【正文】 傳感器在糧倉(cāng)內(nèi)部某個(gè)面積采集相關(guān)的溫室度數(shù)據(jù)，經(jīng)過 A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)插上電源后就會(huì)開始工作，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編譯識(shí)別，經(jīng)過單片機(jī)數(shù)據(jù)處理后，顯示器將數(shù)字顯示出 來，對(duì)數(shù)字進(jìn)行比較較真，當(dāng)測(cè)得的值大于預(yù)定值則自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警電路，發(fā)出報(bào)警，通知 相關(guān)人員記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。發(fā)光 頻率和顏色取決于制造的材料，一般常用紅色，偶爾也用綠色或黃色。工作電流通常在 10～ 20mA 左右，故電路中需串聯(lián)適當(dāng)?shù)南蘖麟娮琛? 多個(gè) LED 可接成共陽(yáng)極或共陰極形 式 ，通過驅(qū)動(dòng)器接到系統(tǒng)的 并 行輸出口上，由 CPU 輸出適當(dāng)?shù)拇a來點(diǎn)亮或熄滅相應(yīng)的 LED。部分內(nèi)部圖如下： 13 圖 22 8個(gè)晶體管的連接示意圖 發(fā)光二極管 LED（ Light Emitting Doide）是智能化測(cè)量?jī)x器中簡(jiǎn)單而常用的輸出設(shè)備，通常用來指示機(jī)器的狀態(tài)或其他信息。該電路提供有效的復(fù)位信號(hào) RST（高電平）直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后撤消復(fù)位信號(hào)（低電平）。C122uFR110KD14148V C CRST 圖 21 復(fù)位電 路 P監(jiān)控電路 本系統(tǒng)采用的是 RC 復(fù)位方式。 測(cè)控模塊 測(cè)控模塊是 檢測(cè)各分機(jī)所在糧倉(cāng)的溫濕度數(shù)據(jù)，其中可由兩個(gè)電路組成分為 2 個(gè)電路的設(shè)計(jì)。 糧倉(cāng)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 (4) 濕度校正：一般情況，（最好在濕度環(huán)境適合的條件下）在缺乏完善的檢定設(shè)備時(shí)，通常用簡(jiǎn)單的飽和鹽溶液檢定法，并測(cè)量其溫 度。 2%~177。 熱電偶溫度計(jì)的可用冷端溫度補(bǔ)償方法： （ 1） 0℃恒溫法 （ 2）計(jì)算修正法；設(shè)計(jì)計(jì)算公式： Eab（ t， to） = Eab（ t ， th） + Eab（ th， to） （ 21）式 （ 3）補(bǔ)償電橋法，本文主要采用補(bǔ)償電橋法測(cè)溫。 計(jì)算方法有： 溫度測(cè)量是建立在熱平衡定律的基礎(chǔ)上的，根據(jù)溫度的不同，可將溫度測(cè)量的方法分為接觸式和非接觸式兩類。也由于制作熱電偶的金屬材料具有很好的延展性，這種細(xì)微的測(cè)溫元件有極高的響應(yīng)速度，可以測(cè)量快速變化的過程。目前常用的 A/D 轉(zhuǎn)換集成芯片精度為 1/4～ 2LSB。如果是 8位的轉(zhuǎn)換器， 5V 滿量程輸入電壓時(shí)，則分辨率為 5/281=。 其主要性能指標(biāo)有： 分辨率 分辨率表示轉(zhuǎn)換器對(duì)微小輸入量變化的敏感程度，通常用轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字量的位數(shù)來表示。 ADC0 8 0 9 是一種 8路模擬輸入逐次比較型 A/D轉(zhuǎn)換器 ,由于價(jià)格適中 ,與單片機(jī)的接口、軟件操作均比較簡(jiǎn)單 ,目前在 8 位單片機(jī)系統(tǒng)中有著廣泛的使用。 