【正文】 物結(jié)構(gòu) 可用于線性電壓或頻率輸出回路 反應(yīng)時間短。 2%， 為滿足設(shè)計要求選用 HS1101 傳感器 ，其具體參數(shù)如下： 寬量程： 0～ 100%RH，穩(wěn)定，比例線性的頻率輸出，精度177。任何良好絕緣的雙絞線都足以應(yīng)付距離接收電路數(shù)百英尺以外的操作。線性電路，精確電壓放大 器，熱阻測量電路以及冷接點補償?shù)鹊?，?AD590 應(yīng)用中都不再需要 。 KR11 0 KR2 2 0 0V C C C31 0 u FR S T 15 此溫度傳感器是工業(yè)最常用溫度檢測元件之一。電源電壓范圍為 4V～ 30V。經(jīng)固定周期對 發(fā)酵室 內(nèi)溫度進行檢測，實現(xiàn)加熱功能，并 使 系統(tǒng)安全穩(wěn)定。按鍵復(fù)位就是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個開關(guān)，當(dāng)開關(guān)按下時電容被放電、RST 也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會保持一段時間的高電平來使單片C23 0 p FC33 0 p FY11 1 .0 5 9 2 MX T A L 2X T A L 1 14 機復(fù)位。 而且 單片機都是嚴(yán)格按照機器周期來執(zhí)行的每條指令的運行，晶振電路提供 了 機器周期。復(fù)位電路連接了復(fù)位開關(guān)。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。 13 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn)。另外，該引腳被略微拉高。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。當(dāng)振蕩器 將 器件復(fù)位時，要保持 RST 腳高電平兩個機器周期的時間。當(dāng) P3 口寫入 1 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P2口當(dāng) 作為 外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2口輸出地址的高八位。在 FLASH 編程和校驗時 候 ， P1口作為低八位地址接收。 P0 能夠 存儲 外部程序數(shù)據(jù)，也稱為外部數(shù)據(jù)存儲器， 它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的低八位。 圖 AT89C51引腳圖 管腳說明 ： VCC：供電電壓。 11 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 控制單元電路設(shè)計 根據(jù)系統(tǒng)總體方案設(shè)計，本系統(tǒng)采用單片機作為控制器。顯示的方式分為動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示，動態(tài)的要比靜態(tài)的節(jié)省 I/O 口。消耗能量 特別少， 較同光效 其他燈都減少很多的能量。 CRT 顯示器 是一種使用陰極射線管的 器 件 。用隔離器件完成了控制端與負(fù)載端的阻斷。通過比較三種 A/D轉(zhuǎn)換器的優(yōu)缺點，本設(shè)計選擇應(yīng)用較廣且性價比較高的逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器。 其中分辨率是指 A/D 轉(zhuǎn)換器的輸出位所代表的最低數(shù)值，通常用轉(zhuǎn)換后數(shù) 9 字量的位數(shù)來表示。 由于 它需用的元器件比并聯(lián)比較型少，所以它是應(yīng)用較廣的一種。