基于單片機(jī)的機(jī)械通風(fēng)控制器

眾所周知,糧食的儲(chǔ)備是關(guān)系到國(guó)家危亡、百姓生活的大事,糧食只有在一定的環(huán)境條件下才能長(zhǎng)期存放,而保證不發(fā)芽不變質(zhì),所以對(duì)于貯存糧食的糧庫(kù),除了在結(jié)構(gòu)形式上有許多要求外,在溫度和濕度上都有較高的要求。一般來(lái)說(shuō),對(duì)于不同的地區(qū),不同的貯存物,糧庫(kù)分常溫庫(kù)、準(zhǔn)低溫庫(kù)和低溫庫(kù)。準(zhǔn)低溫庫(kù)的溫度要求為15℃＜t＜20℃,低溫庫(kù)的要求為t＜15℃。

目前,在我國(guó)的北方地區(qū),糧庫(kù)主要利用機(jī)械通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行糧庫(kù)內(nèi)、外空氣的交換來(lái)達(dá)到降低庫(kù)內(nèi)溫度,實(shí)現(xiàn)糧食的低溫保存。以前通風(fēng)設(shè)備的開(kāi)啟和關(guān)停,均是由人手動(dòng)控制的,即由庫(kù)管人員定時(shí)查看庫(kù)內(nèi)外的溫度、濕度情況,按要求開(kāi)關(guān)通風(fēng)設(shè)備,這樣庫(kù)管人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大,可靠性差,而且管理人員多,管理成本高。為此,需要有一種符合機(jī)械通風(fēng)要求的低成本的控制器,在溫差和濕度超過(guò)用戶(hù)設(shè)定值范圍時(shí),啟動(dòng)通風(fēng)設(shè)備,否則自動(dòng)關(guān)閉通風(fēng)設(shè)備。鑒于目前大多中小型糧庫(kù)資金缺少的現(xiàn)狀,筆者根據(jù)糧庫(kù)從事機(jī)械通風(fēng)術(shù)人員的要求,研制了用gms97c51構(gòu)成的經(jīng)濟(jì)實(shí)用型機(jī)械通風(fēng)控制器。本文就該控制器硬件組成、工作原理、系統(tǒng)軟件等問(wèn)題做以簡(jiǎn)述。

2　硬件組成及工作原理

系統(tǒng)的組成如圖1所示。根據(jù)機(jī)械通風(fēng)的要求,該控制器能夠自動(dòng)測(cè)量糧庫(kù)內(nèi)外的溫差及庫(kù)外的濕度。當(dāng)庫(kù)內(nèi)外的溫度差大于設(shè)定值且實(shí)測(cè)庫(kù)外濕度低于設(shè)定值時(shí)自動(dòng)給出信號(hào)啟動(dòng)通風(fēng)設(shè)備,否則自動(dòng)停止通風(fēng)設(shè)備的工作。而溫差及濕度的設(shè)定值可由用戶(hù)根據(jù)季節(jié)氣候隨時(shí)修改,自由調(diào)整。

系統(tǒng)的核心為高性能、低成本的單片機(jī)gms97c51,他與87c51完全兼容,內(nèi)部包含4kbotp。通過(guò)p0口連接一個(gè)4×4鍵盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)人工對(duì)參數(shù)的自由設(shè)定。通過(guò)串口連接4位led顯示器,其中2位顯示庫(kù)內(nèi)外的溫差,另外2位顯示濕度。系統(tǒng)定時(shí)啟動(dòng)通過(guò)p1口相連的adc0809來(lái)完成溫差測(cè)量電路送來(lái)的溫差及濕度測(cè)量電路送來(lái)的濕度的a／d轉(zhuǎn)換信號(hào),并與設(shè)定值比較。當(dāng)滿(mǎn)足啟動(dòng)條件時(shí)通過(guò)p2．6控制繼電器j閉合,進(jìn)一步利用j的觸點(diǎn)啟動(dòng)通風(fēng)設(shè)備。

