花椒烘干機(jī)的設(shè)計(jì)8

1、2015隴東學(xué)院第十六屆“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)科技作品花椒烘干機(jī)的設(shè)計(jì)2015年11月18日花椒烘干機(jī)的設(shè)計(jì)【摘要】:針對目前我國農(nóng)村花椒在成熟季節(jié)易受陰雨天氣影響而影響其質(zhì)量和產(chǎn)量這一問題，提出基于單片機(jī)的花椒烘干加工溫度自控系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)將對花椒溫度控制予以研究。在控制過程中主要應(yīng)用AT89S52、LED顯示器。而主要是通過DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集環(huán)境溫度，以單片機(jī)為核心控制部件，并通過LED顯示屏顯示實(shí)時溫度。軟件方面采用C語言來進(jìn)行程序設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使硬件在軟件的控制下協(xié)調(diào)運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)了對花椒烘干系統(tǒng)溫度的測量、顯示和報警功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠，能有效實(shí)現(xiàn)花椒加工

2、過程中溫度控制?！娟P(guān)鍵詞】單片機(jī)系統(tǒng)；傳感器；數(shù)據(jù)采集；溫度；顯示屏；1 引言 花椒，廣泛分布于我國北部至西南，并且在我國華北、華中、華南均有分布。四川 漢源花椒，古謂“貢椒”，自唐代元間就已被列為貢品，長達(dá)一千于年，史籍上多有記載。今日之川菜百味，更是以“麻”字當(dāng)頭，而正宗的川味，其椒必取自漢源，漢源花椒主要用于火鍋主料、燒菜、燉菜等佳肴制作。花椒果實(shí)不僅可以做成調(diào)味劑，還是一味藥用價值很好的中藥?；ń吩谥兴幹形兜缆詭晾?，但是是一種溫和性的中藥材，不僅能刺激味蕾增加進(jìn)食，而且可以溫暖身體，祛除寒氣和濕氣，還可以保護(hù)我們的胃和脾。然而在花椒成熟季節(jié)一旦遇到陰雨天氣或晾曬不均衡會導(dǎo)致花椒色澤變

3、暗沉，極大影響花椒的質(zhì)量，直接造成經(jīng)濟(jì)上的損失和浪費(fèi)，所以對于花椒烘干系統(tǒng)設(shè)計(jì)對于花椒的保產(chǎn)和量化生產(chǎn)顯得尤為重要。我國農(nóng)村對于花椒烘干加工采用人工控制，勞動強(qiáng)度大，經(jīng)濟(jì)效益不明顯！  二十一世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的信息化時代，電子技術(shù)、微型單片機(jī)技術(shù)得到了空前廣泛的應(yīng)用，隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中需要對各種參數(shù)進(jìn)行溫度測量控制。因此溫度一詞在生活生產(chǎn)中出現(xiàn)的頻率也日益增多，與之相對應(yīng)的，溫度控制也成了生產(chǎn)生活中頻繁使用的詞語，同時它們在各行各業(yè)中也發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用。而在花椒烘干加工過程中，溫度自動控制系統(tǒng)的建立可以避免在傳統(tǒng)花椒烘干生產(chǎn)中的一些外界因

4、素而引起的減產(chǎn)和浪費(fèi)，從而提高花椒的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動化與智能化的發(fā)展趨勢！ 在單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的關(guān)鍵是測量溫度、控制溫度與保持溫度，溫度的測量是工農(nóng)業(yè)對象中主要的被控參數(shù)之一。本設(shè)計(jì)選用AT89S52單片機(jī)作為主控制器件，釆用DS18B20作為測溫傳感器并通過CD1602并行傳送數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)溫度顯示。DS18B20可直接讀取被測溫度值，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，該器件的物理化學(xué)性能比較穩(wěn)定，線性度較好，在-55125最大線性偏差小于0.1。該器件也可直接向單片機(jī)傳輸數(shù)字信號，便于單片機(jī)的處理與控制。另外，該溫度器件還能直接采用測溫器件測量溫度，從而簡化了數(shù)據(jù)傳輸與處理過程。2 方案設(shè)計(jì)初始

5、化參數(shù)檢測參數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)？ 執(zhí)行結(jié)構(gòu)動作結(jié)束本設(shè)計(jì)所要研究的課題是花椒烘干加工溫度自動控制系統(tǒng)，主要介紹了對花椒烘干溫度的顯示、控制及報警設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時顯示與控制功能。對于花椒烘干溫度控制部分，采用DS18B20傳感器、AT89S52單片機(jī)及LED的硬件電路，已完成對花椒溫度的實(shí)時檢測與顯示。使用DS18B20傳感器與單片機(jī)連接，由軟件與硬件電路相配合，來實(shí)現(xiàn)對加熱電阻絲的實(shí)時控制與超出設(shè)定的上下溫度的報警系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的溫度控制部分，采用閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)，由監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)部溫度，采用中值濾波的方法，取一個值存入程序存取器內(nèi)部一個單元來作為最終檢測信號，并在液晶屏上顯示?？刂破鞑捎脝纹瑱C(jī)，使

