國家只要能控制住一定數(shù)量的可以靈活支配、質(zhì)量良好的糧食，既可達(dá)到宏觀調(diào)控的目的，又可節(jié)省資金用于發(fā)展經(jīng)濟(jì)。 一般來說：糧食存放在糧倉中，大型的糧倉可存放數(shù)以萬計(jì)的糧食。而且這些糧食存放的時(shí)間有長有短。在貯藏過程中，糧食的溫度和濕度變化的主要因素是影響食品質(zhì)量安全的。當(dāng)糧倉 內(nèi)的溫濕度超過一定的閾值，由于每年儲(chǔ)存不當(dāng)，糧食易霉變、變質(zhì)，大量食物造成浪費(fèi)和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。然而，糧堆的熱傳遞是一個(gè)緩慢的過程，讓人感知力差，需要管理者常進(jìn)入令人窒息的谷倉的進(jìn)行溫濕度觀察，不斷的進(jìn)行通風(fēng)，繁重的體力勞動(dòng)，不僅對(duì)人體有很大的傷害，而且不科學(xué)，不及時(shí) 。因此，糧食隨時(shí)可能發(fā)生霉變、蟲蛀等。所以監(jiān)測(cè)溫度和濕度的變化，在谷倉里發(fā)現(xiàn)糧食發(fā)熱點(diǎn)，對(duì)減少損失有重要意義。 為了保證存放在糧倉中的糧食不致腐爛變質(zhì)，就必須使糧倉內(nèi)的溫濕度保持在一定的范圍以內(nèi)。為了達(dá)到以上的要求，必不可少的就是既穩(wěn)定又精確的 糧情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。糧倉的溫濕度和相應(yīng)的智能控制一直是一個(gè)重要的糧食保存問題。目前市場(chǎng)上的各種溫度控制設(shè)備大多只能根據(jù)配方簡(jiǎn)單控制算法的溫度變化，研究產(chǎn)品種子糧倉存儲(chǔ)自動(dòng)化程度較低，不易大面積管理和系統(tǒng)擴(kuò)展性差的糧庫管理技術(shù)隨著我國的科學(xué)技術(shù) 和農(nóng)業(yè)自動(dòng)化的快速發(fā)展也將進(jìn)一步提高 。糧倉一般較大，庫房數(shù)較多，測(cè)點(diǎn)超過數(shù)百個(gè)。 影響儲(chǔ)糧安全的最主要因素是糧堆內(nèi)的溫度和濕度，這就要求能有一種有效的、低成本的儀表來實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)控制功能，使得管理人員能 夠方便有效地進(jìn)行監(jiān)測(cè)操作。 如果用單片機(jī)作為前沿機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過對(duì)采集 的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析（溫度設(shè)定，實(shí)時(shí)溫度顯示，報(bào)警電路）然后通過單片機(jī)串行口控制電 機(jī)啟停進(jìn)行溫濕度控制。 利用 單片機(jī)技術(shù)監(jiān)測(cè)糧倉 ， 用戶可以很容易 得到 需要的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ， 糧倉的信息在任何時(shí)候可以實(shí)時(shí)的傳入 控制室 ， 管理人員不需要進(jìn)入 就 可以按照要求進(jìn)行溫度和濕度的控制 ， 提高生產(chǎn)效率 ， 增強(qiáng)了糧倉存儲(chǔ)安全 ， 也 獲 得了糧倉的實(shí)時(shí)管理和自動(dòng)化 。電腦微機(jī)測(cè)量是第一步在設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)測(cè)量技術(shù)的一部分 ， 即糧倉溫度和濕度的測(cè)量 ，并 用單片機(jī) 對(duì) 數(shù)據(jù) 進(jìn)行處理 和控制糧倉的溫度和濕度。 在綜合研究國內(nèi)糧庫管理現(xiàn)狀和發(fā)展的前提下，吸收了國內(nèi)多種糧庫糧 情溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)后，我們?cè)O(shè)計(jì)了自己的糧倉溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有可靠性和高性價(jià)比，而且操作維修簡(jiǎn)便，具有檢測(cè)、數(shù)顯等諸多功能。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁 共 41 頁 1 課題研究背景 糧食，對(duì)于國家對(duì)于人民的重要性是顯而易見的。