【正文】 儲備工作，對促進(jìn)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展 和社會安定，具有重 大 的意義。按人均每年 250kg 口糧計算，相當(dāng)于 億人一年的口糧 (世界日前有 8 億人處于饑餓或半饑餓狀態(tài) )；我國糧食總產(chǎn)量 5億噸，按這個百分比計算，霉?fàn)€糧食為 750萬噸，如果不霉?fàn)€，可解決 3000 萬人一年的口糧。這三個趨勢必然導(dǎo)致糧 食危機(jī)，必然會提出怎么養(yǎng)活 100 億人口的問題。主要存在問題有如何隨時掌握每個倉內(nèi)糧食的質(zhì)量變化情況，保證入庫的糧食在較長時間的保存期內(nèi)不變質(zhì)。在這樣一種大形勢下，國家投資興建了大型現(xiàn)代化糧庫，最 大 糧庫方圓幾公里，倉庫房數(shù)為數(shù)十個。而提高糧食總產(chǎn)量的空間已很小，還有我國到 2040 年人口將達(dá)到 億，根據(jù)我國現(xiàn)有的光、熱、水、土和氣候資源，中國科學(xué)院在《我國土地的人口承載能力研究》中指出：我國糧食最大可能生產(chǎn)能力為 億噸，按聯(lián)合國確定的最低標(biāo)準(zhǔn)人均 500kg 計， 億人口是我國國土的人口承載能力的極限。長期以來由于種種原因，忽視了農(nóng)戶糧食儲藏技術(shù)的研究與推廣，農(nóng)戶糧食的儲藏技術(shù)非常落后，給國家和人民造成了巨大的損失。中央糧食儲備有較為完善的倉儲設(shè)施和技術(shù)保障，在保證國家糧食安全方面發(fā)揮著重要作用。近年來，隨著農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)而穩(wěn)定地增產(chǎn)，農(nóng)戶生產(chǎn)糧食數(shù)量也日益增多，絕大部分農(nóng)民不僅解決了溫飽問題，而且有了更多的糧食。給出了一套合理的基于單片機(jī)的 糧倉溫度監(jiān)控系統(tǒng)的 軟硬件解決方案。. 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目： 單片機(jī)控制的糧倉溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 論文完成時間： 年 月 日 摘要 本課題設(shè)計的是一套基于單片機(jī)控制的糧倉溫度監(jiān)控系統(tǒng)，主要是對糧倉的溫度監(jiān)控，以保證儲糧的安全。 系統(tǒng) 以單片機(jī) AT89C51為核心，從 DS18B20 溫度檢測的數(shù)據(jù)采集、設(shè)定值調(diào)整、 LED 數(shù)碼管顯示電路、報警及輸出控制 通風(fēng)機(jī) 等幾個方面出發(fā)，詳細(xì)研究和設(shè)計了 基于單片機(jī)的糧倉溫度監(jiān)控 的各個部分內(nèi)容，設(shè)計了單片機(jī)及其外圍電路，并結(jié)合一套經(jīng)典的程序算法。 關(guān)鍵字 ： 溫度檢測 DS18B20 單片機(jī) 溫度控制 目錄 摘要 ............................................ 3 目錄 ............................................ 4 1 引言 .......................................... 6 研究的背景與意義 ......................... 6 國內(nèi)外糧倉技術(shù)現(xiàn)狀 ........................ 9 糧倉測控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 .................... 11 本文的主要工作 ........................... 12 2 系統(tǒng)的總體設(shè)計 ................................ 13 3 系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計與實(shí)現(xiàn) ...................... 14 單片機(jī)介紹 ............................... 14 單片機(jī)概述 ........................... 14 單片機(jī)編程語言介紹 ................... 17 系統(tǒng)選擇 ............................ 19 AT89C51 引腳功能介紹 .................. 21 溫度傳感器 DS18B20 ........................ 24 溫度傳感器分類 ....................... 24 DS18B20 簡介 ......................... 27 DS18B20 的硬件連接 ................... 29 4 溫度監(jiān)控器的系統(tǒng)設(shè)計 .......................... 31 ................................. 31 溫度檢測部分 ......................... 31 LED 數(shù)碼管顯示電路 ................... 32 報警及控制輸出部分 ................... 33 單片機(jī)最小系統(tǒng) ....................... 34 按鍵電路設(shè)計 ......................... 