并聯(lián)比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器 的缺點是成本高、功耗大。 A/D 轉(zhuǎn)換器 的種類很多，按工作原理的不同，可分成間接 A/D 轉(zhuǎn)換器 和直接 A/D 轉(zhuǎn)換器。 輸入通道方案選擇 在生產(chǎn)過程中隨時間溫度和濕度連續(xù)變化，由傳感器檢測并轉(zhuǎn)換為模擬信號，并通過模擬量輸入通道送至計算機。 濕敏電阻是根據(jù)其材料吸濕后的電阻發(fā)生變化進行濕度 測量，濕敏電阻的 溫度的依存性小 可以用作空調(diào)，加濕器等電器，磁滯小可以使用在樓宇空調(diào)中，而 8 且其 濕度感知范圍廣 ， 小型，輕量 。 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求高實時性，穩(wěn)定性、快速性、溫度范圍等設(shè)計要求本設(shè)計選擇 AD590 芯片。 AD590 能夠經(jīng) 受 44V正向電壓和 20V 反向電壓， 于是 器件反接也不會被損壞 ， 精度高。 AD590 是美國模擬器件公司 制造 的單片集成兩端感溫電流源。 經(jīng) 常被用 來 作 為 測量 在 爐子、管道內(nèi)的氣體或液體的溫度 ，以 及固體的表面溫度 。熱 電阻 多半 由純金屬 原 料制成， 當(dāng)前 用 的 最多的是鉑和銅，用于制造熱電阻的材料應(yīng)具有盡 量 大和穩(wěn)定的電阻溫度系數(shù)和電阻率，最好 使輸出 呈線性，物理化學(xué)性能穩(wěn)定，復(fù)線性好等。 普遍應(yīng) 用于測 取200~+850176。 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，綜合各個方面的考慮，本設(shè)計選擇單片機。 工控機即工業(yè)控制計算機， 是一種 選 用總線結(jié)構(gòu)，對生產(chǎn) 加工 及機電設(shè)備、檢測 工 藝裝 備與控制的工具 的 總稱。但實際上， PLC 里面用的單片機芯片大多都是工業(yè)級的，并且其余組成元件也都經(jīng)過了標(biāo)準(zhǔn)化處理，因此 PLC的穩(wěn)定性和抗干擾性都比普通的民用級單片機芯片好許多。單片機的特點有集成度高，通用性好，功能大，特別是體積小，重量輕，耗能低，價格便宜生產(chǎn)成本低，可靠性能高，易于嵌入，抗干擾能力強而且使用顯示電路 報警電路 溫、濕度數(shù)字傳感器 溫度控制電路 濕度控制電路 加熱爐 濕度控制器 單 片 機 6 方便，在數(shù)字、智能化方面有廣泛的用途。 方案一與方案二相比較，兩種方案的方案一中硬件方面比方案二復(fù)雜，方案一中運用了兩個模擬傳感器，并且需要增加一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，方案二中運用了一個數(shù)字式傳感器就代替了三個原件，但是方案二中運用的溫濕度的數(shù)字式傳感器價格昂貴，而且二者在實現(xiàn)傳輸功能中的效果是一樣的，因此，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求與性價比綜合考慮，本設(shè)計選擇方案一。 該 系統(tǒng) 由 顯示電路顯示當(dāng)前溫度， 不僅可以容易理解 ， 還能 一目了然。 方案一： 圖 系統(tǒng)控制原理框圖方案一 方案一 所設(shè)計的 發(fā)酵室溫濕度 控制主要由單片機、溫 、濕 度檢測及變送模塊、溫 、濕 度控制模塊、顯示模塊、 鍵盤電路 模塊、報警模塊等五部分組成。因此新煙在卷制之前需經(jīng)過自然醇化或人工發(fā)酵的過程，使煙葉雜氣消除，香味顯現(xiàn)，刺激減弱。