6、用算法對檢測信號與設(shè)定的差值進(jìn)行調(diào)節(jié)，輸出控制信號給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，來調(diào)節(jié)加熱電阻的加熱功率，從而控制內(nèi)部溫度，它具有微型化，高性能，低功耗，抗干擾能力強(qiáng)與易配微處理器等的優(yōu)點(diǎn)，非常適合與構(gòu)成多點(diǎn)的溫度控制系統(tǒng)，可以直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號，以供微處理，而且每片傳感器都有唯一的產(chǎn)品號，可以一并存入其ROM中，在構(gòu)成大型溫度測控系統(tǒng)時，在單線上可掛接多個傳感器芯片。讀出或?qū)懭胄畔H需要一根口線，其溫度變換功率及其讀寫均來源于數(shù)據(jù)總線，該總線本身也可以向所接的DS18S20芯片供電，不需要額外電源。同時能提供九位溫度的讀數(shù)，無需外圍硬件即可構(gòu)成溫度檢測系統(tǒng)，本次主要實(shí)現(xiàn)溫度測試，溫度顯示與溫度的門限

7、設(shè)定，超過設(shè)定的門限值時自動啟動加熱裝置等功能。而且還要以單片機(jī)為控制主機(jī)，使溫度傳感器通過一根口線與單片機(jī)相連線，與溫度控制部分共同實(shí)現(xiàn)檢測與控制。電機(jī)驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的機(jī)電元件。步進(jìn)電動機(jī)的輸入量是脈沖序列，輸出量則為相應(yīng)的增量位移或步進(jìn)運(yùn)動。正常運(yùn)動情況下，它每轉(zhuǎn)一周具有固定的步數(shù)；做連續(xù)步進(jìn)運(yùn)動時，其旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率保持嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，不受電壓波動和負(fù)載變化的影響。由于步進(jìn)電動機(jī)能直接接受數(shù)字量的控制，所以特別適宜采用微機(jī)進(jìn)行控制。1.步進(jìn)電動機(jī)的種類目前常用的有三種步進(jìn)電動機(jī)：(1)反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)(VR)。反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成

8、本低，步距角??；但動態(tài)性能差。(2)永磁式步進(jìn)電動機(jī)(PM)。永磁式步進(jìn)電動機(jī)出力大，動態(tài)性能好；但步距角大。(3)混合式步進(jìn)電動機(jī)(HB)?；旌鲜讲竭M(jìn)電動機(jī)綜合了反應(yīng)式、永磁式步進(jìn)電動機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn)，它的步距角小，出力大，動態(tài)性能好，是目前性能最高的步進(jìn)電動機(jī)。它有時也稱作永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動機(jī)。2.步進(jìn)電動機(jī)的工作原理圖1 三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖圖1是最常見的三相反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)的剖面示意圖。電機(jī)的定子上有六個均布的磁極，其夾角是60º。各磁極上套有線圈，按圖1連成A、B、C三相繞組。轉(zhuǎn)子上均布40個小齒。所以每個齒的齒距為E=360º/40=9º，而

9、定子每個磁極的極弧上也有5個小齒，且定子和轉(zhuǎn)子的齒距和齒寬均相同。由于定子和轉(zhuǎn)子的小齒數(shù)目分別是30和40，其比值是一分?jǐn)?shù)，這就產(chǎn)生了所謂的齒錯位的情況。若以A相磁極小齒和轉(zhuǎn)子的小齒對齊，如圖1，那么B相和C相磁極的齒就會分別和轉(zhuǎn)子齒相錯三分之一的齒距，即3º。因此，B、C極下的磁阻比A磁極下的磁阻大。若給B相通電，B相繞組產(chǎn)生定子磁場，其磁力線穿越B相磁極，并力圖按磁阻最小的路徑閉合，這就使轉(zhuǎn)子受到反應(yīng)轉(zhuǎn)矩（磁阻轉(zhuǎn)矩）的作用而轉(zhuǎn)動，直到B磁極上的齒與轉(zhuǎn)子齒對齊，恰好轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過3º；此時A、C磁極下的齒又分別與轉(zhuǎn)子齒錯開三分之一齒距。接著停止對B相繞組通電，而改為C相繞組通電