那么糧食的儲(chǔ)藏就至關(guān)重要了，但在貯藏過程中，糧食的溫度和濕度變化的主要因素是影響食品質(zhì)量安全的。為了保證存放在糧倉中的糧食不致腐爛變質(zhì)，就必須使糧倉內(nèi)的溫濕度保持在一定的范圍以內(nèi)。為了達(dá)到以上的要求，必不可少的就是既穩(wěn)定又精確的糧情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。糧情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過計(jì)算機(jī)檢測(cè)糧食儲(chǔ)備庫中 糧食的基本溫濕度情況，并結(jié)合其他糧情信息（如入倉時(shí)間、品種、倉型、天氣狀況等）進(jìn)行綜合分析。利用微機(jī)技術(shù)對(duì)糧倉進(jìn)行監(jiān)測(cè)，用戶可方便地構(gòu)造自己需要的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 研究意義 在貯藏過程中，糧食的溫度和濕度變化是影響質(zhì)量安全的主要因素。當(dāng)糧倉內(nèi)的溫濕度超過一定的設(shè)定值，糧食易霉變、變質(zhì)，大量食物造成浪費(fèi)和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。然而，糧堆的熱傳遞是一個(gè)緩慢的過程，讓人感知力差，需要管理者常進(jìn)入令人窒息的谷倉的進(jìn)行溫濕度觀察，不斷的進(jìn)行通風(fēng)，繁重的體力勞動(dòng)，不僅對(duì)人體有很大的傷害，而且不科學(xué)，不及時(shí)。因此，糧食隨 時(shí)可能發(fā)生霉變、蟲蛀等。所以監(jiān)測(cè)溫度和濕度的變化，在谷倉里發(fā)現(xiàn)糧食發(fā)熱點(diǎn)，對(duì)減少損失有重要意義。 由于經(jīng)濟(jì)條件，部分地區(qū)對(duì)國家糧食儲(chǔ)備庫還采用糧情監(jiān)測(cè)，傳統(tǒng)的人工方式，不及時(shí)，不準(zhǔn)確。本系統(tǒng)采用 DHT11 型多功能溫濕度傳感器，通過溫度和濕度信號(hào)的微控制芯片 ATMEL804 采集，判斷和處理信號(hào)，根據(jù)控制制冷器、熱水器、除濕機(jī)、加濕器的要求啟動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)糧倉溫濕度自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)。根據(jù)糧食的儲(chǔ)存條件，氣候條件和目前的倉庫管理水平，糧倉溫度一般不超過20℃ ，濕度不超過 30%的相對(duì)濕度。該系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)溫度和濕度自動(dòng) [1]。當(dāng)溫濕度超過規(guī)定范圍，系統(tǒng)將發(fā)出警報(bào)，提醒工作人員及時(shí)查看溫度和濕度條件下，在系統(tǒng)中不能及時(shí)和溫、濕度自動(dòng)控制，進(jìn)行人工干預(yù)和調(diào)控，可以減少糧食儲(chǔ)存不當(dāng)所造成的經(jīng)濟(jì)損失。 影響糧食存儲(chǔ)安全的最主要因素是糧倉內(nèi)的溫濕度，這就需要有一種有效的、低成本的儀器來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制的功能，使得管理人員方便有效 地進(jìn)行監(jiān)控和操作 。如果使用單片機(jī)作為前沿機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)， 通過分析收集的數(shù)據(jù) ，然后通過單片機(jī)的串行口來控制電機(jī)啟停并進(jìn)行溫 濕度控制 。 利用 單片機(jī)技術(shù)監(jiān)測(cè)糧倉 ， 用戶可以很容易 的得到自己所 需的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ， 糧倉 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)信息在任何時(shí)候 都可以傳入 控制室 ， 管理人員不 需要 進(jìn)入 現(xiàn)場(chǎng)就可 按照所需的溫濕度控制糧倉 內(nèi)的溫濕 度 。 提高了生產(chǎn)效率 ， 增強(qiáng)了糧倉存儲(chǔ)安全、 實(shí)現(xiàn) 糧倉管理 的實(shí)時(shí)性 和自動(dòng)化。