38 軟件系統(tǒng)設(shè)計 ............................. 40 系統(tǒng)程序流程圖 ....................... 40 單片機(jī)軟件開發(fā)語言 ................... 42 DS18B20 驅(qū)動程序 ..................... 42 5 結(jié)論與展望 ................................... 50 結(jié)論 ..................................... 50 展望 ..................................... 50 參考文獻(xiàn) ....................................... 521 引言 研究的背景與意義 農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，糧食是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。糧食年產(chǎn)量和常年儲存量均居世界首位。但是，我國還有一半以上的糧食儲存在農(nóng)民手中，這些糧食的儲藏安全是國家糧食安全的重要組成部分。 與 此同時糧食產(chǎn)量增長所依賴的資源正在告急，如耕地面積進(jìn)一步減少，水土流失日益嚴(yán)重，生態(tài)平衡遭到破壞，人口仍在增長的狀況。這就迫使我們必須將糧食產(chǎn)后的損失降低到最低限度，減少糧食的儲藏?fù)p失無疑是利國利民的好事，是保證國家糧食安全的 大事。由于大型糧庫中糧倉的容量和糧庫的規(guī)模都是前所未有的，這些因素對原有小糧庫的正常運(yùn)行帶來了一些新問題。 21 世紀(jì)，人類社會發(fā)展有三個不可能逆轉(zhuǎn)的趨勢：第一是人口的增長，現(xiàn)今世界人口己突破 60 億， 2050 年可能達(dá)到 100 億；第二是耕地逐年減少，人均占有耕地將會更少；第三是人類對社會物質(zhì)生活的需求越來越高。據(jù)聯(lián)合國世界糧農(nóng)組織統(tǒng)計，每年糧食因儲存不善造成霉?fàn)€損失占世界糧食總產(chǎn)量 20 億噸的 %，可達(dá) 3000 萬噸。因此，人類必須千方百計地杜絕糧食的任何損失浪費(fèi)，決不允許糧食在儲存期間出現(xiàn)象現(xiàn)在這樣的每年霉?fàn)€ 3000 萬噸的嚴(yán)重?fù)p失。 糧倉測控系統(tǒng)包括：糧食檢測、分析與通風(fēng)控制?！凹Z食情況分析”就像保管人員的“大腦”，對通過“眼睛”和“鼻子”觀察到各種糧情及變化情況，并根據(jù)糧食儲藏技術(shù)的特點(diǎn)和糧食儲藏的各種環(huán)境條件進(jìn)行綜合分析與判斷，給出相應(yīng)的結(jié)論及處理建議 ； “通風(fēng)控制”就像保管 人員的“手”和“足”，根據(jù)“大腦”的結(jié)論和處理建議來采取相應(yīng)的處理措施，以確保糧 食處在適宜的儲藏狀態(tài)，保證糧食儲藏的安全。糧情檢測系統(tǒng)是通過電源電纜、通訊電纜將計算機(jī)、檢測主機(jī)、檢測分機(jī)、分線器和測溫電纜等連結(jié)起來構(gòu)成的系統(tǒng)。建立糧食監(jiān)測產(chǎn)品技術(shù)應(yīng)用新體系，應(yīng)本著一切從國情出發(fā)， 從實(shí)際需要出發(fā)，從日前國內(nèi)的技術(shù)水平出發(fā)，面向遍布全國各產(chǎn)區(qū)和銷區(qū)糧庫的不同倉房類型和功能的糧情檢測成套系列化產(chǎn)品，經(jīng)濟(jì)實(shí)用地滿足糧食儲藏的不同需求。 國內(nèi)外糧倉技術(shù)現(xiàn)狀 糧倉測控技術(shù)的研究始于 20世紀(jì) 70年代，它是科學(xué)保糧的重要技術(shù)之一。但國家的糧食儲備狀況自建國以來卻沒有得到明顯改善，全國 80%左右的糧食仍采用原始的存儲方式。但此工作靠人工一點(diǎn)一點(diǎn)測量，效率低，準(zhǔn)確性差。 在儲藏過程中，糧食受溫度、濕度及其它因素的影響，可能出現(xiàn)發(fā)熱、霉變、蟲害等情況。 法國儲糧專家 ， 來控制溫度。研究表明，在低溫氣候下，從夏季到秋季經(jīng) 2~3次通風(fēng)每次要持續(xù) 幾 個晚上，每天 4— 10小時，可將溫度從 300C降到 SC在英國氣候條件 下 )，在冬 天 糧溫可保持不變，并在 春 天有所上升，經(jīng)過一年的實(shí)踐表明 ： 不僅衛(wèi)生狀況良好，而且糧食的品質(zhì)沒有變化 ； 澳人利亞 Gib等專家最近研究了一種以PC機(jī)為基礎(chǔ)的可 遙控和監(jiān)側(cè)通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)控制器，該控制器包括一臺 PC機(jī)和相關(guān)的軟件、氣象預(yù)報臺和糧堆中的靈敏元件。目前，他們正進(jìn)一完善該通風(fēng)控制系統(tǒng)并建立通風(fēng)過程中熱量和物質(zhì)水分轉(zhuǎn)換的數(shù)學(xué)模型： 1987年我國吳子丹等報道了儲糧機(jī)械通風(fēng)的計算機(jī)控制系統(tǒng)，根據(jù)在倉房內(nèi)通風(fēng)試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，建立一個數(shù)學(xué)模型表示糧食平衡水分的關(guān)系。 