2% 升溫速率：溫度（ 0~80℃ ）時間（ 2~3 天） 4 第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 卷煙生產(chǎn)的主要工藝生產(chǎn)過程 現(xiàn)代的卷煙產(chǎn)品的生產(chǎn)過程大致分為七個步驟，煙葉初烤，打葉復(fù)烤 ，煙葉發(fā)酵，卷煙配方，煙支制卷，卷煙包裝的工藝流程。 設(shè)計要求：溫度范圍： 0℃ ~80℃ ，控制精度：升溫 177。 由于發(fā)酵室 的 空間 大 ， 而且 煙包 堆放 多， 加濕 加溫裝置 在 發(fā)酵室的一側(cè)。 我國煙葉科學(xué) 技術(shù) 研究距離 具有國際先進水平 的烘烤技術(shù)還有些差別 ，鑒于煙草確保我們的產(chǎn)品質(zhì)量和競爭力 ， 我 國必須注重研究工作，并主要投資于技術(shù)，努力短期縮小和國際之間的差距，盡快提高 煙葉烘烤 技術(shù)水平和煙草行業(yè)的整體競爭力。 韓式煙葉烘烤爐，溫度濕度 的 控制 效果明顯，中部煙葉中 烤出上等煙比例高，煤的用量也還是最少 的，但是價格會昂貴。 國外研究的現(xiàn)狀 從有 煙草生產(chǎn) 開始 就有晾干的方 式 ，最古老的原始 晾 制方法是曬制， 然后慢慢 發(fā)展為陰干的晾制。而專業(yè)化烘烤 只需 耗煤 元 /千克干煙，人工成本 元 /千克干煙 .總成本只有 元 /千克 干煙，相當(dāng)于每千克干煙總成本減少了將近一元的成本。密集烘烤 獲得了快速的 發(fā)展。 所以建設(shè)新型烘烤 設(shè)備發(fā)展現(xiàn)代煙葉烘烤已經(jīng)是非常必要以及非常重要的。 有很短的時間達(dá)到設(shè)定的溫度和濕度，反應(yīng)靈敏， 抗干擾能力強等優(yōu)勢 。 能源短缺和環(huán)境污染的雙重壓力下，綜合考慮， 新的烘干和加熱設(shè)備的 開發(fā) 和研究是非常必要的 ， 不僅保證了煙葉 的 清潔生產(chǎn)， 確保煙草的味道和 質(zhì)量， 還遵循國家新提倡的節(jié)能減排的原則。 1 第一章 緒論 課題研究目的和意義 煙葉烘烤 過程 就是要將煙草在全部種植生產(chǎn)過程優(yōu)良充分顯露發(fā)揮出來 ,煙葉是否能讓廣大消費者滿意才是煙葉最后是否是好的煙葉的標(biāo)準(zhǔn)。 煙葉生產(chǎn)決定質(zhì)量的關(guān)鍵在于煙葉烘烤 ，因此 社會上 煙葉烘烤過程也受到了越來越多的重視，傳統(tǒng)的煙葉烘烤是 靠工人長時間的的看守 ， ，如 利用溫度計，干濕球 等 也顯露出 了 越來越多的弊端，煙 葉烘烤過程中加熱的能源 例如煤炭燃燒過后也會產(chǎn)生更多對空氣有害的氣體，給環(huán)境帶來污染。 單片機作為 煙葉烘烤溫濕度測控 體系 選 用 的 控制器 ,自動調(diào)整和遠(yuǎn)程監(jiān)控 采用 PID 控制技術(shù)控制 各 種 烘烤參數(shù)執(zhí)行機構(gòu) 的 實現(xiàn)， 以 達(dá)到 使 烘烤質(zhì)量 提高 和減弱 勞動強度的目 標(biāo) ， 確保 烤房內(nèi) 的參數(shù) 嚴(yán)格 依 照設(shè)定的 溫濕度曲線 變化 ,從而提高烤房內(nèi)溫濕度控制精度及燒烤煙質(zhì)量。 同時，利用清潔能源，將生物能、太陽能等應(yīng)用于煙葉烘烤，能夠達(dá)到節(jié)能降耗的效果。 近幾年， 在煙草局 發(fā)布了一些政策，在 政策指引下，各煙草公司、科研院所和一些企業(yè)都認(rèn)識到 了 新型烘烤設(shè)備 的優(yōu)勢和發(fā)展 的前景 。普通烘烤耗煤 元 /千克干煙，人工成本 元 /千克干煙，總成本是 元 /千克干煙。 