微波粮食烘干控制系统毕业论文(编辑修改稿)

微波粮食烘干控制系统毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

ALE：地址锁存允许信号输入端。 （以上两信号用于启动 A/D 转换） EOC：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。 长春工业大学 毕业论文 19 OE：输出允许控制端，用于打开三态数据输出锁存器。 CLK：时钟信号输入端。 A、 B、 C：地址输入线，经译码后可选通 IN0～ IN7 八个通道中的一个通道进行转换。 A、 B、 C 的输入与被选通的通道的关系如表 21 所示。 表 21 地址输入与被选通的通道的关系 被选通的通道 C B A IN0 0 0 0 IN1 0 0 1 IN2 0 1 0 IN4 1 0 0 IN5 1 0 1 IN6 1 1 0 IN7 1 1 1 移位寄存器 74LS164 的介绍 74LS164 为串行输入、并行输出 8 位移位寄存器并且 74LS164 为普通的 TTL 电路，价格低，并且键值读入、显示驱动均可使用该芯片完成。 接一片 74LS164 可扩展一个 8位并行口，用以连接一位七段数码管 LED，段选口作静态显示或作为键盘中的列地址线使用。 本毕业设计系统的显示电路部分运用了 74LS164 芯片，在显示电路 中的主要功能的串行输入并行输出。 下表为 74LS164 芯片的各管脚标号及其功能： 长春工业大学 毕业论文 20 表 22 74LS164 芯片的各管脚标号表 本毕业设计系统的显示电路部分运用了 74LS164 芯片，在显示电路中的主要功能的串行输入并行输出。 2． 6 7407 芯片的介绍 7407缓冲器为集电极开路六正相高电压驱动器，它的内部结构如图 28 所示 图 28 7407 内部结构 真值表为表 23所示： 长春工业大学 毕业论文 21 表 23 7407 真值表 7407 缓冲器内部电路为 OC 门电路，即“与非” 门电路，它的最大负载电流为 40mA，截止时耐压 30V，足以直接驱动光电耦合器。 2． 7 霍尔传感器的介绍 HZL201 霍尔齿轮 HZL201 霍尔齿轮传感器是一种用于测量速度、角度、转速、长度等的新型传感器。 由传感黑色金属齿轮或齿条的齿数并转换成电压脉冲信号来测量物体的速度、转速等参量。 并转换成电压脉冲信号来测量物体的速度、转速等参量。 电参数表 24如下 表 24 参数 符号 量值 单位 工作电压 Vcc 520 V 工作电流 Icc ≤15 mA 输出低电平 VOL ≤ V 输出高电平 VOH ≥(Vcc 1) V 工作距离 d mm 它的特点： 传感黑色金属目标 ； 输出幅度与齿轮转速无关，低速性能优异 ； 工作频率高，可达 100KHZ； 抗电磁干扰 ； 有电源极性反向保护 ； 安装维修方便。 湿 度 传 感 器的 介绍 长春工业大学 毕业论文 22 HS1101（湿敏电容） :是基于独特工艺设计的电容元件，专利的固态聚合物结构。 高精度 2%；极好的线性输出； 199%RH 湿度量程； 40 到 100 摄氏度的温度工作范围；响应时间 5秒；湿度输出受温度影响极小；防腐蚀性气体；常温使用无需温度补偿；无需校准；电容与湿度变化。 典型值 180pf@55%RH。 长期稳定性及可靠性，年漂移量 %RH/年。 实物图如下： 图 29 湿度传感器（ HS1101） 系统工作原理 本设计的微波粮食烘干控制系统是利用微波加热原理，充分体现了微波加热快、加热均匀、无污染等优点，采用 单片机 89C51 来控制微波加热器件—— 磁控管的工作时间。 从而经过该系统烘干后的粮食被控制在安全水之长春工业大学 毕业论文 23 下。 具体的系统工作过程包括向系统输送粮食、微波加热、系统输送出粮食三大过程。 如图 3— 1系统构成图所示： 图 3— 1系统构成图 通过自动定量给料器将粮食送到间歇运行的传输带上 ,通过刮板将粮食自动摊平 ,厚度为 30mm，判断粮食输送到位之后，磁控管开始对输送到位的粮食进行微波加热，同时对粮食的湿度进行监控测量，并判断此时的粮食是否达到安全水之下，如果粮食已达 到了标准，电机开始旋转，把烘干的粮食输送到收料器中。 同时又把将要烘干的部分粮食输送到微波加热板中。 这样就完成了本系统的一次循环过程。 下面具体讲解单片机是怎么对本系统的工作过程进行控制的。 