器件及模塊的選擇 處理器 采用 ATMEL 的 AT89C51 微處理器，是基于以下幾個(gè)因素： （ 1） 89C51 為 51 內(nèi)核，仿真調(diào)試軟硬件資源豐富； （ 2）性價(jià)比高，貨源充足； （ 3） DIP 封裝，體積小，便于產(chǎn)品小型化； （ 4）為程序存儲(chǔ)介質(zhì)， 1000 次以上擦 /寫周期，便于程序調(diào)試； （ 5） 具有兩種節(jié)能模式：閑置模式和掉電模式 ，便于進(jìn)行低功耗設(shè)計(jì)； （ 6） 工作電壓范圍寬： ～ 6V， 便于交直流供電。對(duì)于 1800℃ 以上的高溫，主要采用非接觸測(cè)溫方法。輻射測(cè)溫法包括亮度法（見光學(xué)高溫計(jì)）、輻射法（見輻射高溫計(jì)）和比色法（見比色溫度計(jì)）。這種儀表 可用來測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體、小目標(biāo)和熱容量小或溫度變化迅速（瞬變）對(duì)象的表面溫度，也可用于測(cè)量溫度場(chǎng)的溫度分布。利用多孔高硅氧玻璃滲碳燒結(jié)而成的滲碳玻璃熱電阻就是低溫溫度計(jì)的一種感溫元件，可用于測(cè)量 ～ 300K范圍內(nèi)的溫度。隨著低溫技術(shù)在國(guó)防工程、空間技術(shù)、冶金、電子、食品、醫(yī)藥和石油化工等部門的廣泛應(yīng)用和超導(dǎo)技術(shù)的研究，測(cè)量 120K 以下 溫度的低溫溫度計(jì)得到了發(fā)展，如低溫氣體溫度計(jì)、蒸汽壓溫度計(jì)、聲學(xué)溫度計(jì)、順磁鹽溫度計(jì)、量子溫度計(jì)、低溫 熱電阻 和低溫溫差電偶等。它們廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等部門。在一定的測(cè)溫范圍內(nèi)，溫度計(jì)也可測(cè)量物體內(nèi)部的溫度分布。 溫度計(jì)通過傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡，從而使溫度計(jì)的示值能直接表示被測(cè)對(duì)象的溫度。 IC 溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。 溫度傳感器是五花八門的各種傳感器中最為常用的一種，現(xiàn)代的溫度傳感器外形非常得小，這樣更加讓它廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的各個(gè)領(lǐng)域中，也為我們的生活提供了無數(shù)的便利和功能。由于熱電偶溫度傳感器的靈敏 度與材料的粗細(xì)無關(guān)，用非常細(xì)的材料也能夠做成溫度傳感器。對(duì)于大多數(shù)金屬材料支撐的熱電偶而言，這個(gè)數(shù)值大約在5～ 40微伏／ ℃ 之間。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度也各不相同。這種現(xiàn)象可以在很寬的溫度范 圍內(nèi)出現(xiàn)，如果精確測(cè)量這個(gè)電位差，再測(cè)出不加熱部位的環(huán)境溫度，就可以準(zhǔn)確知道加熱點(diǎn)的溫度。 兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，如在某點(diǎn)互相連接在一起，對(duì)這個(gè)連接點(diǎn)加熱，在它們不加熱的部位就會(huì)出現(xiàn)電位差。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下，本世紀(jì)相繼開發(fā)了半導(dǎo)體 熱電偶 傳感器、 PN 結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。溫度傳感器的市場(chǎng)份額大大超過了其他的傳感器。 溫度傳感器的分類及特點(diǎn) 溫度是一個(gè)基本的物理量，自然界中的一切過程無不與溫度密切相關(guān)。 濕球溫度（ Tw） ： 通風(fēng)干濕表中，由于蒸發(fā)潛熱，濕球的溫度就會(huì)比環(huán)境溫度低，由此換算需相對(duì)濕度。 焓（ H） ： 是指濕空氣從一特定的溫度和濕度變狀態(tài)變化到另一種狀態(tài)所需要的能量，通常給出的是 0℃ 和 0%RH 的干燥氣體達(dá)到特定的溫度和濕度狀態(tài)時(shí)所需的能量。 水汽分壓（ E） ： 濕空氣中水汽所占的壓力。 混合比（ R） ： 指濕空氣中所含的水汽質(zhì)量與和它共存的干空 氣質(zhì)量的比值，單位為 g/kg。