摘 要 以實驗室中使用的糧食低溫干燥空氣溫度為控制對象，研究系統(tǒng)的組成及各部分的功能，采用集成溫度傳感器進行溫度信號變換與讀取，通過單片機實現(xiàn)對電加熱器的控制。并將系統(tǒng)溫度控制在10℃～90℃范圍內(nèi)，以進行糧食低溫干燥曲線的研究。

關(guān)鍵詞 糧食 低溫干燥 溫度控制 系統(tǒng)

中圖分類號： TP311 文獻標識碼：A

正常的糧食都含有適量的水分，并且水分含量通常保持在一定范圍之內(nèi)，才能維持糧食生命，并保持其固有良種品質(zhì)及食用品質(zhì)。但由于受到收獲早晚、成熟度及氣候條件的影響，糧食收獲時水分含量均大于正常加工、儲藏、運輸時所需的水分，尤其在收獲時節(jié)遇到梅雨天氣更是如此，從而造成霉爛變質(zhì)。測量干燥溫度是糧食烘干的前道工序，糧食烘干機根據(jù)糧食水分含量情況，通過控制糧食在烘干機內(nèi)的停留時間及其干燥溫度來控制糧食烘干質(zhì)最，而糧食烘干機是一個大時滯、多擾動的強非線性系統(tǒng)，在研究與應用糧食水分在線測定儀的基礎(chǔ)上，實驗室研制出一種糧食烘干空氣溫度控制系統(tǒng)，它以實驗室中使用的糧食低溫干燥空氣溫度為控制對象，以51系列單片機為核心，采用集成溫度傳感器的信號讀取、變換，實現(xiàn)對烘干室熱空氣溫度的實時測量，并與用戶設置數(shù)據(jù)比較，以控制電加熱器運行狀態(tài)，使之成為真正的糧食烘干技術(shù)過程研究的設備。

1系統(tǒng)組成及其功能分析

系統(tǒng)利用電加熱的方法加熱烘干室空氣，進而實現(xiàn)對糧食進行低溫干燥。系統(tǒng)主要由單片機、測溫電路、鍵盤輸入，顯示接El、驅(qū)動電路及其他輔助電路等部分組成。

由于谷物儲藏安全含水率為14%左右，而谷物收獲時的含水率一般在16%～25%，陰雨天會更高一些。根據(jù)中小籽粒谷物品質(zhì)要求。其低溫干燥熱風最高溫度一般均小于55℃，且不同種類的谷物最高受熱溫度也不同。因此，能在9%～20%含水率范圍內(nèi)、干燥溫度在l0℃～50℃范圍內(nèi)進行較精確的測量，并將被干燥谷物的含水率控制在12%～15%之間，即可滿足要求。因此，將干燥空氣溫度控制在l0℃～90℃范圍內(nèi)，控溫精度達+1℃即可滿足功能要求。

該系統(tǒng)采用AT89S51單片機為中央處理器，利用高精度數(shù)字溫度傳感器，研究溫度采集、測量及單片機的單總線通信等，將采集的溫度轉(zhuǎn)換成3位LED七段譯碼顯示的溫度值。通過設計出的控制電路，對烘干空氣溫度進行有效控制。使之在人工預設加熱溫度值后，能準確地將有滯后的空氣溫度控制在設定區(qū)域的+l℃范圍內(nèi)。系統(tǒng)進入運行狀態(tài)后，當熱空氣的溫度高于設定上限溫度時，停止加溫；當熱空氣的溫度低于設定下限溫度時，啟動加溫，循環(huán)往復。若發(fā)生設置中斷，則對空氣溫度的上下限進行重新設置，隨后進入運行狀態(tài)。從而使系統(tǒng)能方便地實現(xiàn)智能化、高精度，具有高的可靠性。

2系統(tǒng)軟件設計

軟件的設計要簡潔、合理，要充分應用軟件的設計思想，合理設計而成的軟件，應滿足軟件的健壯性、數(shù)據(jù)的安全性、算法合理性和可移植性等各種要求。根據(jù)系統(tǒng)功能要求，系統(tǒng)采用了簡單閉環(huán)控制形式，即將溫度反饋值（實測值）送人單片機，由單片機將實測值與溫度設定值（即輸入控制量）相比較，從而使控制電路得到一個開關(guān)輸出控制量，輸出控制量決定是否對電爐通電加熱。

設計中將堆棧指針初始化在片內(nèi)RAM的高端70H處。由于20H-2FH這16個字節(jié)具有位尋址功能，用來存放各種軟件標志、邏輯變量、位輸入信息、位輸出信息副本、狀態(tài)變量、邏輯運算的中間結(jié)果等。

在軟件設計中，通常有2種思路，其一是自上而下，逐步細化；其二是自下而上，先設計出每一個具體的模塊（子程序），最后組成一個系統(tǒng)。本文采用2種方法相結(jié)合進行軟件設計。主程序采用自上而下的方法，按照功能分成若干個相對獨立的較小的程序模塊，然后采用自下而上的方法，形成設計主程序的框架。在此框架下，依次設計出初始化程序段、寫入所需的各功能子程序調(diào)用，同時寫出注釋以便調(diào)度、修改和移植等。以便在子程序設計好后，將其加到總體程序中進行調(diào)試、修改直至成功。

子程序與中斷服務程序的設計即為自下而上法，根據(jù)問題的定義，描述出各功能模塊的輸入變量存放地址（入口條件）和各個輸出變量的存放地址（出口條件），然后確定算法，繪制程序框圖。在溫度采集子程序設計中，由于AT89S51單片機硬件并不支持單總線協(xié)議。因此。必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序，完成對DSl8820芯片的訪問。該協(xié)議定義了幾種信號的時序，即初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機作為主設備，單總線器件作為從設備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進行寫命令后，主機需啟動讀時序完成數(shù)據(jù)接收，數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。對于DSl8820的讀時序是從主機把單總線拉低之后，在l之內(nèi)就得釋放單總線，以讓DSl8820把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DSl8820在完成一個讀時序過程，至少需要60腳才能完成。

對于DSl8820寫0時序和寫1時序的要求不同，當要寫0時序時，單總線要被拉低至少60，保證DSl8820在15腳到45之間能夠正確地采樣總線上的“0”電平，當要寫1時序時，單總線被拉低之后，在15/as之內(nèi)就得釋放單總線。本文采用12位轉(zhuǎn)換模式，轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲在DSl8820的2個字節(jié)RAM中，該數(shù)據(jù)為實測溫度的補碼。二進制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0，這5位為0，只要將測到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實際溫度；如果溫度小于0。這5位為l，測到的數(shù)值需要取反加1再乘以0.062 5即可得到實際溫度。通過以上分析，可以設計出溫度采集子程序及數(shù)據(jù)處理子程序。

參考文獻

[1] 李長友.班華糧食干燥自適應控制系統(tǒng)[J].2007.

[2] 梅形.實用電工技能訓練[M].北京：人民郵電出版社，2006.

[3] 陳汝全.實用微機與單片機控制技術(shù)[M].成都：電子科技大學出版社，1994.