基于单片机智能粮仓控制系统的研究

沈阳化工大学科亚学院本科毕业设计题目：基于单片机智能粮仓控制系统的研究专业：电气工程及其自动化班级：学生姓名：指导教师：论文提交日期：2023年6月3日论文辩论日期：2023年6月7日摘要粮食的储藏对国家有着重要的战略意义和经济意义。我国地域辽阔，人口众多，粮食产量位于世界前列。为此国家在各地依据人口规模、经济开展程度、战略位置等建设了大大小小的各级国有、私人粮仓。粮食的存储受到粮仓内的温度、湿度等因素的影响。同时粮仓的安保也是必不可少的因素。当今世界是一个高度全球化的大集合，高度兴旺的物流和物联网体系使得越来越多的物资进入到了全球的智能物流体系。而其中粮食的存储和运输显得尤为重要。国家建立诸多大中小型粮仓，就是为了对本国粮食进行存储、调度和调节国内粮食的供求平衡、稳定粮价。另一方面粮食的存储也是为了预防自然灾害以及突发的战争威胁以及应对其它突发性事件而采取的有效措施。粮仓测控系统能否快速、准确、实时的监测这些因子并及时进行处理、预警、存储，是粮仓能否平安、有效的完成自身作用的关键。本系统由上位机(Pc)机、主机、下位机、通讯模块、温度传感器、湿度传感器、通风控制器组成。下位机以80C51单片机作为核心来设计的，充分利用了单片机的数据处理及实时检测功能；采用RS485串行通讯模块。该模块可以完成多路采集输入、输出的控制功能，同时可以承当系统故障、数据超标报警功能。通过80C51单片机实现对传感器传输的数据与预设的环境条件参数转换为相对应的温度、湿度信息。系统主要涉及时钟、电源、通讯、键盘、A/D转换电路、模糊控制的设计。主系统：上位机运行预设的程序向单片机发出启动指令，启动单片机及相关部件，接收下位机反响的系统信号、数据。此时单片机按照预设程序定时启动监测粮仓的环境参数，并将采集到的信号经放大器放大,通过A／D转换电路转换成相应的数字电信号，利用RS485通讯协议的功能利用单片机执行预判，同时将检测的数据显示并上传至上位机备份。上位机通过程序判断数据有效性并据此发出控制信号，通过通风控制器控制粮仓到达所需的环境要求。本设计针对智能粮仓的环境参数的采集、实时上传和数据进行分析处理备份，通过通风控制器使粮食储存环境到达预先设定的标准。本设计论文的主要研究内容为：背景信息：了解有关国家对粮食储藏、粮食储存环境的影响因素，掌握当前国内外研究现状的最新研究现状，分析其优缺点；完成智能粮仓测控系统的主体设计：检索传感器的工作原理和配套电路．实现系统的硬件设备选型；使用汇编完成所需软件的设计；搜索可以提高抗扰能力的方案，完善涉及的可靠性和平安性。关键词：粮库；测控系统；传感器；单片机AbstractFoodstoragehasimportantstrategicsignificanceandeconomicsignificancetothecountry.Forthiscountryfromplacetoplaceonthebasisofpopulationsize,thedegreeofeconomicdevelopmentandstrategiclocation,construction,largeandsmall,state-ownedandprivategranaryatalllevels.Grainstoragebythegranarytiredoftheinfluenceoffactorssuchastemperature,humidity.Intoday'sworldisalargecollectionofahighlyglobalizedandhighlydevelopedlogisticsandnetworkingsystemmakesmoreandmorematerialintotheglobalintelligentlogisticssystem.Andthegrainstorageandtransportationisparticularlyimportant.Countrieshaveestablishedmanysmall,mediumandlargegranaryisforstorageoftheirfood,schedulingandregulatingthedomesticgrainsupplyanddemandbalanceandstabilizegrainpricesgranarysecurityisalsoessentialfactor.Intoday'sworldisalargecollectionofahighlyglobalizedandhighlydevelopedlogisticsandnetworkingsystemmakesmoreandmorematerialintotheglobalintelligentlogisticssystem.Andthegrainstorageandtransportationisparticularlyimportant.Countrieshaveestablishedmanysmall,mediumandlargegranaryisforstorageoftheirfood,schedulingandregulatingthedomesticgrainsupplyanddemandbalanceandstabilizegrainpricesstorage,issafeandeffectivecompletionofthegranaryitselffunctionkey.Thissystemconsistsofuppermachine(Pc)andPcmachine,host