現(xiàn)在國內(nèi)己有數(shù)十家企業(yè)生產(chǎn)糧情檢測系統(tǒng)產(chǎn)品，品種繁多，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各異，但其基本功能無外乎糧倉內(nèi)外溫濕度檢測、糧食內(nèi)部溫度檢測及分析、通風(fēng)機(jī)械的控制等幾 項(xiàng)。 （ 1）分布式 目前工業(yè)控制的發(fā)展我們可以分為五個階段： 人工控制階段、以模擬表為主的控制階段、 計算機(jī)參與的控制階段、分散控制 DCS(Distributed Control system)階段、現(xiàn)場總線控制 FCS(Field Bus Control System)階段。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用使得信息的交換 速度、范圍、信息量得到了極大的提高。我們可以利用遠(yuǎn)在千里之外的專家，來解決現(xiàn)場問題，它改變了傳統(tǒng)的信息傳播方式，對人類的生活方式造成了重大影響。目前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模糊推理等人 工 智能技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中得到重視并逐步發(fā)展。 本文的主要工作 基于對糧倉溫度控制系統(tǒng)的研究，本文的主要內(nèi)容有一下幾個方面： （ 1）收集資料，了解更多關(guān)于糧食儲藏、糧倉環(huán)境因子情況，掌握目前國內(nèi)外 糧倉溫度 監(jiān)控系統(tǒng)的研究狀況，分析其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)； （ 2）設(shè)計糧倉溫度監(jiān)控系統(tǒng)的整體組成方案； （ 3）設(shè)計溫度傳感器的檢測電路及各部分組成電路，完成糧倉溫度監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計； （ 4）利用 C語言對系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計。需要系統(tǒng)包括單片機(jī)最小系統(tǒng)電路和按鍵電路、 LED 顯示電路、溫度檢測部分、報警和控制輸出等主要部分，系統(tǒng)總體設(shè)計 框圖 如下圖所示 ： 圖 系統(tǒng)整體設(shè)計框圖 單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，并且在很多電子產(chǎn)品中也將其用到溫度檢測和溫度控制。 單片機(jī) DS18B20 溫度檢測 部分 按鍵 電路 LED 數(shù)碼管顯示 報警和 輸出控制部分 3 系統(tǒng)的硬件 部分設(shè)計與實(shí)現(xiàn) 單 片機(jī) 介紹 片機(jī)概述 單片 微機(jī) （ SingleChip Microputer） 簡稱單 片機(jī)，通常 統(tǒng)稱 微控制器 （ MicroController 簡寫 μC ） 或微型 處理部件 （ Micro Controller Unit 簡寫 MCU） 。二十世 紀(jì) ，微 電 子、IC 集成 電 路行 業(yè)發(fā) 展迅速，其中 單 片機(jī)行 業(yè)的發(fā) 展最引人注目。 從 INTEL公 司于 1971年生 產(chǎn)第一 顆單 片機(jī) Intel4004開始 ， 開創(chuàng) 了 電 子 應(yīng) 用的“智能化”新 時 代。例如， MCS51 系列 單 片機(jī)已有十多年的生命期，如今仍保持 著 上升的 態(tài)勢 就充分 證 明了 這 一 點(diǎn) 。另一種是采用和 PC 機(jī)的 馮 .諾 依曼（ Von Neumann） 類 似的原理， 對 程序和 數(shù) 據(jù)存 儲 器不作 邏輯 上的 區(qū) 分，用 來 存放用 戶 程序，可分 為 EPROM、 OTP、 ROM和 FLASH等 類 。具有 ROM型（掩膜型） 內(nèi) 存的 單 片機(jī)價格最低，它適用于大批量生 產(chǎn)。 OTP 型（一次可 編程） 單 片機(jī) 介于 EPROM和 ROM 型 單 片機(jī) 之間 ，它 允許 用 戶 自己 對 其 編 程，但只能 寫 入一次。 Flash型（ 閃 速型） 單 片機(jī) 允許 用 戶使 用編 程工具或 在線 快速修改程序 代碼 ，且可反復(fù)使用，故一推出就受到 廣 大用 戶 的 歡 迎。 隨 機(jī) 內(nèi) 存 （ RAM） ：用 來 存放程序 運(yùn) 行 時 的工作 變 量和 數(shù) 據(jù)，由于 RAM 的制作 工藝 復(fù) 雜， 價格比 ROM 高得多，所以 單 片機(jī)的 內(nèi) 部 RAM 非常 寶貴， 通常 僅 有幾十到幾百 個 字 節(jié) 。最近出 現(xiàn)了 EEPROM或 FLASH型的 數(shù) 據(jù)存 儲器，方便用 戶 存放不 經(jīng) 常改 變 的 數(shù) 據(jù)及其它重要信息。 處 理器（ CPU） 是 單 片機(jī)的核心 單 元，通常由算 術(shù)邏輯運(yùn) 算部件 ALU 和控制部件構(gòu)成。 并行 輸 入 /輸 出 （ I/O） 口：通常 為獨(dú)立的 雙向 口，任何口既可以用作 輸 入方式，又可以作 輸 出方式，通 過軟 件 編 程 來設(shè) 定。 I/O是單 片機(jī)的重要 資 源，也是衡量 單 片機(jī)功能的重要指 針 之一。串行通信有同步和異步之分， 這 可以用硬件或通用串行收 發(fā) 器 件來實(shí)現(xiàn) 。 時 器 /計數(shù)器（ T/C）