沈廣浩+鄧春偉+姚忠源

0、引言

糧食是關(guān)系國計民生的重要戰(zhàn)略物資，吃飯始終是人類賴以生存和社會穩(wěn)定的頭等大事，保持糧食科學倉儲和流通至關(guān)重要，因此，開發(fā)一個結(jié)合現(xiàn)代計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)的糧管理控制系統(tǒng)，可以簡化糧食存儲管理過程，保障糧食的安全，減少人力，提高效率，這對于推進糧庫管理的現(xiàn)代化將具有非常重要的意義。

1、研究背景

糧倉測控技術(shù)的研究始于20世紀70年代，它是科學保糧的重要技術(shù)之一，隨著國家農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)政策的不斷完善，以及現(xiàn)代科學技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用和推廣。國家糧食總產(chǎn)量不

斷突破歷史新高。但國家的糧食儲備狀況自建國以來卻沒有得到明顯改善。全國80%左右的糧食仍采用原始的存儲方式。初期，以銅電阻，熱敏電阻作為傳感器件，通過檢測電阻的變化來反映糧食溫度的變化.為糧食保管提供參考依據(jù)。但此工作靠人一點一點測精、效率低準確性差。

2、系統(tǒng)分析

本系統(tǒng)采用無線（有線）通信技術(shù)[1]、單片機技術(shù)和計算機數(shù)字處理技術(shù)，對糧食儲備庫中的糧食保管資料建立數(shù)據(jù)庫，通過美國DALLAS公司生產(chǎn)的數(shù)字傳感器18B20對糧食溫度的采集，上傳至計算機顯示和打印溫度信息及變化曲線。傳輸方式為無線或有線通信，糧倉與主控機房之間的最遠距離不低于2千米（無線）或3千米（有線）。

本系統(tǒng)采用工業(yè)級元器件組裝，經(jīng)過檢驗測試能在環(huán)境溫度 -40?C～+85?C 范圍內(nèi)工作；采取靈活的設(shè)計方案，可根據(jù)不同規(guī)模，不同倉型及用戶要求進行配置。

糧管理控制系統(tǒng)由51單片機、溫濕度傳感器、液晶、無線收發(fā)模塊、DS1302時鐘芯片等元件組成，其中控制系統(tǒng)的選擇是關(guān)鍵，控制芯片的選擇既要求滿足控制的需求，又要省錢、易操作，總而言之是要求性價比達到最高，以便花最少的錢來設(shè)計出性能較好的系統(tǒng)?？刂浦行牟粌H要處理檢測到的數(shù)據(jù)，還要根據(jù)設(shè)置來發(fā)出相應的操作指令，因而是系統(tǒng)能自動化、智能化的關(guān)鍵。作為測控系統(tǒng)，如何獲取精準的數(shù)據(jù)也十分關(guān)鍵，傳感器在系統(tǒng)中是實現(xiàn)測量的主要環(huán)節(jié)，是測控系統(tǒng)必不可少的部件，如果沒有傳感器對信號進行準確可靠的檢測，一切準確的測量和控制都將無法實現(xiàn)。工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化測量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來檢測和控制生產(chǎn)過程中的各種參量，使設(shè)備和系統(tǒng)正常運行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量。

3、硬件電路設(shè)計

電路的設(shè)計主要分為兩大塊主機電路的設(shè)計與測量單片機電路的設(shè)計，包括單片機控制電路、溫度檢測電路、無線收發(fā)電路、收發(fā)模塊與PC機通信電路等電路。

控制系統(tǒng)選用AT89S52單片機，AT89S52是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k Bytes ISP（In-system programmable）的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S52可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。

4、主機與PC機的傳輸設(shè)計

主機與PC機的通信采用MAX232芯片，該產(chǎn)品是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標準的芯片。由于電腦串口rs232電平是-10v +10v，而一般的單片機應用系統(tǒng)的信號電壓是ttl電平0 +5v，max232就是用來進行電平轉(zhuǎn)換的，該器件包含2驅(qū)動器、2接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平[16]。