,communicationmodule,temperaturesensor,humiditysensor,infraredsensor,throughriskcontrolsystem.Extensionis80c51asthecoretodesign,AdoptingRS485serialcommunicationmodule.Themodulecanaccomplishmulti-channelcollectionandinput,output,controlfunction,alsocanundertakesystemfailure,dataexcessivealarmfunction.By80c51realizetosubordinatesystemsensorlongdataandsettingofenvironmentparametersoftemperatureandhumidityvaluescanbeconvertedtothecorrespondingrelationship,anti-theftsecurity.communicationcircuit,keyboardcircuit,AIDconversioncircuit,controlcircuit,thedesignoffuzzycontrolandsimulation.Relationssystem:PCrunapresetprogramtoMCUstartupinstructions,starttheMCUandrelatedparts,receiveasignal,thedataofthemachineofthefeedbacksystem.andwillbecollectedbytheamplifieramplificationsignal,throughA/Dconversioncircuitistransformedintothecorrespondingdigitalsignal,throughtheRS485serialportintothesinglechipmicrocomputerpreprocessi.ontheotherhandwillstorethedatacollectedreal-timetransmissionfirstplacemachineandstore.PCthroughtheprogramtojudgedatavalidityandonthebasisofsignalcontrol,andtogatherupthedataanalysisandprocessing,backup,throughthesenseofriskcontrolsystemofthepresetstandardenvironmentisachievedforfoodstorage.Themainresearchcontentofthisarticlehasthefollowingseveralaspects:Collectdata:theunderstandingofrelevantcountriesforfoodstorage,granaryenvironmentfactorlimi.Thehardwaredesignofacompletemeasurementandcontrolsystemforgrainsituation;UsingMatlabsimulation:usingtheVBlanguageforsystemPCsoftwaredesign;Systemunderamachinetomakeuseofassemblylanguageenvironmentsoftwaredesign.Keywords:grain;Measurementandcontrolsystem;Thesensor;Singlechipmicrocomputer目录TOC\o"1-3"\h\u19735第一章系统整体设计 检测的流程图开始初始化DS18B20应答脉冲？发送命令发起命令开始初始化DS18B20应答脉冲？发送命令发起命令延时1S等待温度转换完成初始化DS18B20发起命令读取温度数据YesNo应答脉冲？YesNo图4-5读出温度子程序流程图4.4控制模块作为系统的核心模块，用于对当前环境条件的判断控制模块，需要进行的是将系统运行前预设的环境条件参数和粮仓内传感器实际采集的环境信息相比照，先由预设的系统判断处理，再由下位机控制被控设备的启停，在这里控制模块是利用预设程序对系统工作顺序完成安排管理的核心REF_Ref6552\r\h[21]。当温度大于高值时进行降温，小于低值时进行升温，并兼顾启动警报器。温度判断控制局部的程序整体思路见图4-6。读取实际值与键入值比拟调用控制启动空调/风机调节读取实际值与键入值比拟调用控制启动空调/风机调节报警是否在设定区间内返回YESNO图4-6温度控制模块流程图总结单片机技术在各个领域得到越来越广泛的应用，尤其是MCS-51系列单片机，在工业测量以及自动化控制工程发挥着日益重要的作用，展现出了广阔的应用前景。当前社会随着科学技术的不断开展，那些智能测控领域所需的各种传感器以及处理核心正向着的小型化、数字化、智能化、网络化的时代开展。智能粮仓测控系统，以80C51系列单片机为主体结合各种温、湿度传感器的应用，完成了对粮仓内温、湿度的实时测控，由于80C51系列单片机的指令系统丰富、灵活易扩展，在当前主流的智能粮仓测控系统中被大量使用。基于80C51系列单片机的智能测控系统，其产品拥有良好的可靠性以及实用性，对于粮库、物流仓储、农业大棚等环境条件可调节需求较高的场所，具有较大的市场推广前景。