糧倉糧情監測儀詳細設計及測試

糧情測控係統/智能糧庫係統摘要：本文詳細介紹了糧倉(cang) 糧情監測儀(yi) 各個(ge) 模塊的設計，經測試，實現了達到預期設定溫度值報警、不明目標潛入報警的功能。本作品在整個(ge) 調試過程中具有良好的穩定性，在糧倉(cang) 糧情監測係統的實際使用中，效果明顯，達到了預期設計的要求。

　　關(guan) 鍵詞：糧倉(cang) 糧情監測 STM32 DS18B20 單射式紅外感應器 監測儀(yi) 詳細設計 糧情測控係統/智能糧庫係統
　　中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2012）09-0172-02
　　糧食儲(chu) 藏是人類為(wei) 了生存而采取的有效措施，因此，糧食的安全儲(chu) 藏具有重要意義(yi) 。設計生產(chan) 出符合實際需要的監測儀(yi) 有良好市場前景價(jia) 值。本文著重闡述監測儀(yi) 詳細設計及測試部分。
　　1、糧情測控係統/智能糧庫係統電源模塊
　　本次采用LM317作為(wei) 穩壓控製電路；LM317的輸出電壓範圍是1.2V至37V，負載電流大為(wei) 1.。它的使用非常簡單，僅(jin) 需兩(liang) 個(ge) 外接電阻來設置輸出電壓。此外它的線性調整率和負載調整率也比標 準的固定穩壓器好。LM317內(nei) 置有過載保護、安全區保護等多種保護電路。輸入大電壓為(wei) 30多伏，輸出電壓1.5-32V，電流為(wei) 1..其中LM317有三個(ge) 引腳.一個(ge) 輸入一個(ge) 輸出一個(ge) 電壓調節。輸入引腳輸入正電壓，輸出引腳接負載，電壓調節引腳一個(ge) 引腳接電阻（200左右）在輸出引腳，另一個(ge) 接可調電阻（幾K）接於(yu) 地.輸入和輸出引腳對地要接濾波電容。
　　2、糧情測控係統/智能糧庫係統溫度感應模塊
　　DS18B20的主要特性：適應電壓範圍更寬，電壓範圍：3.0～5.5V，在寄生電源方式下可由數據線供電。*的單線接口方式，DS18B20在與(yu) 微處理器連接時僅(jin) 需要一條口線即可實現微處理器與(yu) DS18B20的雙向通訊、DS18B20支持多點組網功能，多個(ge) DS18B20可以並聯在*的三線上，實現組網多點測溫；DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳(chuan) 感元件及轉換電路集成在形如一隻三極管的集成電路內(nei) ；溫範圍-55℃～+125℃，在-10～+85℃時精度為(wei) ±0.5℃；可編程 的分辨率為(wei) 9～12位，對應的可分辨溫度分別為(wei) 0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可實現高精度測溫；在9位分辨率時多在93.75ms內(nei) 把溫度轉換為(wei) 數字，12位分辨率時多在750ms內(nei) 把溫度值轉換為(wei) 數字，速度更快；測量結果直接輸出數字溫度信號，以"一 線總線"串行傳(chuan) 送給CPU，同時可傳(chuan) 送CRC校驗碼，具有*的抗幹擾糾錯能力；負壓特性：電源極性接反時，芯片不會(hui) 因發熱而燒毀，但不能正常工作。
　　3、糧情測控係統/智能糧庫係統單射式紅外感應模塊
　　單射式紅外感應器是基於(yu) 紅外線技術的自動控製產(chan) 品，當有人進入感應範圍時，傳(chuan) 感器探測到人體(ti) 紅外光譜的變化，自動接通負載，人不離開感應範圍，將持續接通；人離開後，延時自動關(guan) 閉負載。人到燈亮，人離燈熄。這種是通過紅外線反射原理，當人體(ti) 的手或身體(ti) 的某一部分在紅外線區域內(nei) ，紅外線發射管發出的紅外線由於(yu) 人體(ti) 手或身體(ti) 摭擋反射到紅外線接收管，根據這種特性，將這種信息反饋給係統，致使報警器報警，觸摸屏顯示報警信息。當人體(ti) 的手或身體(ti) 離開紅外線感應範圍，感應器沒有接受信號，將不會(hui) 產(chan) 生報警信息，表明情況良好。
