糧倉(cāng)測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc

本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）糧倉(cāng)測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：所在院（系）：機(jī)電學(xué)院所學(xué)專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化導(dǎo)師姓名：完成時(shí)間：11緒論.21.1本課題研究背景.21.2研究的目的及意義.41.3主要研究工作內(nèi)容.42系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì).52.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求.52.2總體設(shè)計(jì)方案.52.2.1系統(tǒng)的構(gòu)成及功能.62.2.2系統(tǒng)的工作原理.73系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì).83.1溫度傳感器的選擇.83.1.1溫度傳感器的發(fā)展.83.1.2熱敏電阻的特性.93.2測(cè)量模塊的設(shè)計(jì).113.2.1測(cè)量模塊的組成.113.2.2數(shù)據(jù)采集.123.2.3模擬基準(zhǔn)回路設(shè)計(jì).123.2.4信號(hào)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì).133.3動(dòng)態(tài)顯示,時(shí)鐘日歷的設(shè)計(jì).133.3.1鍵盤/顯示器的接口的實(shí)現(xiàn).133.3.2時(shí)鐘日歷接口的實(shí)現(xiàn).143.4IC接口電路的設(shè)計(jì).193.4.1SLE4442芯片特點(diǎn).193.4.2IC卡與單片機(jī)的接口電路.204結(jié)束語(yǔ).22致謝.錯(cuò)誤!未定義書簽。參考文獻(xiàn).2521緒論1.1本課題研究背景糧食是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重要戰(zhàn)略物資，吃飯始終是人類賴以生存和社會(huì)穩(wěn)定的頭等大事，糧食的儲(chǔ)存和保管工作國(guó)家和各級(jí)政府都十分重視。糧食溫度是能否保證糧食安全存儲(chǔ)的重要指標(biāo)之一，國(guó)內(nèi)外在該領(lǐng)域研究都投入了巨大的人力物力。國(guó)際上以美國(guó)加拿大為代表的產(chǎn)糧大國(guó)的糧食溫度監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了成熟的地步，高科技數(shù)字式溫度產(chǎn)感器廣泛應(yīng)用于糧食溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該傳感器采用了半導(dǎo)體集成電路譽(yù)為控制器的最新技術(shù)，在一個(gè)管芯上集成了半導(dǎo)體溫度測(cè)量芯片，數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換芯片，計(jì)算機(jī)接口芯片，存儲(chǔ)器芯片等多個(gè)功能模塊。除了完成溫度檢測(cè)功能外，一些數(shù)字溫度傳感器還可以同時(shí)完成預(yù)知溫度范圍報(bào)警，多路A/D轉(zhuǎn)換，溫度補(bǔ)償?shù)裙δ?。由于?shù)字溫度傳感器直接輸出數(shù)字量從而解決了溫度信號(hào)的長(zhǎng)距離傳輸問(wèn)題及傳輸過(guò)程中因干擾和衰減導(dǎo)致的精度降低問(wèn)題。由AnalogDevice公司生產(chǎn)的AD7418數(shù)字式溫度傳感器，集成了A/D轉(zhuǎn)換器，參考電源，采樣保持器，多路開(kāi)關(guān)及溫度監(jiān)控報(bào)警電路。溫度敏感器件采用帶隙式半導(dǎo)體溫度傳感器（BandgapTemperatureSensor）,具有較好的穩(wěn)定性和精度。該器件可以在片內(nèi)將溫度傳感器的模擬量通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。片內(nèi)具有可預(yù)置的溫度報(bào)警寄存器，可以通過(guò)外部程序控制來(lái)設(shè)定報(bào)警的上限溫度和下限溫度，當(dāng)傳感器溫度超出該溫度范圍時(shí)，OTI引腳輸出報(bào)警信號(hào)通知控制系統(tǒng)或直接用于控制。NationalSemiconducor公司生產(chǎn)的LM74數(shù)字式溫度傳感器，集成了帶隙式溫度傳感器，Delta-Sigma型數(shù)模轉(zhuǎn)換器，并具有SPI/Microwrite兼容總線接口。在傳感器通電工作后，自動(dòng)按一定速率對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，并在片內(nèi)寄存器中存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換的溫度值，可以在任意時(shí)刻讀出傳感器的溫度值。LM74具有休眠模式，在休眠時(shí)消耗的電流不超過(guò)10uA，功率消耗低。