下面重點(diǎn)介紹溫差及濕度的測(cè)量電路。

2．1　溫差測(cè)量電路　　

根據(jù)機(jī)械通風(fēng)的要求,實(shí)際上我們并不關(guān)心糧庫(kù)內(nèi)外的實(shí)際溫度,而是更關(guān)心庫(kù)內(nèi)外的溫差。為了簡(jiǎn)化測(cè)量電路,降低成本,本設(shè)計(jì)沒(méi)有采用傳統(tǒng)測(cè)量庫(kù)內(nèi)外溫度再求其差的方法。如圖2所示。直接采用一對(duì)匹配性能較佳的ad590l,分別置于庫(kù)內(nèi)外,利用圖2直接測(cè)量溫差。顯然vt正比（t1－t2）,其中t1,t2分別為糧庫(kù)內(nèi)、外的溫度。

2．2　濕度測(cè)量電路
系統(tǒng)的核心為高性能、低成本的單片機(jī)gms97c51,他與87c51完全兼容,內(nèi)部包含4kbotp。通過(guò)p0口連接一個(gè)4×4鍵盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)人工對(duì)參數(shù)的自由設(shè)定。通過(guò)串口連接4位led顯示器,其中2位顯示庫(kù)內(nèi)外的溫差,另外2位顯示濕度。系統(tǒng)定時(shí)啟動(dòng)通過(guò)p1口相連的adc0809來(lái)完成溫差測(cè)量電路送來(lái)的溫差及濕度測(cè)量電路送來(lái)的濕度的a／d轉(zhuǎn)換信號(hào),并與設(shè)定值比較。當(dāng)滿(mǎn)足啟動(dòng)條件時(shí)通過(guò)p2．6控制繼電器j閉合,進(jìn)一步利用j的觸點(diǎn)啟動(dòng)通風(fēng)設(shè)備。

下面重點(diǎn)介紹溫差及濕度的測(cè)量電路。

2．1　溫差測(cè)量電路

根據(jù)機(jī)械通風(fēng)的要求,實(shí)際上我們并不關(guān)心糧庫(kù)內(nèi)外的實(shí)際溫度,而是更關(guān)心庫(kù)內(nèi)外的溫差。為了簡(jiǎn)化測(cè)量電路,降低成本,本設(shè)計(jì)沒(méi)有采用傳統(tǒng)測(cè)量庫(kù)內(nèi)外溫度再求其差的方法。如圖2所示。直接采用一對(duì)匹配性能較佳的ad590l,分別置于庫(kù)內(nèi)外,利用圖2直接測(cè)量溫差。顯然vt正比（t1－t2）,其中t1,t2分別為糧庫(kù)內(nèi)、外的溫度。

2．2　濕度測(cè)量電路

片7556構(gòu)成測(cè)量電路。如圖3所示。左邊1／2（7556）組成自激多諧振蕩器,右邊1／2（7556）組成單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路。v01,v02邏輯異或后濾波得到直流電壓vd,經(jīng)分析可得：

顯示并控制通風(fēng)設(shè)備（定時(shí)時(shí)間由用戶(hù)設(shè)定）。作為完成比較計(jì)算的軟件部分由主程序和定時(shí)器t0中斷服務(wù)程序構(gòu)成。主程序完成系統(tǒng)初始化及鍵盤(pán)管理,程序流程圖見(jiàn)圖4,中斷服務(wù)程序,主要判定測(cè)量時(shí)間是否已到,并進(jìn)行溫差及濕度測(cè)量、換算,進(jìn)一步判定是否啟動(dòng)通風(fēng)設(shè)備,程序流程圖見(jiàn)圖5。

4　結(jié)　論

（1）通過(guò)溫差測(cè)量電路及濕度測(cè)量電路的設(shè)計(jì),真正實(shí)現(xiàn)了低成本的要求。 （2）本裝置為定時(shí)測(cè)控并顯示有關(guān)參數(shù),能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)要求的同時(shí),又具有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)之特點(diǎn)。 （3）靈活的鍵盤(pán)輸入方式設(shè)定參數(shù),增加了系統(tǒng)的靈活性。

本機(jī)械通風(fēng)控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)使用,證明運(yùn)行可靠,操作方便,節(jié)省人力投入,提高了自動(dòng)化控制水平和工作效率,方便了調(diào)試和維護(hù),符合機(jī)械通風(fēng)技術(shù)的要求,真正做到既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的控制目的,具有推廣價(jià)值。