糧倉(cāng)糧情監(jiān)測(cè)儀詳細(xì)設(shè)計(jì)及測(cè)試

糧情測(cè)控系統(tǒng)/智能糧庫(kù)系統(tǒng)摘要：本文詳細(xì)介紹了糧倉(cāng)糧情監(jiān)測(cè)儀各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)，經(jīng)測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了達(dá)到預(yù)期設(shè)定溫度值報(bào)警、不明目標(biāo)潛入報(bào)警的功能。本作品在整個(gè)調(diào)試過(guò)程中具有良好的穩(wěn)定性，在糧倉(cāng)糧情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際使用中，效果明顯，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)的要求。

　　關(guān)鍵詞：糧倉(cāng)糧情監(jiān)測(cè) STM32 DS18B20 單射式紅外感應(yīng)器 監(jiān)測(cè)儀詳細(xì)設(shè)計(jì) 糧情測(cè)控系統(tǒng)/智能糧庫(kù)系統(tǒng)
　　中圖分類號(hào)：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2012）09-0172-02
　　糧食儲(chǔ)藏是人類為了生存而采取的有效措施，因此，糧食的安全儲(chǔ)藏具有重要意義。設(shè)計(jì)生產(chǎn)出符合實(shí)際需要的監(jiān)測(cè)儀有良好市場(chǎng)前景價(jià)值。本文著重闡述監(jiān)測(cè)儀詳細(xì)設(shè)計(jì)及測(cè)試部分。
　　1、糧情測(cè)控系統(tǒng)/智能糧庫(kù)系統(tǒng)電源模塊
　　本次采用LM317作為穩(wěn)壓控制電路；LM317的輸出電壓范圍是1.2V至37V，負(fù)載電流大為1.。它的使用非常簡(jiǎn)單，僅需兩個(gè)外接電阻來(lái)設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo) 準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。LM317內(nèi)置有過(guò)載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。輸入大電壓為30多伏，輸出電壓1.5-32V，電流為1..其中LM317有三個(gè)引腳.一個(gè)輸入一個(gè)輸出一個(gè)電壓調(diào)節(jié)。輸入引腳輸入正電壓，輸出引腳接負(fù)載，電壓調(diào)節(jié)引腳一個(gè)引腳接電阻（200左右）在輸出引腳，另一個(gè)接可調(diào)電阻（幾K）接于地.輸入和輸出引腳對(duì)地要接濾波電容。
　　2、糧情測(cè)控系統(tǒng)/智能糧庫(kù)系統(tǒng)溫度感應(yīng)模塊
　　DS18B20的主要特性：適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3.0～5.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。*的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊、DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在*的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫；DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)；溫范圍-55℃～+125℃，在-10～+85℃時(shí)精度為±0.5℃；可編程 的分辨率為9～12位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫；在9位分辨率時(shí)多在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時(shí)多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快；測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以"一 線總線"串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有*的抗干擾糾錯(cuò)能力；負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。
　　3、糧情測(cè)控系統(tǒng)/智能糧庫(kù)系統(tǒng)單射式紅外感應(yīng)模塊
　　單射式紅外感應(yīng)器是基于紅外線技術(shù)的自動(dòng)控制產(chǎn)品，當(dāng)有人進(jìn)入感應(yīng)范圍時(shí)，傳感器探測(cè)到人體紅外光譜的變化，自動(dòng)接通負(fù)載，人不離開(kāi)感應(yīng)范圍，將持續(xù)接通；人離開(kāi)后，延時(shí)自動(dòng)關(guān)閉負(fù)載。人到燈亮，人離燈熄。這種是通過(guò)紅外線反射原理，當(dāng)人體的手或身體的某一部分在紅外線區(qū)域內(nèi)，紅外線發(fā)射管發(fā)出的紅外線由于人體手或身體摭擋反射到紅外線接收管，根據(jù)這種特性，將這種信息反饋給系統(tǒng)，致使報(bào)警器報(bào)警，觸摸屏顯示報(bào)警信息。當(dāng)人體的手或身體離開(kāi)紅外線感應(yīng)范圍，感應(yīng)器沒(méi)有接受信號(hào)，將不會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信息，表明情況良好。
　　4、糧情測(cè)控系統(tǒng)/智能糧庫(kù)系統(tǒng)報(bào)警模塊
