基于AT89C52的粮仓机械通风微电脑控制器的设计

维普资讯 http://www.cqvip.com 三璺　里兰　罗会铭’杨丽荣　Ｌｕｏ　Ｈｕｉｍｉｎｇ　Ｙａｎｇ　１　ｉｒｏｎｇ　皇　塑堂　３４１０００）　（１．江西理工大学南昌校区，江西南昌３３００１３；２．江两理工大学机电学院，江西赣州（ｉ．Ｎａｎｃｈａｎｇ　Ｃａｍｐｕｓ，Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｕｎｉ　ｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｎａｎｃｈａｎｇ　３３００１３；２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉ—　ｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｒ　ｃｉＳｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｇａｎｚｈｏｕ　３４１０００）　摘要：根据粮仓储粮通风的要求，设计了基于ＡＴ８９Ｃ５２单片机的粮仓通风徽电脑控制器。该控制器应用多个一线式温　度传感器ＤＳＩ８Ｂ２０检测粮仓内不同点的温度值及仓外温度，应用高分子材料ＣＨＲ—Ｏ１型湿度传感器检测仓内外的湿度。根　据检测的温度和湿度，按照通风条件来控制排风扇和鼓风机的启停，从而实现对粮仓通风的智能控制。　关键字：粮仓通风控制：ＡＴ８９Ｃ５２单片机：ＤＳｌ８Ｂ２０：湿度：温度　中图分类号：ＴＰ３３２．３　文献标识码：Ｂ　文章编号：ｌ　６７　ｌ一４７９２一（２００７）７—００３５—０３　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｍｉｃｒｏ－ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ｆｏｒ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｖｅｎｔｉ】ａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｇｒａｎａｒｙ　ｉｓ　ｄｃｓｉｇｎｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＡＴ８９Ｃ５２　ｍｉｃｒｏ－ｃｏｎｔｒｏｌ　ｌｅｒ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｔｅｃｔｓ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｇｒａｎａｒｙ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｍｕｌｔｉ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｃｎｓｏｒｓ　ｏｆ　ＤＳＩ８Ｂ２０　ａｎｄ　ｄｅｔｅｃｔｓ　ｔｈｅ　ｈｕｍｉ　ｄｉｔｙ　ｏｒ　ｔｈｅ　ｇｒａｎａｒｙ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｈｕｍｉｄｉｔｙ　ｓｅｎｓｏｒ　ｏｆ　ＣＨＲ－Ｏ１，ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｈｕｍｉｄｉｔｙ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｎｔｒｏｌｓ　ｔｈｅ　ｓｔａｒｔ　ａｎｄ　ｓｔｏｐ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆａｎｓ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅｂｙ　ｒｅａｌｉｚｅ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｌ１ｉｇｅｎｔ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｖｅｎｔｉ　ｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｇｒａｎａｒｙ．　Ｋｅｖｗｏｒｄｓ：Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｇｒａｎａｒｙ；ＡＴ８９Ｃ５２　Ｍｉｃｒｏ－Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ＤＳＩ８Ｂ２０；Ｈｕｍｉｄｉｔｙ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　０引言　③结束通风条件：Ｔ２－Ｔ１＜４。Ｃ，ＰＳＩ＞ＰＳ２；　④温度与湿度每３Ｏ分钟检测一次；　根据上述控制要求，设计了系统的结构框图如图一所　示。系统主要包括ＡＴ８９Ｃ５２单片机、温度检测、湿度检测、　按键输入及数码显示、鼓风机及排风扇控制、远程通信ＲＳ４８５　接口等几部分构成。　对于粮食仓储管理，粮食的温度和湿度是两个重要的控　制指标，而通风是保证水分及温度适宜、实现储粮安全最常　用的手段之一。通常鼓风设备的开启和关停由仓库管理人员　手工操作，造成工作人员工作强度大，特别是人工操作很难　捕捉通风的最佳时机，从而使得通风效率低，浪费电能。因　此，笔者研制了以ＡＴ８９Ｃ５２单片机为处理器的粮仓微电脑控　制器，本文将对该控制器的构成及软硬件设计进行介绍。　１　系统总体方案设计　系统的工作原理为：由于仓内不同深度处各点温度不同，　因此，通过多个传感器检测仓内的多点温度，取最大值或取　平均值作为仓内温度值；用一个温度传感器检测仓外温度。　仓内湿度主要是检测仓内大气的湿度，因此在仓内上空安装　一某粮仓通风控制的条件为：　①允许通风的温度条件：　Ｉ．启动通风的条件阈值：Ｔ２－ＴＩ＞８。Ｃ；　ＩＩ．通风进行时的条件阈值：Ｔ２＿Ｔ１＞４。Ｃ；　个湿度检测传感器；仓外湿度也是用一个湿度检测传感器　检测大气温度。单片机通过采集这些参数值后，根据通风条　件判断是否需要启停鼓风机或排风扇，并输　相应的控制信　Ｔ２一粮堆平均温度，Ｔ１—仓外大气温度。　②允许通风的湿度条件：ＰＳＩ＜ＰＳ２　号，控制信号通过固态继电器驱动鼓风机或排风扇工作。同　时，通风条件　ＩＩ的参数可以根据季节的不同及地域的不同通　过按键进行设定，增强了本系统的适应性。仓内外的温度和　ＰＳＩ一即时大气绝对湿度，ＰＳ２—仓内绝对湿度。　维普资讯 http://www.cqvip.com 湿度可通过数码管显示，同时设计了远程通信接口，将各控　制器的参数和工作状态传送到粮库的监控室进行统一监控。　应速度快、价格低廉的特点。实验表明，该湿度传感器的阻　抗值随湿度变化而变化，同时该阻抗值还和温度有关，且传　成默阳精旱阳　和　忡　基　ｌ仓一ｌ多辱根度检训｝．＿—＿．．　—一　－－－Ｉ　数码是示　Ｉ　…传统的湿度检　是把传感器随湿度变化的关系转化成电　于　压随湿度变化的关系，再经过Ａ／Ｄ转换送入单片机处理。然　器　而从阻抗转换到电压，义从电压经过数摸转换，势必造成测　的　革　——　Ｉ　仓夕卜很度检穗Ｉ｝＿＿棚９Ｃ５２　・—一＿｛　技铑设　ｌ　Ｉ仓＾谴度检穗Ｉ卜—一　片　帆　——敲风机投考Ｉ　Ｉ　＿．１辱风．离控考Ｉ　Ｉ　ｌ　仓夕卜谴度检训｝－．—一　—　ｌｌｓｄ８ｓ恿倍接０　最精度的降低，成本、体枞也市ｕ。匝增加，昕且传输　两远逊　粮　：．　讥？Ｈ钴　…～…、、．…．…………　饥　仓　图一系统结构框图　其【Ｉｌ，温度检测部分包括仓内多点温度的检测及仓外温　度检测，因此采用一线式温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０。湿度检测包　括仓内空气湿度和仓外空气湿度的检测，采用ｃＨＲ＿ｏ１型高分　子湿度传感器。按键输入用于设定一些参数及功能切换，数　码显示用于显示当前仓内外温度和湿度。