【導(dǎo)讀】糧倉管理中最重要的問題是監(jiān)測糧堆中的溫、濕度變化。每年支付很高的費(fèi)用，主要是因?yàn)楸O(jiān)測設(shè)備成本較高，管理方式不夠先進(jìn)。監(jiān)測與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研制。溫度和濕度的檢測與控制對(duì)防止糧食霉變有著。的允許變化范圍。探討在線測量，計(jì)算和控制糧食倉庫溫度和濕度的原理和方。理的工作強(qiáng)度，提高了糧庫管理效率，使糧食管理得到了安全可靠的保障。格比較高的糧庫溫濕度自動(dòng)檢測系統(tǒng)迫在眉睫。由于大型糧庫分布廣、儲(chǔ)量大，計(jì)，由每個(gè)糧倉中配置的下位機(jī)將糧情數(shù)據(jù)通過無線數(shù)傳模塊發(fā)送給上位機(jī)，糧情數(shù)據(jù)，對(duì)糧情數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)糧倉管理自動(dòng)化、智能化。

　　

【正文】 1 13 0p FC 1 23 0p F X T A L 1X T A L 2 圖 38系統(tǒng)時(shí)鐘電路 按鍵與按鈕的設(shè)計(jì) 按鍵與按鈕電路的設(shè)計(jì)見系統(tǒng)原理圖中 S1。按鍵與按鈕電路設(shè)計(jì)中關(guān)鍵要考慮的就是按鍵去抖動(dòng)問題（簡稱“去抖”）。一般有硬件去抖和軟件去抖兩種方式。過去硬件去抖電路通常采用分立元件或觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，目前時(shí)常上已有硬件去抖專用接口芯片，例如： MAXIM 公司 MAS6815～ 1818，均為單電源供電，電壓為～ ，分別為單輸入、雙輸入等形式，輸出端具有欠壓鎖定功能。這里考慮到系統(tǒng)的硬件簡化和成本，沒有采用硬件去抖，而采用軟件去抖。 電源的設(shè)計(jì) 電源電路是給電子設(shè)備提供必要的電源能力的電路，就輸入和輸出而言，在集成電路中的主要采用的是交流 220V， 50Hz 的市電轉(zhuǎn)換為直流電。該部分電路由降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四部分組成。 應(yīng)當(dāng)說明的是，盡管有很多型號(hào)的 7805三端穩(wěn)壓集成芯片，其標(biāo)稱最大輸出電流均為 ，但是在實(shí)際應(yīng)用中，該最大 輸出電流值往往取決于兩個(gè)方面：（ 1）足夠的散熱面積；（ 2）不同的生產(chǎn)廠家。按照許多開發(fā)者的經(jīng)驗(yàn)， ST 公司的 7805 三端穩(wěn)壓塊能接近標(biāo)準(zhǔn)稱值。在設(shè)計(jì)中，必須保證 7805 的輸入電壓 iV 和輸出電壓 oV 的壓差大于 。否則會(huì)失去穩(wěn)壓能力。同時(shí)考慮到功耗，增加芯片的溫升，不利于安全。因此，選用 9V。當(dāng)交流電源失電或撤消試銷時(shí)，電壓為 6V 的直流電源通過二極管投入作用，硅二極管的導(dǎo)通電壓降約為 ，因此滿足系統(tǒng)電源 要求。 23 系統(tǒng)軟件部分 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分可以分為三個(gè)大致過程，可用下總體框架圖概括： 顯示設(shè)計(jì) 四位數(shù)碼管顯示電路如圖 39所示。從圖中可知，該顯示電路采用了與一般的電阻限流方式不同的實(shí)現(xiàn)方式，由此減少了 4*8=32 個(gè)限流電阻，簡化了硬件系統(tǒng)。每筆畫段二極管正常發(fā)光時(shí)的電流一般為 10mA 左右（當(dāng)然，電流大小取決于選用數(shù)碼管是普亮、高亮還是超高亮類型的不同），其兩端壓降約為 ，也就是說只要數(shù)碼管的公共端加上 + 以上的電壓，即可滿足每筆畫段發(fā)光二極管的發(fā)光要求，而 且適當(dāng)調(diào)節(jié)此電壓值即可改變發(fā)光二極管的電流，從而達(dá)到可調(diào)節(jié)亮度的目的。此電壓采用三端可調(diào)穩(wěn)壓電路 LM317 來實(shí)現(xiàn)。 Q1N P N12J1C O N 2R P 29 00 KR15 . 1 K1 32V VADJIN OUTU5L M 3 17abfcgdeV1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp9CCU6L E DabfcgdeV1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp9CCU7L E DabfcgdeV1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp9CCU8L E DabfcgdeV1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g8dpdp9CCU9L E DA1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9GND14VCC15U17 4L S 1 64A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9GND14VCC15U27 4L S 1 64A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9GND14VCC15U37 4L S 1 64A1B2Q03Q14Q25Q36Q410Q511Q612Q713CLK8MR9GND14VCC15U47 4L S 1 64+ 5V+ 5V 圖 39 四位數(shù)碼管顯示電路 為了節(jié)省 CPU 的端口數(shù)，顯示電路采用了串行通信口的串行顯示接口方式，利用串口 0工作方式， 在發(fā)送 TXD端口（ ）的時(shí)鐘信號(hào)的作用下，通過接收 RXD 端口（ ）將顯示段碼串行數(shù)據(jù)送入 8 位并行輸出移位寄存器 74LS164，控制響應(yīng)的數(shù)碼管。