【《种子干燥机的硬件和软件设计案例》2900字】

种子干燥机的硬件和软件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u3807种子干燥机的硬件和软件设计案例 1299241整体系统的硬件设计 160411.1控制电路原理图总体设计 1113561.1.1控制电路原理图总体设计 2178891.1.2控制电路设计的工作原理 2180741.2核心控制元件-C51单片机 36771.3干燥机控制装置硬件电路 4251662系统软件部分设计 8238332.1作物种子干燥机的主程序设计 8135992.2作物种子干燥机的输出控制模块子程序设计 91整体系统的硬件设计1.1控制电路原理图总体设计参考以上有关技术文献,本次课程设计一个基于图AT89C51单片机的为控制系统的干燥设备,可以实现间歇式作物种子干燥机自动控制,如图1.1所示。设置输入部分:农作物的种子含水率测量、单片机控制部分、烘干室温湿度数据反馈。输出部分:具有种子干燥数据处理和信息反馈控制模块(主要包括种子加热、缓苏、降温和种子冷却、风机等各个模块的信号输出)、LCD大显示屏的种子数据处理显示控制模块、故障检测报警显示模块等。图1.1基于单片机种子干燥机系统基本框图1.1.1控制电路原理图总体设计图5-2控制系统总体电路原理图设计1.1.2控制电路设计的工作原理作物种子在湿料仓内通过电子水分仪速测法得到一批种子的含水量初始值,这个数值传递给单片机,根据种子的干燥曲线,自动制定并挑选出最佳干燥方案。比如小麦种子的含水量初始值为25%,当单片机接收到这个数据,会根据干燥曲线挑选出最佳的干燥组合过程(38℃干燥15分钟+30℃干燥10分钟+25℃干燥10分钟等)。在干燥实验过程中,热风机主要应用于连续加热和快速增温的干燥过程,而在干燥实验室内部加热所需要设置的四个大型温湿度检测传感器则需要会时刻地进行检测并得到每个干燥实验室温度和湿度的相关数值,并通过显示屏显示出对应点的温湿度数值。同时数值会每隔一分钟被采集送回到单片机内进行分析,控制风机与热风机进行温度和湿度的控制调节过程,保证干燥室内的温湿度处于一个动态稳定的平衡状态,保护种子的安全。显示屏模块设置了四个按键,可以通过按键分别设置烘干室内的温度和湿度的上下限数值,若出现数据在设置数值之外的情况,会自动出现报警系统提醒,数据偏差过大系统会自动进行中断处理,保护设备的稳定运行和种子的安全。在控制系统的总体设计过程中,增加了系统按键复位功能和单片机散热器。复位功能为了防止因为程序错乱而出现系统故障,保护控制系统的安全性和稳定性。在干燥机长时间使用过程中,控制部位会出现芯片温度升高的现象,通过设置散热器进行芯片温度散热处理。1.2核心控制元件-C51单片机1.2.1AT89C51单片机此单片机由八个主要部分组成,是一种高性能的微处理器，可以提供一个灵活性高且成本低的方案，很适合本次课程设计的选择。它们也都可以被广泛地用于应用在各种小型工业机械或者各种电子商务相关产品上。单片机最小系统一般来说是为了保证整个单片机系统正常运行工作的一个必备条件,对51单片组电机来说,最小系统通常一般包含:控制电源、单片机、时钟控制电路和用复位控制电路。如图1.3所示。图1.3单片机最小系统电路1.3干燥机控制装置硬件电路1温度检测部分这个部分主要由传感器和变送器以及A/D转换器部分组成。选用一种新型集成式的温度测温传感元件采用dht11型号设计来用其作为温度传感器,测量精度范围:湿度频率±5%RH,温度误差±2℃,满量程最大温漂△t≤0.1℃。变送器把电源温度的波动改变信号转化成值为0~5v的直流电压控制信号。