远程通信ＲＳ４８５接　口主要用十将爱装十各个粮仓的控制器所检测的拭度和湿度　信号传送到控制室的上位机进行监控。　２系统硬件设计　２．１温度检测　本系统采用的温度传感器是ＤＡ１　ＬＡＳ公司生产的一线式３　引脚数字温度传感器Ｄ　Ｓ　１　８　Ｂ　２　０，温度测量范围为一　１００Ｃ　＋１２５０Ｃ，分辨率可达０．０６２５０Ｃ，被测温度用符号扩展　的１６位数字量方式串行输出，每个传感器内部在光刻ＲＯＭ上　储在了６４付的１Ｄ昌可作　侍戚　的士ｆｈ±ｌ　Ｉ天ＩＩ　．名个　Ｄｓ１８Ｂ２Ｏ可以并联到１根线上，ｃＰＵ只需一个端口就能读取多　个ＤＳ１８Ｂ２０的温度，连接电路简单，只需将数据线接到单片　机的一个Ｉ／Ｏ引脚即可，占用处理器端Ｉ：１少且节约大量的引　线。多个ＤＳ１８Ｂ２０温度传感器与单片机接１２１电路如图二所示。广　Ｐｏ－－￣　蓄一　　ｐ２｜　啦啦蝴一竺　一　“¨ｍ　ｎ　Ｌ，　Ｐ．尔羽Ｌ木　Ｕ　力垅，￣Ｃ１＇４ｊ　Ｌ腿『业Ｊ曼：殳＝　诫　化的关系转换成频率随湿度变化的关系。因为传感器阻抗呈　通　风　阻性和容性，则湿度传感器可等效为电阻电容元件混合的二　嗷　端网络，其等效电路如图三　所示的ｃｓ和Ｒｓ。因此，可用　电　瞄　一个５５５时基电路构成的振荡电路将湿度传感器的阻抗变化　腔　制　转换成频率的变化，其电路如图三所示。　器　ｖＥｃ　Ｒ１　的　］　计　ＲＥＳＥＴ　ＶＣＣ　ｃｓ　７　ＴＲＩＧ　ＤＩＳＣＨＧ　上　ＴＨＯＬＤ　Ｒ　几Ｒｓ　一　ＦＯｕ１　ＯＵＴ　ＣＶＯＬＴ　－』　Ｇ　ＮＤ　５５５　—　ｌ　ｃ　图三５５５时基电路构成的阻频转换电路　湿度传感器的电阻值Ｒｓ可按一Ｉ－Ｎ＃￣计算：　Ｆｏｕｔ＝ｌ／＇ｒ　Ｔ＝Ａ×ｉｎ【（Ｂ－０．６）／（Ｂ－Ｏ．３）Ｊ十Ｄ×ｉｎ［（２Ｖｃｃ－Ｂ）／（Ｖｃｃ－　酬Ａ＝Ｒ　Ｉ＋ＲｓＣｓＣ１／（Ｃｓ＋Ｃ１）；Ｂ＝ｏ．ｇｃ１／（Ｃｓ＋Ｃ１）；Ｄ＝ＲｓＣｓＣ１／　件计　薹　对应的湿度。为测量Ｆｏｕｒ，可将５５５电路的３脚和单片机定　维普资讯 http://www.cqvip.com ＋　，　初始化　＋　开定时－　ｌ１断　＇　Ｗｈｉｌｅ（１）　’　ｒ｝　止ＩＩ－ｊＩＩＪ＇￣Ｊｌ　／　Ｉ　，　调用温度采集予程序　●　调用湿度采集子程序　调用显示子程序　＋　断当前温度／湿度是　足　否满足通风条什７　．『　　＇　ｒ甭　控制鼓风机和　是　判断当前温度／湿度是　排风扇启动　否满足停止通风条件？　＋　控制鼓风机和排　风扇停止运行　　ｌ一＿　ｒ＇　ｌ　定时标志清ｏ　ｉ　图五主程序流程图　动鼓风机或排风扇这样高压、大功率的设备，因此采用固态　继电器进行驱动。根据鼓风机和排风扇的功率大小选取相应　驱动能力的固态继电器。单片机驱动鼓风机及排风扇电路如　图四所示。　图四单片机驱动鼓风机及排风扇电路　３系统软件设计　根据粮仓通风控制的要求，采用定时器加软件计数来实　现３０分钟的定时，当定时时间到，在定时，Ｉ１断服务程序小将　一定时标志置１。主程序　Ｉ，判断该定时标志是否为１，若为１，　则进行一次温度采集和湿度采集，同时将采集到的温度值和　湿度值显示。然后判断当前温度值和湿度值是否满足通风条　件，若满足，在控制ｕ输　低电平，使固态继电器接通，驱　动鼓风机或排风扇通风：若满足停止通风条件，则相应的在　控制口输　高电平，停止通风，最后将定时标志清零，以等　待一Ｆ次定时时间到　主程序流程图如图五所示。　系统软件设计采用Ｃ语言编程，通过软硬件联合调试，　较好地实现了要求的功能。　４结束语　该系统已经通过调试并成功应用于一巾央储备粮直属粮　库，实现了对粮仓通风管理的自动控制，能够实现有效通风。　参考文献　【１］刘桂雄，邝泳聪．基于测频测周方法集成的高分子　湿度仪【ＪＪ．华南理工大学学报，２００１，３．　【２】马云峰，陈子犬．数字温度传感器Ｄｓ１８Ｂ２０的原理与　应用【ＪＪ．电子元器件应用，２００２，１．　作者简介　罗会铭，男，江西南昌人，　副教授，主要研究方向为机　械设备与计算机应用；　杨丽荣，女，江西樟树人，　助教，主要研究方向为检测　与自动控制技术。