端口 的作用是通過 LM317 控制數(shù)碼管顯示的開啟與關(guān)設(shè)計(jì)測控?cái)?shù)據(jù)模塊 顯示模塊設(shè)計(jì) 接收?qǐng)?bào)警模塊設(shè)計(jì) 糧倉溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 24 閉，當(dāng) 為低電平時(shí)， Q1 關(guān)斷， LM317 的輸出電壓低 于 ，不足以發(fā)光，避免了在顯示數(shù)據(jù)刷新時(shí)顯示的抖動(dòng)現(xiàn)象。 報(bào)警模塊 峰鳴音報(bào)警接口電路的設(shè)計(jì)只需購買市售的壓電式蜂鳴器，然后通過MSP430 的 1 根口線經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)蜂鳴音發(fā)聲。壓電式蜂鳴器約需 10mA 的驅(qū)動(dòng)電流，可以使用 TTL 系列集成電路 7406 或 7407 低電平驅(qū)動(dòng)，也可以用一個(gè)晶體三極管驅(qū)動(dòng)。在圖 中， 接晶體管基極輸入端。當(dāng) 輸出高電平“ 1”時(shí)，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約 +5V電壓而鳴叫；當(dāng) 輸出低電平“ 0”時(shí)，三極管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲，基本流程如下圖 所示： 圖 310 報(bào)警模塊主要流程圖 25 第四章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 本章主要對(duì)已經(jīng)設(shè)計(jì)好的軟件進(jìn)行軟件實(shí)現(xiàn)，分為調(diào)試，測試，完成三個(gè)部分。 軟件調(diào)試 調(diào)試方法 傳統(tǒng)的調(diào)試方法可概括為如下過程：設(shè)斷點(diǎn) 程序暫停 觀察程序狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。被調(diào)試的如果是實(shí)時(shí)系統(tǒng)，即使調(diào)試器支持批處理命令避免了用戶輸命令、觀察結(jié)果帶來的延遲，它與目標(biāo)系統(tǒng)之間的通信也完全可 能錯(cuò)過對(duì)目標(biāo)平臺(tái)外設(shè)信號(hào)的響應(yīng)。于是，針對(duì)某些調(diào) 試器（如 GDB） 提供的監(jiān)視點(diǎn)（ trace point）這一特殊調(diào)試手段，目標(biāo)方的 插樁在原有 的基礎(chǔ)上被改進(jìn)，稱為代理（ agent）。調(diào)試時(shí)用戶首先在調(diào)試器設(shè)置監(jiān) 視點(diǎn)，以源代碼表達(dá)式的形式指定感興趣的對(duì)象名。為了減少 代理解析表達(dá)式的工作，調(diào)試器將表達(dá)式轉(zhuǎn)換為簡單的字節(jié)碼，傳送至 代理。程序運(yùn)行后命中監(jiān)視點(diǎn)、喚醒代理，代理根據(jù)字節(jié)碼記錄用戶所 需數(shù)據(jù)存入特定緩沖區(qū)（不僅僅是表達(dá)式的最終結(jié)果，還有中間結(jié)果）， 令程序繼續(xù)運(yùn)行；這一步驟無需與調(diào)試器通信。當(dāng)調(diào)試器再度得到控制時(shí)，就可以發(fā)出命令，向代理查詢歷次監(jiān)視記錄。較之于插樁，代理 增加了對(duì)接受到的字節(jié)碼的分析模塊，相應(yīng)的目標(biāo)代碼體積只有 大 約 3K 字節(jié)；當(dāng)然，監(jiān)視記錄緩沖區(qū)也要占用目標(biāo)平臺(tái)的存儲(chǔ)空間，不過 緩沖區(qū)的大小可在代理生成時(shí)由用戶決定?？傊?，這一改進(jìn)以有限的目 標(biāo)系統(tǒng)資源為代價(jià)，為實(shí)時(shí)監(jiān)視提供了一個(gè)低成本的可行方案。 調(diào)試并不僅僅意味著設(shè)斷點(diǎn) 程序暫停 觀察 繼續(xù)這一過程，往往還 需要 profiling、跟蹤（ trace）等多種手段，而現(xiàn)代微處理器的技術(shù)進(jìn) 步卻為這些調(diào)試手段的實(shí)行帶來了困難。 