為更好地使烘烤煙葉技術(shù)自控化 今后應(yīng)從烘烤煙葉的烘烤特性入手 ,研究適合煙葉 發(fā)酵的溫度濕度，采集煙葉的更多的特性，形成最適合煙葉的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫 中的數(shù)據(jù)輸入到發(fā)酵室， 單片機 的自動控制 ， 采 用 PID 控制技術(shù) 來 控制執(zhí)行 機構(gòu) ,實現(xiàn) 對 各 發(fā)酵 參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)控 的自動調(diào)整 ， 智能決策烘烤時間溫度濕度，提高烘烤過程 控 制度和穩(wěn)定程度 ， 溫濕度自控 真正實現(xiàn)， 并 智能化決策。 3 國外許多國家對煙 草烘烤有更先進的研究， 例如 巴西式烤房 算是在 中上等煙中好多方面都明顯優(yōu)于別的其他 類型烤房 的，特別對下部煙葉烘烤成效好，但造價高、耗煤量大 、烘烤成本 也比較 貴。 從總體上看，國 際的 煙葉 烘 烤技術(shù)和設(shè)備已達(dá)到了 相當(dāng) 成熟 的 階段并得到了 普遍 的 選 用，近 年來 ， 國際煙草界并 沒有因為技術(shù)達(dá)到成熟階段，就 停止 了進一步 的研究與開發(fā)工作， 深入的研究和開發(fā)工作 取得了 許多的 新成果， 完善了烘烤煙葉技術(shù) 和 烘烤 設(shè)備 ， 達(dá)到了一個新 的技術(shù) 水平。降低發(fā)酵成本，保證發(fā)酵質(zhì)量，對香煙質(zhì)量提高，起著重要作用。 煙葉發(fā)酵 的 溫濕度 測 控系統(tǒng)的主要參數(shù)： 該系統(tǒng)由單片機最小系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，測量處理的溫度控制系統(tǒng)組成，并利用人機通道實現(xiàn)溫度的顯示。5%，恒溫 177。新煙在品質(zhì)上距正常標(biāo)準(zhǔn)還有一段距離，會有刺激性大，煙氣粗糙，香味不能顯露等缺陷，有些還會唇線苦，辣，澀等缺點。 根據(jù)工藝過程和設(shè)計要求，設(shè)計了兩個方案。 系統(tǒng)可通過鍵盤對 煙葉發(fā)酵室 溫濕 度進行預(yù)設(shè)，單片機根據(jù)當(dāng)前 室 內(nèi)監(jiān)測和處理后的溫度和預(yù)設(shè)溫度進行比較結(jié)顯示電路 報警電路 A/D 轉(zhuǎn)換電路 555 振蕩電路 溫度檢測電路 濕度檢測電路 溫度控制電路 濕度控制電路 加熱爐 濕度控制器 單 片 機 5 果，并由此控制 電路 來調(diào)節(jié) 加熱爐和加濕器 ，當(dāng) 室 內(nèi)溫度 與要求溫度不符 時，蜂鳴器將進行報警，從而使 室 內(nèi)溫 濕 度迅速達(dá)到預(yù)設(shè)值并保持恒定。選擇數(shù)字式傳感器可以直接傳輸數(shù)字信號給單片機，減少了 A/D 轉(zhuǎn)換的過程，簡化了電路，在硬件方面，使電路簡潔。一塊芯片就相當(dāng)于一臺計算機。 PLC 比單片機“大”，即“體積大”、“功能完善”。 PLC 體積大有時也會使 PLC 的應(yīng)用受到限制。工控機體積比 plc 和單片機大很多，而且價格昂貴，煙葉發(fā)酵室并沒有工業(yè)現(xiàn)場那么震動，灰塵那么多，需要的系統(tǒng)控制器的所在環(huán)境較好，因此并不需要工控機控制。 熱電阻是最常用 測量中低溫區(qū) 的一種溫度檢測器。 不會造成熱負(fù)載， 不僅 是普遍 應(yīng)用于工業(yè)測溫， 還 被制 作 成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。各種熱電偶通常由熱電極、絕緣套保 護管和接線盒等 幾 7 個重要 部分組成 ，但是外形經(jīng)常因為需要而不相同 ， 一般 和顯示儀表、記錄儀表還有 電子調(diào)節(jié)器配套使用。在熱電偶 用來 補償導(dǎo)線時必須注意 模型匹 配，極性不能錯，導(dǎo)線 和 熱電偶連接端不能超過 100℃的溫度差 。電源電壓可在4V~6V 范圍變化 ， 電流變化 1mA，相當(dāng)于溫度變化 1K。