参考文献张聚元.20世纪中国粮食储藏科技的进步(下)[J].粮食科技与经济,2004.阎石.数字电子技术根底(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2004苏宝平,全力.新型粮仓温湿度智能化测控系统[J].农机化研究,2004.李德振.湿度监测系统设计方案[J].电子制作,2023.王永志,刘媛媛.大型粮库的温湿度监测报警控制系统[J].农机化研究,2023.林文华.粮库的温度湿度自动测试系统[J].电脑学习,2003.翟春艳,岳修正,肖宏,夏涛.基于单片机的温湿度感测系统的实现[J].电子设计工程,2023.南建辉.MCS-51单片机原理及应用实例.清华大学出版社,2004.钟晓伟,宋蛰存.基于单片机的实验室温湿度控制系统设计[J].林业机械与木工设备,2023.胡劲松,吴捷.单片机多机通信的新型方式[J]电子技术应用,2007.柴钰.单片机原理及应用(第二版)[M].西安:西安电子科技大学出版社,2023.欧阳文.80C51系列单片机的原理与开发实践.中国电力出版社,2007.胡汉才.单片机原理及接口技术.北京:北京清华大学出版社,2004.李华.MCS一51系列单片机实用接口技术.北京:航空航天大学出版社,2006.马宝甫.微机应用系统可靠性设计理论与实践.北京:电子工业出版社,2023.于学飞，杨成胡等.数字温度传感器与单片机8OC51的接口及编程.微机与应用,2003.马淑华，王凤文等.单片机原理与接口技术[M].北京：北京邮电大学出版社,2005.赵望达.DS18B20数字温度传感器在机械设备温度监控中的应用.制造业自动化,2001.刘波.数字式温度传感器与仪表的智能化设计.仪表技术,2002.王为青等.51单片机应用开发方案例精选.北京:人民邮电出版社,2007.樊尚春.传感器技术及应用.北京:北京航空航大人学出版社,2004.致谢老师作为本次论文设计的指导导师，对于本次论文的撰写提供了全面的指导。让我将大学里学到知识应用于以单片机为核心的智能测控系统中，提高了自己的自学能力，融汇贯穿了大学四年里所学的知识。在本次论文的准备阶段，老师为我提供了大量的理论资料，使我在论文的前期少走了很多的弯路。在开始撰写论文后，经常对我论文里的错误给予指正并帮助我完成修改。在这段准备论文的时间里，任艳老师通过自己的言行为我树立了一个优秀的典范，为我指明了今后需要努力的方向。附录附录一：系统硬件主电路图

附录二:程序代码程序功能：主程序MAIN:ACALLSET_LCD;LCD初始化设置子程序ACALLWR_THL;将报警上下线写入暂存存放器TOOP:ACALLRESET_1820;18B20复位子程序JNBFLAG,TOOP1;DS1820不存在ACALLMEU_OK;显示"OK"菜单ACALLRE_THL;把EEROM里温度报警值拷贝回暂存器ACALLTEMP_BJ;显示温度标记"C"JMPTOOP2TOOP1:ACALLMEU_ERROR;显示"ERROR"菜单ACALLTEMP_BJ;显示温度标记JMP$TOOP2:ACALLRE_TEMPACALLSET_DATAACALLTEMP_COMP;实际温度值与标记温度值比拟子程序ACALLP_KEY;键扫描子程序 SJMP TOOP2程序功能：键盘显示LOOK_ALARM:MOVDPTR,#M_ALAX2;指针指到显示信息区MOVA,#2;显示在第二行ACALLLCD_PRINTMOVA,#0C6HACALLTEMP_BJ1MOVA,TEMP_TH;加载TH数据MOVX,#3;设置位置ACALLSHOW_LINE2H;显示数据MOVA,#0CEHACALLTEMP_BJ1MOVA,TEMP_TL;加载TL数据MOVX,#12;设置位置ACALLSHOW_LINE2L;显示数据RETM_ALAX1:DB"LOOKALERTCODE",0M_ALAX2:DB"TH:TL:",0TEMP_BJ1:ACALLWR_COMMMOVDPTR,#BJ2;指针指到显示信息区MOVR1,#0MOVR0,#2B0:MOVA,R1MOVCA,@A+DPTRACALLWR_DATAINCR1DJNZR0,B0RET程序功能：湿度测量控制CONV_TEMP:MOVA,TEMPH;判湿度是否超限ANLA,#80HJZTC1;CLRCMOVA,TEMPL;二进制数求补〔双字节〕CPLA;取反加1ADDA,#01HMOVTEMPL,AMOVA,TEMPTC1:MOVTEMPHC,#0AHTC2:MOVA,TEMPHCSWAPAMOVTEMPHC,AMOVA,TEMPLANLA,#0FH;乘0.0625MOVDPTR,#DOTTABMOVCA,@A+DPTRMOVTEMPLC,A;TEMPLCLOW=小数局部BCDMOVA,TEMPL;整数局部ANLA,#0F0H;取出高四位SWAPAMOVTEMPL,AMOVA,TEMPH;取出低四位ORLA,TEMPHC;TEMPHCLOW=十位数BCDMOVTEMPHC,AMOVA,TEMPLANLA,#0FHSWAPA;TEMPLCHI=个位数BCDORLA,TEMPLCMOVTEMPLC,AMOVA,R4JZTC3ANLA,#0FHSWAPAMOVR4,AMOVA,TEMPHC;TEMPHCHI=百位数BCDANLA,#0FHORLA,R4MOVTEMPHC,ARET程序功能：温度控制TEMP_ZHEQU24H;实时温度值存放单元TEMPLEQU25H;低温度值存放单元TEMPHEQU26H;高温度值存放单元