調(diào)試步驟 對(duì)于芯片 AT89C51 調(diào)試的過程可以如下： （ 1）若芯片正常工作時(shí)，可實(shí)現(xiàn)軟連接，將設(shè)備插入電源 后，會(huì)出現(xiàn)“未知設(shè)備類型”等提示 . （ 2）提示描述符：提供正確后，芯片即可識(shí)別設(shè)備，但要求要求提供設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序 糧倉溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 26 （ 3）安裝驅(qū)動(dòng)程序后，調(diào)試各端點(diǎn)，使其均勻可傳輸數(shù)據(jù)，用主機(jī)端的測試程序?qū)ζ溥M(jìn)行測試，驗(yàn)證硬件及固件的正確性。 系統(tǒng)測試結(jié)果 根據(jù)系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)，軟硬件的連接實(shí)現(xiàn)，接好電源對(duì)電路進(jìn)行模擬仿真得出了如下的仿真結(jié)果圖，濕度與對(duì)應(yīng)的輸出電壓值。 圖 41 對(duì)濕度仿真圖 系統(tǒng)完成 檢查系統(tǒng)的硬軟件，沒有發(fā)現(xiàn)不可行的問題，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本上可以確定，在確定了系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ) 上再對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行完成調(diào)試。在指導(dǎo)老師的幫助和提醒下完善系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，無論是硬件連接還是軟件選擇，都實(shí)現(xiàn)了高效，安全，可靠等特性，同時(shí)又有很高的開放性和可靠性。 論文總結(jié)： 本次設(shè)計(jì)將模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和單片機(jī)綜合應(yīng)用到實(shí)際設(shè)計(jì)中，由溫度集成傳感器 HS15 采集模擬信號(hào)經(jīng)放大送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器ATC0809 變?yōu)閿?shù)字信號(hào) ,采用單片機(jī) AT89C51 作為核心控制 CPU，對(duì)芯片模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ATC0809 和 LED 驅(qū)動(dòng)芯片進(jìn)行編程控制，讀取傳送來的數(shù)字信號(hào) ，通過單片機(jī) AT89C51 處理，將濕度 信號(hào)、溫度信號(hào)顯示在四位數(shù)碼管上，采用單片機(jī)輸出高低電平到光電耦合器，從而實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電的目的，控制風(fēng)機(jī)，加熱器的工作狀態(tài)。確保糧倉的溫度濕度在 控制范圍內(nèi)，達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。 27 雖然研究論文的過程艱難短暫，但從中學(xué)的東西很多，已經(jīng)學(xué)過的東西在這樣得到了實(shí)踐，同時(shí)溫故而知新，相信這樣已經(jīng)加深了對(duì)課本知識(shí)的印象，以至于可以在以后的學(xué)習(xí)和工作中得以利用。 由于時(shí)間倉促和本人水平有限，在設(shè)計(jì)過程中，難免在設(shè)計(jì)上存在一定的缺陷，請(qǐng)各位老師多多指正。 糧倉溫濕度檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 28 參考文獻(xiàn) [1]李克，吳偉力。智能化溫度檢測及控溫系統(tǒng)，集美大學(xué) 學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 ) 1994年 01期。 [2]陳雪波，楊東偉?！都Z庫糧溫監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用》儀器儀表學(xué)報(bào) 2021年 S1期 [3]謝劍英，賈青。《微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》高等學(xué)校電子信息類規(guī)劃教材 2021年 2月 [4]李軍，李賦海?！稒z測技術(shù)及儀表》中國輕工業(yè)出版社 2021年 7月 [5]田勇利，李仲平?！都Z食倉庫計(jì)算機(jī)測溫中的通訊技術(shù)》鄭州工程學(xué)院學(xué)報(bào) 1996 年 03期 [6]王軍，陳亞霖，王爽。糧食倉庫設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)使用的智能化系統(tǒng)模式研究，鄭州工程學(xué)院學(xué)報(bào)， 2021年 03期。 [7]李道華 ， 李玲 ， 朱艷 . 傳感器電路分析與設(shè)計(jì) [M].武漢 :武漢大學(xué)出版社 , 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