定義為濕空氣中的水汽質(zhì)量與濕空氣的總體積之比。在 0℃ 以下，霜點(diǎn)總是比露點(diǎn)高一點(diǎn)。露點(diǎn)溫度越低，濕空氣就越為干燥，結(jié)露的可能性就小。 溫度的相關(guān)概念 濕度概念 ： 糧倉(cāng)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8 相對(duì)濕度（ %RH） ： 給定的濕空氣中，水汽分壓與同一溫度（ T）和壓力（ P）下純水表面的飽和水汽壓之比，用百分?jǐn)?shù)表示。同時(shí)，也對(duì)產(chǎn)品提出新的要求，這給產(chǎn)品帶來了新的機(jī)遇，推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)不斷向新的高度發(fā)展。利用飽和鹽溶液作標(biāo)定，也可使用名牌產(chǎn)品作比對(duì)檢測(cè)，產(chǎn)品還應(yīng)進(jìn)行長(zhǎng)期使用過程中的長(zhǎng)期標(biāo)定才能較全面地判斷濕度傳感器的質(zhì)量。 (3) 對(duì)產(chǎn)品在高溫狀態(tài)和低溫狀態(tài)（根據(jù)說明書標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行測(cè)試，并恢復(fù)到正常狀態(tài)下檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)前的記錄作比較，考查產(chǎn)品的溫度適應(yīng)性，并觀察產(chǎn)品的一致性情況。若進(jìn)一步檢測(cè)，可在 24h 內(nèi)間隔一段時(shí)間記錄，一天內(nèi)一般都有高、中、低 3種濕度和溫度情況，可以較全面地 觀察產(chǎn)品的一致性和穩(wěn)定性，包括溫度補(bǔ)償特性。 對(duì)濕度傳感器性能作初步判斷的幾種方法 在濕度傳感器實(shí)際標(biāo)定困難的情況下，可以通過一些簡(jiǎn)便的方法進(jìn)行濕度傳感器性能判斷與檢查。 (5) 濕度校正 校正濕度要比校正溫度困難得多。必須是交流電供電。多數(shù)濕敏元件難以在 40℃以上正常工作。采用單片機(jī)軟件補(bǔ)償，或無溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葌鞲衅魇潜ＷC不了全溫范圍的精度的，濕度傳感器溫漂曲線的線性化直接影響到補(bǔ)償?shù)男Ч?，非線性的溫漂往往補(bǔ)償不出較好的效果，只有采用硬件溫度跟隨性補(bǔ)償才會(huì)獲得真實(shí)的補(bǔ)償效果。 (2) 濕度傳感器的溫度系數(shù) 濕敏元件除對(duì)環(huán)境濕度敏感外，對(duì)溫度亦十分敏感， 其溫度系數(shù)一般在~%RH/℃范圍內(nèi)，而且有的濕敏元件在不同的相對(duì)濕度下，其溫度系數(shù)又有差別。在實(shí)際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，使用時(shí)間一長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生老化，精度下降，濕度傳感器的精度水平要結(jié)合其長(zhǎng)期穩(wěn)定性去判斷，一般說來，長(zhǎng)期穩(wěn)定性和使用壽命是影響濕度傳感器質(zhì)量的頭等問題，年漂移量控制在 1%RH 水平的產(chǎn)品很少，一般都在177。 3%RH 的精度是比較困難的，通常產(chǎn)品資料中給出的特性是在常溫（ 20℃177。 5%RH，達(dá)不到這個(gè)水平很難作為計(jì)量器具使用，濕度傳感器要達(dá)到177。濕(1) 精度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性 濕度傳感器的精度應(yīng)達(dá)到177?？諝庵械乃羝接诟袧癫牧虾?，元件的阻抗、介質(zhì)常數(shù)發(fā)生很大的變化，從而制成濕敏元件。露點(diǎn)在 0℃以下結(jié)冰時(shí)即為霜點(diǎn)（ Frost Point）。 