糧倉測溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc

本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）糧倉測溫系統(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測量模塊的設(shè)計(jì).113.2.1測量模塊的組成.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.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)存和保管工作國家和各級政府都十分重視。糧食溫度是能否保證糧食安全存儲(chǔ)的重要指標(biāo)之一，國內(nèi)外在該領(lǐng)域研究都投入了巨大的人力物力。國際上以美國加拿大為代表的產(chǎn)糧大國的糧食溫度監(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)體溫度測量芯片，數(shù)據(jù)信號轉(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堋Ｓ捎跀?shù)字溫度傳感器直接輸出數(shù)字量從而解決了溫度信號的長距離傳輸問題及傳輸過程中因干擾和衰減導(dǎo)致的精度降低問題。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，可以通過外部程序控制來設(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)按一定速率對溫度進(jìn)行檢測，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10uA，功率消耗低。LM74的數(shù)模轉(zhuǎn)換器為12位外加符號位，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，通過片選信號對特定器件進(jìn)行讀寫操作。由美國DallasSemiconductor公司推出的單線數(shù)字化測溫集成電路數(shù)字溫度傳感器DS1820，采用單線接口式，可通過數(shù)據(jù)線直接供電，具有超低功耗工作方式，測溫范圍-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，因此，在同一條單總線上可掛接任意多個(gè)DS1820.DS1820的序號值存放在內(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號存放溫度數(shù)據(jù)的正負(fù)符3號，0號存放溫度值的補(bǔ)碼，采用塑封的DS1820易于封裝在測溫電纜中加拿大OPI公司的“糧食倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)”是世界上有名的糧食倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)。在我國的世行貸款糧庫建設(shè)項(xiàng)目中大型糧食的中轉(zhuǎn)庫項(xiàng)目中的糧溫檢測系統(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，測溫電纜，測控單元，計(jì)算機(jī)四部分組成。軟件部分是由集糧倉檢測，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)對糧食的溫度加以監(jiān)控，而且還能對外界環(huán)境溫度和相對濕度進(jìn)行檢測，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)存和保管過程中溫度對糧食有直接影響，稍有疏忽，溫度過高，就會(huì)造成糧食發(fā)燒，給國家和人民造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。我國有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。國內(nèi)最早采用的是溫度計(jì)探測法，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。溫度傳感器測量法應(yīng)用在糧溫檢測系統(tǒng)中初期是以熱電阻作為溫度傳感器件，利用電橋測量熱電阻由于溫度變化而產(chǎn)生的電壓變化，通過毫伏表讀數(shù)從而測得溫度值，為糧食存儲(chǔ)提供依據(jù)。雖然這種測量方法精度有所提高，但仍需個(gè)人工一點(diǎn)點(diǎn)地測量，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系統(tǒng)產(chǎn)生了，它能集中對糧庫各倉的每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的糧溫進(jìn)行巡回檢測，與以往相比，其檢測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，致使糧溫檢測系統(tǒng)測量精度，系統(tǒng)可靠性性能還不夠理想。1990-1994年間，糧溫檢測系統(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