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粮仓测温系统的设计毕业论文.doc

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粮仓测温系统的设计毕业论文.doc

本科毕业论文(设计)粮仓测温系统的设计学生姓名所在院(系)机电学院所学专业机械设计制造及其自动化导师姓名完成时间11绪论..............................................................21.1本课题研究背景................................................21.2研究的目的及意义..............................................41.3主要研究工作内容..............................................42系统总体方案设计..................................................52.1系统设计要求..................................................52.2总体设计方案..................................................52.2.1系统的构成及功能...........................................62.2.2系统的工作原理............................................73系统硬件电路设计..................................................83.1温度传感器的选择..............................................83.1.1温度传感器的发展..........................................83.1.2热敏电阻的特性............................................93.2测量模块的设计...............................................113.2.1测量模块的组成...........................................113.2.2数据采集..................................................123.2.3模拟基准回路设计.........................................123.2.4信号转换器的设计..........................................133.3动态显示,时钟日历的设计......................................133.3.1键盘/显示器的接口的实现..................................133.3.2时钟日历接口的实现.......................................143.4IC接口电路的设计.............................................193.4.1SLE4442芯片特点..........................................193.4.2IC卡与单片机的接口电路...................................204结束语...........................................................22致谢...............................................错误未定义书签。参考文献...........................................................2521绪论1.1本课题研究背景粮食是关系国计民生的重要战略物资,吃饭始终是人类赖以生存和社会稳定的头等大事,粮食的储存和保管工作国家和各级政府都十分重视。粮食温度是能否保证粮食安全存储的重要指标之一,国内外在该领域研究都投入了巨大的人力物力。国际上以美国加拿大为代表的产粮大国的粮食温度监控技术已经发展到了成熟的地步,高科技数字式温度产感器广泛应用于粮食温度监测系统。该传感器采用了半导体集成电路誉为控制器的最新技术,在一个管芯上集成了半导体温度测量芯片,数据信号转换芯片,计算机接口芯片,存储器芯片等多个功能模块。除了完成温度检测功能外,一些数字温度传感器还可以同时完成预知温度范围报警,多路A/D转换,温度补偿等功能。由于数字温度传感器直接输出数字量从而解决了温度信号的长距离传输问题及传输过程中因干扰和衰减导致的精度降低问题。由AnalogDevice公司生产的AD7418数字式温度传感器,集成了A/D转换器,参考电源,采样保持器,多路开关及温度监控报警电路。温度敏感器件采用带隙式半导体温度传感器(BandgapTemperatureSensor),具有较好的稳定性和精度。该器件可以在片内将温度传感器的模拟量通过A/D转换器转换成数字量。片内具有可预置的温度报警寄存器,可以通过外部程序控制来设定报警的上限温度和下限温度,当传感器温度超出该温度范围时,OTI引脚输出报警信号通知控制系统或直接用于控制。NationalSemiconducor公司生产的LM74数字式温度传感器,集成了带隙式温度传感器,DeltaSigma型数模转换器,并具有SPI/Microwrite兼容总线接口。在传感器通电工作后,自动按一定速率对温度进行检测,并在片内寄存器中存储转换的温度值,可以在任意时刻读出传感器的温度值。LM74具有休眠模式,在休眠时消耗的电流不超过10uA,功率消耗低。LM74的数模转换器为12位外加符号位,因此在其有效工作范围内可以达到0.0625℃的分辨率。由于采用了SPI/microwrite兼容总线接口,可以将多个传感器挂接在总线上,通过片选信号对特定器件进行读写操作。由美国DallasSemiconductor公司推出的单线数字化测温集成电路数字温度传感器DS1820,采用单线接口式,可通过数据线直接供电,具有超低功耗工作方式,测温范围55125℃,温度转换值以九位数字方式串行输出。微控制器与DS1820仅需一条线,每一DS1820在出厂时已给出了唯一序号,因此,在同一条单总线上可挂接任意多个DS1820.DS1820的序号值存放在内部ROM中。传感器内部还有两个八位的用于存放温度数据的RAM,1号存放温度数据的正负符3号,0号存放温度值的补码,采用塑封的DS1820易于封装在测温电缆中加拿大OPI公司的粮食仓储管理系统是世界上有名的粮食仓储管理系统。在我国的世行贷款粮库建设项目中大型粮食的中转库项目中的粮温检测系统采用的就是OPI公司的产品。该系统分为硬件和软件两部分,硬件部分主要由数字式温度传感器,测温电缆,测控单元,计算机四部分组成。软件部分是由集粮仓检测,报警和主动控制为一体的OPIGIMAC软件。该系统使用的数字式传感器是OPI公司自行设计生产的,测温电缆集通讯与承重功能于一体,外表采用高密度聚乙烯材料经特殊工艺压制而成,截面为椭圆形设计,截面积小,受力合理。电缆连接采用可插拔式,连接方便。缆芯可更换,便于维修。其专家管理系统不仅能随时对粮食的温度加以监控,而且还能对外界环境温度和相对湿度进行检测,结合当地历史气候条件,选择最佳时间控制通风机和其他设备,主动调节粮食温度和湿度,以最小的能耗使粮食得以保存。粮食储存和保管过程中温度对粮食有直接影响,稍有疏忽,温度过高,就会造成粮食发烧,给国家和人民造成巨大的经济损失。我国有13亿人口,九亿多农民,保持粮食生产和流通的稳定至关重要。国内最早采用的是温度计探测法,它是将温度计放在特制的插杆中,将插杆插在粮堆的多个测温点上,保管人员定期将插杆拔出读数,确定粮温高低决定是否倒粮。实践证明,这种方法对安全储粮有一定作用,但由于温度计本身存在误差和人为因素,不仅测量速度慢精度低,人员劳动强度非常大,而且容易造成抽样不彻底,不能及时发现局部粮温过高,致使部分粮食发霉变质,继而引起大范围的坏粮情况,造成重大的经济损失。温度传感器测量法应用在粮温检测系统中初期是以热电阻作为温度传感器件,利用电桥测量热电阻由于温度变化而产生的电压变化,通过毫伏表读数从而测得温度值,为粮食存储提供依据。虽然这种测量方法精度有所提高,但仍需个人工一点点地测量,效率低。随着电子器件制造技术的不断发展,有采样器,测温传感器,模/数转换器,报警器电源等几大部分组成的粮温检测系统产生了,它能集中对粮库各仓的每个监测点的粮温进行巡回检测,与以往相比,其检测速度和精度都有很大提高,并且大大减轻了保管员的劳动强度,但由于电阻传感器的灵敏度较低,致使粮温检测系统测量精度,系统可靠性性能还不够理想。19901994年间,粮温检测系统又有了很大改善和提高,系统在布线上采用了矩阵式布线技术,简化了数据采集部分的线路在传感器方面采用了半导体,热电偶等器件在数据传输上采用了串行传输方式,从而节省了传输线,采用单板机进行数据处理,提高数据传输与检测速度,通过软硬件技术的结合,检测精度与可靠性较前期又有了很大提高。但温度传感器的线性度差,测量精度仍不

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