露點(diǎn) （ Dew Point） 溫度較高的氣體其所含水蒸氣也較多 ,將此氣冷卻后 ,其所含水蒸氣的量即使不發(fā)生變化 ,相對(duì)濕度增加 ,當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)相對(duì) rh達(dá)到 100%飽和 ,此時(shí) ,繼續(xù)進(jìn)行冷卻的話 ,其中一部分的水蒸氣將凝聚成露。此物理量亦隨著溫度 ,壓力的變 化 而變化 ,并且 ,0℃以下即使同一濕度 ,與水共存的飽和水蒸氣壓（ esw）和與冰共存的飽和水糧倉(cāng)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6 蒸氣壓（ esi）的值不同 ,通常所采用的是與水 共存的飽和水蒸氣壓（ esw）。 通常在工作和生活中我們使用的濕度即為相對(duì)濕度。表示∶ rh=e/es 100%。 D 為容積基準(zhǔn)。 ) 絕對(duì)濕度 （ Absolute humidity） 單位體積（ 1m3）的氣體中含有水蒸氣的質(zhì)量（ g）。濕度計(jì)測(cè)的歷史可以追溯到中國(guó)的天秤型 (公元前 179 年 )為最早的濕度計(jì)測(cè)。總言之，即氣體中 (通常為空氣中 )所含水蒸氣量 (水蒸氣壓 )。 5 第二章 糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí) 溫濕度檢測(cè)技術(shù) 溫濕度檢測(cè)技術(shù)： 溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于特定環(huán)境（或設(shè)備）溫度、濕度、信息的采集和顯示，并通過網(wǎng)絡(luò)將采集信息實(shí)時(shí)傳送到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)；系統(tǒng)能夠自動(dòng)監(jiān)測(cè)異常數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)發(fā)送報(bào)警信息；應(yīng)用場(chǎng)景： * 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境監(jiān)測(cè) * 糧倉(cāng)溫室度檢測(cè) * 設(shè)備（冰箱、冰柜、培養(yǎng)箱、烘烤箱等）溫度監(jiān)測(cè) * 樣品存儲(chǔ)環(huán)境 濕度的相關(guān)概念 濕度概念 ： 在計(jì)量法中規(guī)定 ,濕度定義為 “物象狀態(tài)的量”。 預(yù)期結(jié)果 根據(jù)設(shè)計(jì)方案及思路，預(yù)測(cè)出現(xiàn)的設(shè)計(jì)結(jié)果，當(dāng)系統(tǒng)完好的設(shè)計(jì)完后，連接所有的硬件設(shè)備，運(yùn)行相應(yīng)的軟件設(shè)備 放在某個(gè)采集點(diǎn)的溫濕度傳感器會(huì)感應(yīng)測(cè)出相應(yīng)的模擬溫濕度值，經(jīng)過放大器的放大再經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)化器，轉(zhuǎn)換成成單片機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，信號(hào)經(jīng)編譯連接傳到個(gè)軟件測(cè)試模塊就可以看到相應(yīng)的結(jié)果。 （二）系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)： ◆測(cè)控模塊：檢測(cè)各分機(jī)所在糧倉(cāng)的溫濕度數(shù)據(jù) ◆顯示模塊：溫度采用四位顯示，濕度也采用四位顯示，使測(cè)量結(jié)果更直觀，便于管理人員做出決策。另外，該器件價(jià)格比較低廉，也完全能滿足糧倉(cāng)內(nèi)糧食監(jiān)測(cè)的需要。ATC0809 是低價(jià)格 8 位逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器，它的特點(diǎn)是：可直接與微處理器相連，不需另加接口邏輯，具有鎖存控制的 8 路模擬開關(guān)，可以輸入 8 個(gè)模擬信號(hào)。