計(jì)算機(jī)測(cè)量是微機(jī)設(shè)計(jì)的第一步 ， 是微機(jī)測(cè)量技術(shù)的一部分 ， 即糧倉溫度和濕度的測(cè)量 ， 并利用單片機(jī)處理數(shù)據(jù)的測(cè)量和糧倉的溫度和濕度控制。 研究現(xiàn)狀 溫度的測(cè)量和控制技術(shù)在中國的研究始 于 第二十世紀(jì) 80 年代。我們的工程技術(shù)人員在溫度測(cè)量和控制的技術(shù)吸收發(fā)達(dá)國家 技術(shù)的基礎(chǔ)上 ，掌握室內(nèi)溫度微機(jī)控制技術(shù)，該技術(shù)僅對(duì)溫度的單一環(huán)境因素的控制。溫度的測(cè)量和 控制在一般的計(jì)算機(jī)應(yīng)用設(shè)施從消化吸收，到實(shí)際的簡(jiǎn)單應(yīng)用階段，綜合應(yīng)用階段過渡和發(fā)展。在技術(shù)上，單參數(shù)單回路系統(tǒng)由單片機(jī)控制的是多數(shù)，沒有真正 意義上 的參數(shù)綜合控制系統(tǒng)，它與發(fā)達(dá)國家相比有很大的差距的。中國的溫度測(cè)量和控制的地位還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到，實(shí)際生產(chǎn)中仍有許多問題困擾著我們，有配套的設(shè)備能力差，產(chǎn)業(yè)化程度低，環(huán)境控制水平落后，無法共享硬件 ， 軟件資源不足 和 可靠性差 等缺點(diǎn) [2]。 在研究的早期階段，用濕敏、熱敏電阻傳感器的傳感器， 來反映 糧食溫濕度的實(shí)時(shí)信息， 為 糧食儲(chǔ)存提供了參考數(shù)據(jù) 。人 工測(cè)量和記錄，通過人工 對(duì)糧食 進(jìn)行 干燥，通風(fēng) 的 方法，從而防止溫度和濕度發(fā)生異常，它不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且監(jiān)控效果不好。近年來，研究人員不斷的努力研究 和糧倉監(jiān)控技術(shù)的成熟發(fā)展，逐步建立了日益完 善的糧倉監(jiān)控系統(tǒng)。 目前，在國內(nèi)成功的糧倉監(jiān)控系統(tǒng)的研究有許多不同的類型，組成的系統(tǒng)也各不相同，在晶粒內(nèi)部和外部的溫度和濕度檢測(cè)和糧倉的監(jiān)控，相比以前有了很大的進(jìn)步，但仍有很大的發(fā)展空間。陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 共 41 頁 隨著微型計(jì)算機(jī)和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展，在自動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域有了巨大的變化，倉庫溫濕度自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制的研究有了明顯進(jìn)步。在中國近幾年來，在多達(dá) 16 個(gè)國家和地區(qū)的倉庫環(huán)境控制系統(tǒng) 的引進(jìn)，吸收國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)倉庫溫濕度自動(dòng)檢測(cè)產(chǎn)生了積極的作用，但由于能源消耗過大，成本高，品種不配套，未能達(dá)到良好效果。中國倉庫環(huán)境綜合控制系統(tǒng)必須走適合中國國情的發(fā)展道路，在引進(jìn)，消化，對(duì)國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)和科學(xué)管理，總結(jié)，集成創(chuàng)新，推進(jìn)示范的基礎(chǔ)上吸收，適合我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的發(fā)展和適應(yīng)不同的氣候條件，接近或達(dá)到世界先進(jìn)水平的智能倉庫監(jiān)控系統(tǒng)。 在 特殊品種，集成技術(shù)，儲(chǔ)存和銷售，開發(fā)了中國知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品和技術(shù)。 