采用A/D转换器把电压信号转化为数字信号。其中的NTC测温元件和电阻式测湿元件分别可以轻松实现对各种温度、湿度参数进行精准度的测量,芯片上的两个数据接地端口可经两条导线和两个单片组电机引脚相互串联进行接地。在该系统的设计中为了确保对所测量数据的可靠性、代表力、准确性,采用了各种温湿度传感器进行分散测量。如图1.4所示。图1.4系统温湿度传感器电路设计2温湿度调节控制电路设计温湿度的调节控制，主要通过热风机的加热升温与风机的温湿度调节的综合控制实现干燥室内的温湿度处于稳定状态。热风机与风机都选用小型工用交流电机，驱动采用固态继电器SSR，继电器利用电子元件的小信号控制大电流，触发实现交流电机的启动与停止过程。可靠性高、无触点、使用寿命长、反应速度快、抗干扰能力强。收到信号，快速做出反应，进行电机状态的调整。起始过程,热风机处于干燥方案工作状态,风机处于缓慢运转状态,当干燥过程出现温湿度达到调节过程时候,风机进入调节状态,将内部的热空气通过排气通道排出,达到降温和除湿的效果。随着温湿度的反馈,单片机会时刻分析数据,进行风机的调节状态或热风机的加热状态。达到温度低于下限热风机加热,温湿度高风机调节的动态调节过程的可控。交流电机外并联电容电阻,可以消除电机自感电动势产生的影响和消除产生火花等作用,如图1.5所示。图1.5交流电机的驱动电路设计3.LCD显示模块温湿度数据显示处理模块主要功能是把由AT89C51单片机根据各种温湿度传感器自动采集后得到的各种温湿度显示数据,经过测量总和计算分析进行数模处理转化后于一块液晶电视显示屏上实时进行数据分类处理显示。本次研究课题采用nokia5110液晶文字显示屏模块,使用了该显示模块的一个内置PHILIPSPCD8544驱动,该液晶显示屏的模块设计能够同时实现对15个简体中文和30个字符的有效显示。该模块的外接电路的接线比较简单,芯片中分别包含5个数据引脚p0.1到p0.5,2个供电引脚VCC,1个输出和接地引脚。进行与单片机引脚之间的连接,做到有效地在屏幕上显示温湿度值的数据。图5-6系统LCD显示电路设计4报警系统设计当种子干燥机内部温度、湿度超出设定的标准值时,发出预测警报并自动开启温湿通风机来调节。另外当该系统会出现一些突发性的故障,则会发出一个红色的报警信号给系统,同时会触发中断系统,进行系统的自我保护。电路图如图1.7所示图5-7系统报警电路设计5调节按键电路设计本次课程设计中需要使用4个自动温度调节的控制按键,如软件图1.8所示,温度、湿度的自动调节按键,调节器按键可以分别设定一个加、减2个自动按键,锁定一个按键数值即可控制一个按键。接线图如图1.8所示图5-8调节按键电路设计

2系统软件部分设计2.1作物种子干燥机的主程序设计图6-1间歇式作物种子干燥机的主程序流程图系统通电,单片机接入电源,主控制程序开始运行,等待按键信号输入。外部提升机启动,将种子通过料斗式提升机送到临时湿粮仓内，在湿粮仓内温湿度传感器对种子进行随机取样采集温湿度的初始值并进行检测，然后通过A/D转换器将收集的模拟数据转化成数字信号并传输给单片机，单片机进行数据分析，然后根据温湿度做出合适的干燥方案，并输送给相应的输出模块进行进一步的处理。②将由干燥存储室的种子输送至缓苏区的贮存干燥室,种子靠其自身重力作用,在风槽自上而下移动，进行缓苏和冷却处理。待种子处理之后，再次进行对种子温湿度的随机取样,然后与种子贮存标准相应的温湿度数据做对比,判断处理后种子的湿度是否完全符合该贮存标准。如果种子的温湿度全部达标,则可以进入出料收集系统,干燥结束；如果种子未能完全全部达标,则继续进行种子的干燥处理