　　為避免蜂鳴器在工作的過(guò)程中聲音過(guò)小，從而不能夠起到報(bào)警的真正作用，因此本次設(shè)計(jì)選擇了ULN2003APG作為聲音放大的驅(qū)動(dòng)芯片，ULN2003APG的雙列16腳封裝的晶體管陣列驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)大驅(qū)動(dòng)電壓為50V時(shí)，I=500mA，Ui=5V，適用于TTL COMS電路，由達(dá)林頓管組成驅(qū)動(dòng)電路。為單片雙極型大功率高速高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列芯片。其內(nèi)部由7組達(dá)林頓晶體管陳列和相應(yīng)的電阻網(wǎng)絡(luò)以及鉗位三極管網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，具有同時(shí)驅(qū)動(dòng)7組負(fù)載的能力。因此，采用普通蜂鳴器可實(shí)現(xiàn)報(bào)警目的。
　　5、糧情測(cè)控系統(tǒng)/智能糧庫(kù)系統(tǒng)STM32小系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　本系統(tǒng)采的是ST公司生產(chǎn)的STM32F103ZET6作為主要的控制芯片。該系列除新增的功能強(qiáng)化型外設(shè)接口外，STM32互連系列還提供與其它STM32微控制器相同的標(biāo)準(zhǔn)接口，這種外設(shè)共用性提升了整個(gè)產(chǎn)品家族的應(yīng)用靈活性，使開(kāi)發(fā)人員可以在多個(gè)設(shè)計(jì)中重復(fù)使用同一個(gè)軟件。新STM32的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)包括10個(gè)定時(shí)器、兩個(gè)12位1-Msample/s模數(shù)轉(zhuǎn)換器（交錯(cuò)模式下2-Msample/s）、兩個(gè)12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器、兩個(gè)I2C接口、五個(gè)USART接口和三個(gè)SPI端口。新產(chǎn)品外設(shè)共有12條DMA通道，還有一個(gè)CRC計(jì)算單元，像其它STM32微控制器一樣，支持96位*標(biāo)識(shí)碼。新系列微控制器還沿續(xù)了STM32產(chǎn)品家族的低電壓和節(jié)能兩大優(yōu)點(diǎn)。2.0V到3.6V的工作電壓范圍兼容主流的電池技術(shù)，如鋰電池和鎳氫電池，封裝還設(shè)有一個(gè)電池工作模式引腳Vbat。以72MHz頻率從閃存執(zhí)行代碼，僅消耗 27mA電流。低功耗模式共有四種，可將電流消耗降至兩微安。從低功耗模式快速啟動(dòng)也同樣節(jié)省電能；啟動(dòng)電路使用STM32內(nèi)部生成的8MHz信號(hào)，將微控制器從停止模式喚醒用時(shí)小于6微秒。
　　6、糧情測(cè)控系統(tǒng)/智能糧庫(kù)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)
　　糧倉(cāng)糧情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件重要任務(wù)就是對(duì)單射式紅外感應(yīng)器、溫度感應(yīng)器返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治觯巡幻髂繕?biāo)的信息、溫度變化值在液晶上顯示出來(lái)，并在同一時(shí)間蜂鳴器開(kāi)始發(fā)出警報(bào)，進(jìn)而將整個(gè)信息顯示在液晶顯示屏。這樣便可提示給人們做相應(yīng)的處理，軟件流程框圖如圖5所示。
　　7、糧情測(cè)控系統(tǒng)/智能糧庫(kù)系統(tǒng)系統(tǒng)測(cè)試及數(shù)據(jù)分析
　　在測(cè)試之前，需要對(duì)電路進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)萬(wàn)用表測(cè)試后的電壓滿足實(shí)驗(yàn)要求后，打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，按下系統(tǒng)板的復(fù)位鍵后，進(jìn)行界面校準(zhǔn)，界面校準(zhǔn)后，選擇溫度設(shè)定，首先設(shè)置溫度為18℃，接下來(lái)可以看到溫度傳感器的五個(gè)控制點(diǎn)，測(cè)試時(shí)，用手捂住1號(hào)溫度感應(yīng)器，稍微過(guò)段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警，觸摸屏上顯示1號(hào)溫度感應(yīng)器出現(xiàn)異常，表明該段區(qū)后域內(nèi)的糧食出現(xiàn)發(fā)燒情況；緊接著，可以觀察到有4對(duì)單射式紅外發(fā)射器，測(cè)試時(shí)，用手掌將其中3號(hào)紅外發(fā)射器中間位置遮擋，過(guò)段時(shí)間后報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警，觸摸屏顯示3號(hào)位置出現(xiàn)異常，表明該區(qū)域有目標(biāo)接近。這樣便能告訴人們做相應(yīng)的處理。
　　8、糧情測(cè)控系統(tǒng)/智能糧庫(kù)系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果與現(xiàn)象分析
　　系統(tǒng)預(yù)期設(shè)定所得糧情監(jiān)測(cè)情況如下表所示。
　　由表可以看出當(dāng)設(shè)定溫度為18℃的常溫時(shí)，分別對(duì)5個(gè)溫度感應(yīng)器的溫度進(jìn)行控制，當(dāng)溫度高于預(yù)期設(shè)定的溫度值后，報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警。觸摸屏上顯示，該段區(qū)域的溫度預(yù)警信息。
　　9、糧情測(cè)控系統(tǒng)/智能糧庫(kù)系統(tǒng)結(jié)語(yǔ)
　　這個(gè)系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了預(yù)期設(shè)定的各項(xiàng)要求，而且每項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試精度都超越了題目的指標(biāo)要求。

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