發(fā)展趨勢(shì) 糧倉溫度和濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要用于監(jiān)測(cè)糧倉的溫度和濕度 ， 現(xiàn)在設(shè)計(jì)一個(gè)高性能、精 度高、 多功能的 溫度和濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 是 主要方向 ， 降低制造成本 、 提高靈活性 、 可靠性也是思 考的方向，在通 信 的同時(shí) ， 記錄、控制和報(bào)警系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化已經(jīng)成 為研究的主要方向。 目前實(shí)現(xiàn)智能控制糧庫的溫度和濕度需要高穩(wěn)定、低成本的智能溫度和濕度控制系統(tǒng) ， 采用上、下位機(jī)控制結(jié)構(gòu) ，實(shí)現(xiàn)糧庫管理的綜合智能控制系統(tǒng)。單片機(jī)系統(tǒng)中的終端通常安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點(diǎn)網(wǎng)站信息的實(shí)時(shí)測(cè)量和控制?？煽啃愿?， 抗干擾能力強(qiáng) ，使 它可以放在前端的 惡劣 環(huán)境下工作。 國外對(duì)溫度控制技術(shù)研究較早，始于 20 世紀(jì) 70 年代。第一次使用的組合模擬儀器 ,收集現(xiàn)場(chǎng)信 息和指示、記錄和控制。分布式控制系統(tǒng)在 80 年代末 ,計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)研究與開發(fā)的多種因素綜合控制系統(tǒng)。現(xiàn)在世界的溫度測(cè)量和控制技術(shù)發(fā)展很快 ,一些國家的基礎(chǔ)上的自動(dòng)化是完全自動(dòng)化的方向 ,無人駕駛。溫度測(cè)量和控制技術(shù)在中國的研究相對(duì)較晚 ,開始于 1980 年代 ,我國工程技術(shù)人員的基礎(chǔ)上吸收溫度測(cè)量和控制技術(shù)在發(fā)達(dá)國家 ,掌握室內(nèi)溫度和微機(jī)控制技術(shù) ,該技術(shù)是有限的個(gè)人因素的控制環(huán)境溫度。溫度測(cè)量和控制設(shè)備 ,計(jì)算機(jī)應(yīng)用在我們國家 ,一般來說 ,從消化吸收 ,簡(jiǎn)單的應(yīng)用程序的實(shí)際應(yīng)用程序中 ,相變的綜合應(yīng)用和發(fā)展。在多數(shù)與單片 機(jī)控制技術(shù)、單參數(shù)的單回路系統(tǒng) ,沒有真正意義上的多參數(shù)綜合控制系統(tǒng) ,與發(fā)達(dá)國家相比 ,有很大的差距。溫度測(cè)量控制我國現(xiàn)狀還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到工廠的程度 ,仍有許多問題在實(shí)際生產(chǎn)中 ,有一個(gè)不同的設(shè)備配套能力 ,產(chǎn)業(yè)化程度低 ,環(huán)境控制水平 ,軟件和硬件資源不能共享和可靠性較差。在溫度控制系統(tǒng)的研究在未來會(huì)更聰明 ,綜合的系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)更準(zhǔn)確 ,更穩(wěn)定可靠。存儲(chǔ)糧食安全是一個(gè)重要的原因是食物的溫度和濕度 ,因此它需要經(jīng)濟(jì)和實(shí)用的糧倉溫度和濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠及時(shí)監(jiān)測(cè)糧倉的溫度和濕度分布 ,準(zhǔn)確分析糧倉溫度和濕度變化 ,為了提供信息管理 ,使管理人員能夠有效地管理。糧倉溫度和濕度的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)和開發(fā)一套糧倉溫度和濕度檢測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)糧倉溫度和濕度的測(cè)量和分析 ,提出 了更高的要求。 應(yīng)用領(lǐng)域 本文介紹的溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)還適用于氣象、工業(yè)、環(huán)保、科研等領(lǐng)域溫度、濕度的測(cè)量．該系統(tǒng)中 DHT11 溫濕度傳感器可以用于暖通空調(diào)、測(cè)試及檢測(cè)設(shè)備、汽車、數(shù)據(jù)記錄器、消費(fèi)品、自動(dòng)控制、濕度調(diào)節(jié)器及醫(yī)療等 應(yīng)用領(lǐng)域。 隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展， 微機(jī) 已用于控制倉庫環(huán)境。