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基于AT89S51单片机粮食水分检测系统的设计.pdf
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基于 AT89S51 单片机粮食水分检测系统的设计
摘要
测量粮食的含水量对于粮食的运输、存储、加工等都非常重要,水分过高会造
成粮食在运输和存储过程中发热、霉变等变化,从而变质,给人们的生产和生活
都造成巨大损失。测量谷物水分,是粮食、种子部门科研生产过程中不可缺少的
步骤,水分检测仪对其起着重要的作用。本文介绍了一种基于单片机的电容式粮
食水分含量测量方法。将粮食水分含量的变化转换为电容的变化,再利用施密特
触发器组成的多谐振荡器测量由该电容变化而引起的输出频率的变化,最后由单
片机检测频率的变化,进而计算出粮食水分含量。该方法可以实现粮食水分含量
的实时测量,且比传统的测量方法更快捷、更准确,而且以液晶显示器显示测量
结果,增加了系统的可读性。
关键字:粮食含水量、单片机、液晶显示器
1
2
目 录
目 录...............................................................1
摘 要...............................................................1
1 引言..............................................................5
1.1 选题目的及意义 ..............................................5
1.2 技术发展历程 ................................................5
2 方案设计..........................................................7
2.1 理论基础知识 ................................................7
2.2 设计方案 ....................................................7
3 硬件设计..........................................................9
3.1 电路设计应用软件环境 ........................................9
3.2 施密特触发器电路 ...........................................10
3.2.1 施密特触发器..........................................10
3.2.2 多谐振荡器电路设计....................................12
3.3 单片机测量电路 .............................................13
3.3.1 单片机简介............................................13
3.3.2 时钟与复位电路 ........................................16
3.3.3 单片机测量电路设计....................................17
3.4 显示电路 ...................................................18
3.5 电源电路 ...................................................19
4 软件设计.........................................................21
4.1 软件设计应用环境 ...........................................21
4.2 设计流程 ...................................................21
4.3 单片机中断 .................................................23
4.3.1 单片机中断系统........................................23
4.3.2 中断程序设计 ..........................................24
4.3.3 液晶显示程序设计......................................25
5 硬件制作.........................................................29
5.1 元器件清单 .................................................29
5.2 制作过程 ...................................................29
6 总结.............................................................31
致 谢..............................................................32
参考文献...........................................错误!未定义书签。
附录...............................................................36
3
4
1 引言
1.1 选题目的及意义
我国有 13 亿多人口,9 亿多农民,是粮食生产和消费大国,保持粮食生产
和流通的稳定至关重要,粮食仓储和流通设施的建设意义重大。由于粮食仓储规
模逐渐增大以及多种仓型和供应的需要,已经使目前的粮仓储备仓容严重不足,
由于粮食霉坏变质、鼠咬虫蛀和跑冒滴漏等情况,就可造成巨大损失。所以防霉、
防潮、防腐、防爆是粮食存储中经常需要注意的重要内容,是衡量一个仓库粮食
管理质量的重要指标,它直接影响到储备粮食的寿命和质量。所以首要问题就是
加强粮食温度与湿度的监控工作。粮食的湿度还制约着粮食加工工艺与流通的过
程,实时测量粮食的湿度或含水量是粮食烘干过程自动化和连续化的保证,在小
麦着水、大米抛光、油料调质等加工环节也需要测量粮食的水分含量。
但是,迄今为止许多部门测温、测湿的手段还是传统的方式,传统的方法是
用湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材,通过人工检测,
对不符合温度和湿度要求的环境进行通风、去湿和降温等工作。就测湿而言,17
世纪创制的毛发湿度计和 19 世纪发明的干湿球湿度计仍在普遍使用着,不仅精
度低、响应时间长,更重要的是无法转换为电信号,不能直接应用微处理器、电
子计算机等先进设备进行信息处理,所以用干湿球湿度计或毛发湿度计来测量湿
度的方法早已无法满足现代科技的需要。所以,研究一款高性能、智能型的检测
水分装置非常有必要。
1.2 技术发展历程
对于湿度测量仪器,传统的电阻湿度计、半导体湿敏元器件等,都属于分立
式湿度测量元件,使用这些元器件来进行测量湿度的,统称为分立式湿度测量。
20 世纪 50 年代以来,随着传统的电阻、电容湿度计的出现,湿度测量走向了一
个新的台阶。此类测量方法所使用的元件通常不能单独完成测量任务,使用时还
需要配上二次仪表,才能完成湿度测量及控制功能。其主要缺点是外围电路比较
复杂、测量精度比较低、分辨力不高,还有就是它们的体积比较大、使用起来不
够方便。所以,传统的分立式湿度测量方法受到了现在科学技术发展的挑战,已
经逐渐被淘汰。到了 20 世纪 90 年代,这种湿度测控已经很难再找到了。在 20
世纪 80 年代中,采用硅半导体集成工艺的集成湿度传感器问世,它是将湿度传
感器集成在一个芯片上、可完成湿度测量及模拟信号输出功能的专用 IC,它属
于最简单的一种集成湿度传感器。用这种模拟集成湿度传感器来进行实验室室内
湿度测控,外围电路是较为简单,所以这种测量方法最为广泛应用。
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