該器件符合TIA/EIA-232-F標準，每一個接收器將TIA/EIA-232-F電平轉(zhuǎn)換成5-V TTL/CMOS電平。每一個發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA-232-F電平。

主要特點 ：

（1）單5V電源工作；

（2）LinBiCMOSTM工藝技術(shù)；

（3）兩個驅(qū)動器及兩個接收器；

（4）±30V輸入電平；

（5）低電源電流：典型值是8mA；

（6）符合甚至優(yōu)于ANSI標準 EIA/TIA-232-E及ITU推薦標準V.28；

（7）ESD保護大于MIL-STD-883（方法3015）標準的2000V。

5、軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件設(shè)計通過VB進行開發(fā)，軟件完成數(shù)據(jù)的存儲、處理、數(shù)據(jù)顯示、糧倉報警燈功能，軟件模塊包括：串口與PC機通信的設(shè)計，溫濕度程序設(shè)計，液晶顯示程序設(shè)計，無線收發(fā)程序設(shè)計等。

系統(tǒng)通過三大模塊實現(xiàn)系統(tǒng)的主要功能，其中包含系統(tǒng)操作、基本信息、糧情檢測模塊。

系統(tǒng)操作模塊主要是對系統(tǒng)初始值進行設(shè)置，主要包含用戶管理功能、初始倉溫度設(shè)置、初始前置表、生成輸出位置。

基本信息管理模塊主要包含糧庫管理、倉庫管理模塊。該模塊主要用于糧庫基本信息的管理及其端口的設(shè)置IP，系統(tǒng)管理員，網(wǎng)絡(luò)接口，延時等設(shè)置。

糧情檢測是系統(tǒng)的主體部分，其主要功能包含顯示打印、采集通信、采存定時、數(shù)據(jù)分析。

顯示打印顯示檢測到每個糧倉，不同層、不同檢測點具體溫度值，并且提示最高溫度及其最低溫度，并且進行預警。

6、結(jié)論

本設(shè)計主要采用單片機技術(shù)、自動檢測技術(shù)對糧倉管理系統(tǒng)進行應用設(shè)計，所設(shè)計的系統(tǒng)完滿完成了設(shè)計的要求，實現(xiàn)了設(shè)計的各項功能，具體包括：

（1）能檢測到各倉庫的溫度與濕度，并在液晶上顯示；

（2）能利用按鍵設(shè)置臨界值，當超過之后會自動報警并提示是那個房間那種值超標，然后自動采取相應的措施來除濕與降溫保持倉庫的良好環(huán)境；

（3）能通過無線發(fā)收模塊將檢測到的值傳到電腦上，可以通過界面來監(jiān)控糧倉的情況；

（4）能利用按鍵來查閱某段時間的溫濕度，更好了解倉庫溫濕度的變化情況；

（5）通過時鐘芯片，能設(shè)置時間與顯示；

通過多次的檢測、測試，證明糧倉管理系統(tǒng)的設(shè)計比較穩(wěn)定，各個功能都能按照我們的設(shè)想進行工作，有比較好的智能化與自動化，能利用一臺主機對多臺分機進行監(jiān)測，糧倉管理系統(tǒng)的應用，大大緩解了糧食倉儲的壓力，它能及時、準確、快速地反映糧堆溫度、濕度的變化情況，既省時又省力。

參考文獻

[1]周航慈.單片機應用程序設(shè)計[M].北京航空航天大學出版社，2011.

[2]何希才、虹敏.傳感器應用接口電路[M].機械工業(yè)出版社，2010.

[3]劉篤仁、韓保君.傳感器原理及應用技術(shù)[M].機械工業(yè)出版社，2013.8.

[4]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社[M]，2013.6.

[5]<美>M考夫曼、AH塞德.電子計算手冊[M].國防工業(yè)出版社，2012.