10、，同理受反應(yīng)轉(zhuǎn)矩的作用，轉(zhuǎn)子按順時針方向再轉(zhuǎn)過3º。依次類推，當(dāng)三相繞組按ABCA順序循環(huán)通電時，轉(zhuǎn)子會按順時針方向，以每個通電脈沖轉(zhuǎn)動3º的規(guī)律步進(jìn)式轉(zhuǎn)動起來。若改變通電順序，按ACBA順序循環(huán)通電，則轉(zhuǎn)子就按逆時針方向以每個通電脈沖轉(zhuǎn)動3º的規(guī)律轉(zhuǎn)動。因?yàn)槊恳凰查g只有一相繞組通電，并且按三種通電狀態(tài)循環(huán)通電，故稱為單三拍運(yùn)行方式。單三拍運(yùn)行時的步矩角b為30º。三相步進(jìn)電動機(jī)還有兩種通電方式，它們分別是雙三拍運(yùn)行，即按ABBCCAAB順序循環(huán)通電的方式，以及單、雙六拍運(yùn)行，即按AABBBCCCAA順序循環(huán)通電的方式。六拍運(yùn)行時的步矩角將減小一半。反應(yīng)

11、式步進(jìn)電動機(jī)的步距角可按下式計(jì)算： b=360º/NEr (1)式中 Er轉(zhuǎn)子齒數(shù)； N運(yùn)行拍數(shù)，N=km，m為步進(jìn)電動機(jī)的繞組相數(shù)，k=1或2。3.步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動方法步進(jìn)電動機(jī)不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專用的步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動器，如圖2所示，它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動單元、保護(hù)單元等組成。圖中點(diǎn)劃線所包圍的二個單元可以用微機(jī)控制來實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動單元與步進(jìn)電動機(jī)直接耦合，也可理解成步進(jìn)電動機(jī)微機(jī)控制器的功率接口，這里予以簡單介紹。圖2 步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動控制器微處理器ADuC845ADuC845是ADI公司新推出的高性能采集與處理系統(tǒng)，它內(nèi)部集成有兩個高分辨率的-AD

12、C、10/8通道輸入多路復(fù)用器、一個8位MCU和程序/數(shù)據(jù)閃速/電擦除存儲器。同時可提供62k字節(jié)的閃速/電擦除程序存儲器，4k字節(jié)閃速/電擦除據(jù)存儲器和2304字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM.ADuC845可通過一個片內(nèi)鎖存環(huán)PLL產(chǎn)生一個12.58MHz的高頻時鐘，以使之運(yùn)行于32kHz外部晶振。該時鐘可通過一個從MCU核心時鐘工作頻率分離的可編程時鐘發(fā)送。片內(nèi)微控制器是一個優(yōu)化的單指令周期8052閃存MCU。該MCU在保持與8051指令系統(tǒng)兼容的同時，具有12.58MIPS的性能。該芯片的兩個獨(dú)立的ADC（主ADC和輔助ADC）由一個輸入多路復(fù)用器，一個溫度傳感器和一個可直接測量低幅度信號的可編程增益

13、放大器PGA組成。主、輔ADC都采用高頻“斬波”技術(shù)來提供優(yōu)良的直流（DC）失調(diào)和失調(diào)漂移指標(biāo)，因而非常適合用于低溫漂且對噪聲抑制和抗電磁干擾能力要求較高的應(yīng)用場合。ADuC845具有串行下載和調(diào)度模式，可通過EA引腳提供引腳競爭模式，同時支持Quick Start開發(fā)系統(tǒng)和低成本的軟件和硬件工具。該芯片具有52引腳塑料四方扁平封裝（MQFP）和56引腳芯片級封裝（CSP）。ADuC845是高度集成的24位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該芯片主要由兩個多通道且皆可達(dá)到24位分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器、雙D/A轉(zhuǎn)換器以及一個8位可編程微控制器組成，其內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)如圖2所法。此外，ADuC845還內(nèi)嵌一個單指令周期的8

14、052閃存MCU，其片內(nèi)獨(dú)立的數(shù)據(jù)閃存可提供更加安全的非易失性讀寫功能。【參考文獻(xiàn)】徐小東;崔政偉;農(nóng)產(chǎn)品和食品干燥技術(shù)及設(shè)備的現(xiàn)狀和發(fā)展J;農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報;2005年12期 2 彭桂蘭,吳文福,陳曉光,王治剛;蘿卜絲薄層干燥試驗(yàn)及其數(shù)學(xué)模型的建立J;農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報;2005年03期 3 陳燕,陳羽白;荔枝的微波干燥特性及其對品質(zhì)的影響研究J;農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2004年04期 4 朱德泉;王繼先;朱德文;玉米微波干燥特性及其對品質(zhì)的影響J;農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報;2006年02期 朱德泉,周杰敏,王繼先,朱德文;玉米微波干燥特性及工藝參數(shù)的研究J;包裝與食品機(jī)械;2005年03期 朱德泉;周杰敏;王繼先;朱德文;夏萍;小麥微波干燥特性及工藝優(yōu)化研究J;包裝與食品機(jī)械;2006年01期 羅樹燦;李遠(yuǎn)志;彭偉睿;梁榮超;熱