LM74的數(shù)模轉(zhuǎn)換器為12位外加符號(hào)位，因此在其有效工作范圍內(nèi)可以達(dá)到0.0625的分辨率。由于采用了SPI/microwrite兼容總線接口，可以將多個(gè)傳感器掛接在總線上，通過(guò)片選信號(hào)對(duì)特定器件進(jìn)行讀寫操作。由美國(guó)DallasSemiconductor公司推出的單線數(shù)字化測(cè)溫集成電路數(shù)字溫度傳感器DS1820，采用單線接口式，可通過(guò)數(shù)據(jù)線直接供電，具有超低功耗工作方式，測(cè)溫范圍-55-125，溫度轉(zhuǎn)換值以九位數(shù)字方式串行輸出。微控制器與DS1820僅需一條線，每一DS1820在出廠時(shí)已給出了唯一序號(hào)，因此，在同一條單總線上可掛接任意多個(gè)DS1820.DS1820的序號(hào)值存放在內(nèi)部ROM中。傳感器內(nèi)部還有兩個(gè)八位的用于存放溫度數(shù)據(jù)的RAM，1號(hào)存放溫度數(shù)據(jù)的正負(fù)符3號(hào)，0號(hào)存放溫度值的補(bǔ)碼，采用塑封的DS1820易于封裝在測(cè)溫電纜中加拿大OPI公司的“糧食倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)”是世界上有名的糧食倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)。在我國(guó)的世行貸款糧庫(kù)建設(shè)項(xiàng)目中大型糧食的中轉(zhuǎn)庫(kù)項(xiàng)目中的糧溫檢測(cè)系統(tǒng)采用的就是OPI公司的產(chǎn)品。該系統(tǒng)分為硬件和軟件兩部分，硬件部分主要由數(shù)字式溫度傳感器，測(cè)溫電纜，測(cè)控單元，計(jì)算機(jī)四部分組成。軟件部分是由集糧倉(cāng)檢測(cè)，報(bào)警和主動(dòng)控制為一體的OPIGIMAC軟件。該系統(tǒng)使用的數(shù)字式傳感器是OPI公司自行設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，測(cè)溫電纜集通訊與承重功能于一體，外表采用高密度聚乙烯材料經(jīng)特殊工藝壓制而成，截面為橢圓形設(shè)計(jì)，截面積小，受力合理。電纜連接采用可插拔式，連接方便。纜芯可更換，便于維修。其“專家管理系統(tǒng)”不僅能隨時(shí)對(duì)糧食的溫度加以監(jiān)控，而且還能對(duì)外界環(huán)境溫度和相對(duì)濕度進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)合當(dāng)?shù)貧v史氣候條件，選擇最佳時(shí)間控制通風(fēng)機(jī)和其他設(shè)備，主動(dòng)調(diào)節(jié)糧食溫度和濕度，以最小的能耗使糧食得以保存。糧食儲(chǔ)存和保管過(guò)程中溫度對(duì)糧食有直接影響，稍有疏忽，溫度過(guò)高，就會(huì)造成糧食發(fā)燒，給國(guó)家和人民造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。我國(guó)有13億人口，九億多農(nóng)民，保持糧食生產(chǎn)和流通的穩(wěn)定至關(guān)重要。國(guó)內(nèi)最早采用的是溫度計(jì)探測(cè)法，它是將溫度計(jì)放在特制的插桿中，將插桿插在糧堆的多個(gè)測(cè)溫點(diǎn)上，保管人員定期將插桿拔出讀數(shù)，確定糧溫高低決定是否倒糧。實(shí)踐證明，這種方法對(duì)安全儲(chǔ)糧有一定作用，但由于溫度計(jì)本身存在誤差和人為因素，不僅測(cè)量速度慢精度低，人員勞動(dòng)強(qiáng)度非常大，而且容易造成抽樣不徹底，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)局部糧溫過(guò)高，致使部分糧食發(fā)霉變質(zhì)，繼而引起大范圍的壞糧情況，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。溫度傳感器測(cè)量法應(yīng)用在糧溫檢測(cè)系統(tǒng)中初期是以熱電阻作為溫度傳感器件，利用電橋測(cè)量熱電阻由于溫度變化而產(chǎn)生的電壓變化，通過(guò)毫伏表讀數(shù)從而測(cè)得溫度值，為糧食存儲(chǔ)提供依據(jù)。雖然這種測(cè)量方法精度有所提高，但仍需個(gè)人工一點(diǎn)點(diǎn)地測(cè)量，效率低。隨著電子器件制造技術(shù)的不斷發(fā)展，有采樣器，測(cè)溫傳感器，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，報(bào)警器電源等幾大部分組成的糧溫檢測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生了，它能集中對(duì)糧庫(kù)各倉(cāng)的每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的糧溫進(jìn)行巡回檢測(cè)，與以往相比，其檢測(cè)速度和精度都有很大提高，并且大大減輕了保管員的勞動(dòng)強(qiáng)度，但由于電阻傳感器的靈敏度較低，致使糧溫檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量精度，系統(tǒng)可靠性性能還不夠理想。1990-1994年間，糧溫檢測(cè)系統(tǒng)又有了很大改善和提高，系統(tǒng)在布線上采用了矩陣式布