　　4、糧情測控係統/智能糧庫係統報警模塊
　　為(wei) 避免蜂鳴器在工作的過程中聲音過小，從(cong) 而不能夠起到報警的真正作用，因此本次設計選擇了ULN2003APG作為(wei) 聲音放大的驅動芯片，ULN2003APG的雙列16腳封裝的晶體(ti) 管陣列驅動電路，當大驅動電壓為(wei) 50V時，I=500mA，Ui=5V，適用於(yu) TTL COMS電路，由達林頓管組成驅動電路。為(wei) 單片雙極型大功率高速高壓大電流達林頓晶體(ti) 管陣列芯片。其內(nei) 部由7組達林頓晶體(ti) 管陳列和相應的電阻網絡以及鉗位三極管網絡構成，具有同時驅動7組負載的能力。因此，采用普通蜂鳴器可實現報警目的。
　　5、糧情測控係統/智能糧庫係統STM32小係統設計
　　本係統采的是ST公司生產(chan) 的STM32F103ZET6作為(wei) 主要的控製芯片。該係列除新增的功能強化型外設接口外，STM32互連係列還提供與(yu) 其它STM32微控製器相同的標準接口，這種外設共用性提升了整個(ge) 產(chan) 品家族的應用靈活性，使開發人員可以在多個(ge) 設計中重複使用同一個(ge) 軟件。新STM32的標準外設包括10個(ge) 定時器、兩(liang) 個(ge) 12位1-Msample/s模數轉換器（交錯模式下2-Msample/s）、兩(liang) 個(ge) 12位數模轉換器、兩(liang) 個(ge) I2C接口、五個(ge) USART接口和三個(ge) SPI端口。新產(chan) 品外設共有12條DMA通道，還有一個(ge) CRC計算單元，像其它STM32微控製器一樣，支持96位*標識碼。新係列微控製器還沿續了STM32產(chan) 品家族的低電壓和節能兩(liang) 大優(you) 點。2.0V到3.6V的工作電壓範圍兼容主流的電池技術，如鋰電池和鎳氫電池，封裝還設有一個(ge) 電池工作模式引腳Vbat。以72MHz頻率從(cong) 閃存執行代碼，僅(jin) 消耗 27mA電流。低功耗模式共有四種，可將電流消耗降至兩(liang) 微安。從(cong) 低功耗模式快速啟動也同樣節省電能；啟動電路使用STM32內(nei) 部生成的8MHz信號，將微控製器從(cong) 停止模式喚醒用時小於(yu) 6微秒。
　　6、糧情測控係統/智能糧庫係統軟件係統程序設計
　　糧倉(cang) 糧情監測係統的軟件重要任務就是對單射式紅外感應器、溫度感應器返回的數據進行適當的分析，把不明目標的信息、溫度變化值在液晶上顯示出來，並在同一時間蜂鳴器開始發出警報，進而將整個(ge) 信息顯示在液晶顯示屏。這樣便可提示給人們(men) 做相應的處理，軟件流程框圖如圖5所示。
　　7、糧情測控係統/智能糧庫係統係統測試及數據分析
　　在測試之前，需要對電路進行檢測，通過萬(wan) 用表測試後的電壓滿足實驗要求後，打開電源開關(guan) ，按下係統板的複位鍵後，進行界麵校準，界麵校準後，選擇溫度設定，首先設置溫度為(wei) 18℃，接下來可以看到溫度傳(chuan) 感器的五個(ge) 控製點，測試時，用手捂住1號溫度感應器，稍微過段時間後，發現報警器開始報警，觸摸屏上顯示1號溫度感應器出現異常，表明該段區後域內(nei) 的糧食出現發燒情況；緊接著，可以觀察到有4對單射式紅外發射器，測試時，用手掌將其中3號紅外發射器中間位置遮擋，過段時間後報警器開始報警，觸摸屏顯示3號位置出現異常，表明該區域有目標接近。這樣便能告訴人們(men) 做相應的處理。
　　8、糧情測控係統/智能糧庫係統測試結果與(yu) 現象分析
　　係統預期設定所得糧情監測情況如下表所示。
　　由表可以看出當設定溫度為(wei) 18℃的常溫時，分別對5個(ge) 溫度感應器的溫度進行控製，當溫度高於(yu) 預期設定的溫度值後，報警器開始報警。觸摸屏上顯示，該段區域的溫度預警信息。
　　9、糧情測控係統/智能糧庫係統結語
　　這個(ge) 係統不僅(jin) 實現了預期設定的各項要求，而且每項指標的測試精度都超越了題目的指標要求。

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