控制系統(tǒng)由中央控制裝置、終端控制設(shè)備、傳感器等 部分 組成。 先 開發(fā)倉庫存儲(chǔ)管理程序谷物的最佳環(huán)境條件表 ， 存 儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)存設(shè)備 ， 電子計(jì)算機(jī)根據(jù)進(jìn)度確認(rèn) ， 每個(gè)倉庫的校正參數(shù) ， 指令到終端控制系統(tǒng)。終端控制設(shè)備中央控制裝置用于測(cè)試信息 ， 根據(jù)中央控制裝置的指令輸出控制信號(hào) ， 電機(jī)和設(shè)備來執(zhí)行一個(gè)動(dòng)作 ， 糧食倉庫環(huán)境監(jiān)管。 這個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制冷卻、除濕、通風(fēng)。 具體的應(yīng)用領(lǐng)域是非常廣泛的，比如：汽車空調(diào)，冰箱，冷柜以及中低溫干燥箱等；太陽能供熱，制冷管道熱量計(jì)量，中央空調(diào)分戶熱能計(jì)量等；軸瓦，缸體，紡機(jī)，空調(diào)等狹小空間工業(yè)設(shè)備測(cè)溫和控制；冷凍庫、糧倉、儲(chǔ)罐、電信機(jī)房、電力機(jī)房、電纜線槽等測(cè)溫和控制領(lǐng)域。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 共 41 頁 2 方案論證 一個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的生成最重要部分就是方案的提出，方案的提出和正確的方案建立是完成這個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必不可少的環(huán)節(jié)，它為之后的方案確定起到了至關(guān)重要的作用。那么以下就該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求提出相關(guān)的方案并選擇確定出最合適的方案來完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)要求 根據(jù)任務(wù)書該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求如下所示。 （ 1）利用溫度 /濕度傳感器對(duì)糧倉監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫濕度進(jìn)行采集和存儲(chǔ)； （ 2）系統(tǒng)能夠預(yù)設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫濕度的上下限值，并通過顯示電路將測(cè)得的溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)最適合溫濕度預(yù)設(shè)值的調(diào)整和修改； （ 3）系統(tǒng)能將溫度 /濕度 傳感器 采集的溫 濕 度值 和系統(tǒng) 設(shè)定的溫 濕 度上下限值 進(jìn)行比較 ， 當(dāng)采集到的溫濕度值超出設(shè)定范圍時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)報(bào)警，并輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制繼電器，啟動(dòng)相應(yīng)的調(diào)節(jié)設(shè)備如空調(diào)、風(fēng)機(jī)、加濕機(jī)等設(shè)備，對(duì)糧倉溫濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)調(diào)節(jié)到設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)停止相應(yīng)設(shè) 備運(yùn)行； （ 4）如果 由于加熱或降溫設(shè)備出現(xiàn)故障，或者溫 濕 度傳感頭出現(xiàn)故障 ， 導(dǎo)致在一段時(shí)間內(nèi)不能將環(huán)境溫度調(diào)整到規(guī)定的溫度限內(nèi)的時(shí)候， 則報(bào)警電路應(yīng)報(bào)警提示。 方案設(shè)計(jì) 溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要滿足以下條件 ： 溫濕度