在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，單片機(jī)的 P0 口用于 LED顯示， 控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的繼電器， 、 為獨(dú)立式鍵盤接口作為人工按鈕， P2 接溫濕度傳感器， P3 連接蜂鳴報(bào)警器和發(fā)光二極管等。通過對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的核心單片機(jī)部分的設(shè)計(jì)，達(dá)到優(yōu)化控制溫濕度的目標(biāo)。如此循環(huán)不斷，使溫濕度值與設(shè)定值保持一致。 本文的設(shè)計(jì)思路及預(yù)期結(jié)果 本文的設(shè)計(jì)思路 充分考慮氣候、環(huán)境因素對(duì)糧食的影響，并根據(jù)糧倉(cāng)內(nèi)糧食保持正常狀態(tài)所需的溫度和濕度設(shè)計(jì)出溫濕度參考值預(yù)先存儲(chǔ)于單片機(jī)中。 正目前 ,糧庫(kù)中的溫濕度檢測(cè) ,基本上是人工檢測(cè) ,勞動(dòng)強(qiáng)度大 ,繁瑣 ,由于檢測(cè)報(bào)警不及時(shí) ,造成庫(kù)儲(chǔ)糧食損失的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生 ,于是 ,設(shè)計(jì)并研制性能價(jià)格比較高的糧庫(kù)溫濕度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)迫在眉睫。國(guó)家為糧食儲(chǔ)藏每年支付很高的費(fèi)用，主要是因?yàn)楸O(jiān)測(cè)設(shè)備成本較高，管理方式不夠先進(jìn)， 于是溫濕度智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用也日益迫切。 每到糧食收獲季節(jié)各糧倉(cāng)的糧食收購(gòu)及糧情檢測(cè)工作壓力巨大，如何進(jìn)行糧食的現(xiàn)代化管理也是每一個(gè)儲(chǔ)庫(kù)點(diǎn)的重中之重， 若管理不當(dāng)，糧食發(fā)霉或生蟲會(huì)造成極大浪費(fèi)。溫度和濕度的檢測(cè)與控制對(duì)防止糧食霉變有著重要的意義，討論糧堆溫度和濕度變化的主要原因以及糧食倉(cāng)庫(kù)中溫度和濕度的允許變化范圍。國(guó)家為糧食儲(chǔ)藏每年支付很高的費(fèi)用，主要是因?yàn)楸O(jiān)測(cè)設(shè)備成本較高，管理方式不夠先進(jìn)。 DS1624 還增加了存儲(chǔ)功能，利用芯片內(nèi)部 256 字節(jié)的存儲(chǔ)器，可存儲(chǔ)用戶的短信息。 （ 3） 增加測(cè)試功能 新型智能 濕度 傳感器的測(cè)試功能也在不斷增強(qiáng) [5]。利用降低分辨力的方法可以提高測(cè)量速率，減小芯片 的功耗。1 ℃ 。2 ％ RH。 HIH－ 3610芯片上有一層起保護(hù)作用的亞硝酸鹽鈍化層，在安裝過程中不易損壞。 Honeywell 公司生產(chǎn)的 HIH－ 3610 型濕度傳感器，能在高溫，有化學(xué)液體或氣體的環(huán)境下正常工作，例如可以測(cè)量含有氨 、苯、甲醛等有害氣體的雞棚或豬舍中的相對(duì)濕度。該項(xiàng)技術(shù)亦稱 “ Sensmitter” ，它代表傳感器（ sensor）與變送器（ transmitter）的有機(jī)結(jié)合。例如，瑞士 Sensiron 公司采用 CMOSens（ CemoSens） 專利技術(shù)為高精度濕度傳感器系統(tǒng)設(shè)置精度。根據(jù)需要，通過鍵盤將信息輸入中央管理室，根據(jù)情況可隨時(shí)調(diào)節(jié)倉(cāng)庫(kù)溫度。終端控制設(shè)備向中央控制裝置輸送檢測(cè)信息，根據(jù)中央控制裝置的指令輸出控制信號(hào)，使電器機(jī)械設(shè)備執(zhí)行動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)糧食倉(cāng)庫(kù)的環(huán)境調(diào)節(jié)?？刂葡到y(tǒng)由中央控制裝置、終端控制設(shè)備、傳感器等組成。在專用品糧倉(cāng)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2