单片机对本系统控制的工作过程分为两大部分，分别是对粮食输送的控制和对磁控管工作的时间的控制。 （ 1）对粮食输送的控制 当单片机 89C51 上电复位后开始工作时，控制磁控管不工作，电机开始长春工业大学 毕业论文 24 工作，是为把将要烘干的粮食输送到微波加热板上。 单片机此时开始对电机旋转的圈数进行计数，是为了确保粮食输送到位，单片机的计数过程是这样的： 当霍尔传感器扫描到一个磁钢时，霍尔传感器发生一次脉冲输入单片机，由于微波加热板的长度为 2m，传送轮子的周长为 1m，传送轮子上有 8 个磁钢，所以传送轮子需要旋转 2 圈，也就是发生 17 个脉冲信号，应能确保将要烘干的粮食输送到位了。 这时单片机产生一次中断，控制电机停止旋转。 这样单片机就完成了对粮食输送的控制工作。 （ 2）对磁控管工作的时间的控制 当确保把将要烘干的粮食输送到位之后，单片机产生一次中断，控制电机停止旋转和磁控管开始对输送到位的粮食进行微波加热，同时单片机对送入微波加热板内的粮食进行持续的监控测量粮食的湿 度，并判断微波加热板内的粮食是否达到安全水标准。 如果微波加热板内的粮食达到了安全水之下，单片机又产生一次中断，控制磁控管的微波加热停止，电机开始转动，同时单片机要控制电机旋转的圈数为 2圈，保证把烘干后的粮食输送到收料器中和把将要烘干的粮食输送到磁控管的微波加热板上。 就这样循环的运行下去。 控制硬件设计 3． 2． 1 系统原理图的设计 要求设计的微波粮食烘干控制系统是根据单片机来控制磁控管的工作时间和电机旋转的圈数，从而把粮食控制在安全水之 下。 其过程如下：先要电机工作，磁控管不工作，是为了把将要烘干的粮食输送到微波加热上。 同时通 A/D 转换 单片机信号处理 输出控制信号 湿度信号采样 长春工业大学 毕业论文 25 过计霍尔传感器发出脉冲的个数，来确保将要烘干的粮食输送是否到位了。 收到设定的个数之后，产生一次中断，说明粮食已经输送到位了。 此时单片机控制电机不工作、磁控管开始工作；是为对输送到位的粮食进行微波加热烘干，同时对输送到位的粮食进行持续的监控测量粮食的湿度，如果微波加热的粮食已经达到了安全水标准，单片机又产生一次中断。 控制电机工作、磁控管不工作，之后要计脉冲；为了确保把烘干后的粮食输送到收料器中和把第二次将要烘干的粮食输送 到微波加热板的指定位置，就形成了一个循环。 3． 2． 2 系统的组成框图 通过系统的组成框图可把该微波粮食烘干系统的硬件设计部分可分为输入输出接口设计、人机接口设计和控制接口设计。 下面我们来依次介绍本毕业设计的微波粮食烘干系统所应用的这三部的设计。 3． 2． 3 输入输出 接口 设计 本系统的 输入输出接口设计主要包括数据采集电路和模数转换电路，该系统应用的电路图如图 32所示 传感器 数据采集 89C51 应用系统 命令键输入 显示电路 控制执行电路 长春工业大学 毕业论文 26 图 32 数据采集电路的主要元件是湿度传感器，湿度传感器主要由湿敏元件构成，湿度的变化 引起了湿度传感器内部电容 RH 的改变，在相对湿度为 55%时， RH 的典型值为 180pf。 电容式湿度传感器 HS1101 是用集成工艺制造的湿度传感器，它在1%~99%范围内能按恒定比率输出一个与湿度成正比的电压，通过对此电压的测量，就可得到所需要的湿度值。 湿度传感器对粮食的湿度信号进行采样，要通过采样电路来实现。 当采样到粮食的湿度信号之后，通过两级 LM358 芯片的放大，每一级的放大倍数为： 108RR ，最后把放大的模拟信号输入 ADC0809，进行模数转换。 A/D 变换器 工作原理 ： 模 /数转换器的功能是把输入的模拟信号转换成数字形式，使微处理机能够从传感器或其它模拟信号获得信息。 A/D 转换器的种类很多，但目前应用较广泛的主要有两种类型：逐次逼近式 A/D 转换器和双积分式 A/D 转换器。 3． 2． 4 人机 接口 设计 该微波粮食烘干控制系统的人机接口设计电路包括两个部分为显示电路长春工业大学 毕业论文 27 的命令键输入电路。 下面依次对它们进行介绍： 本系统的显示电路使用串行口的静态 LED 驱动接口。 利用串行口和移位寄存器作为显示器的驱动接口，可以简化设计，节省 CPU 的 I/O线。 图 33是一个使用 89C51 串行口的静态 LED 显示接口。 图 33 用串行口的静态 LED 显示接口 单片机 89C51 的串行口设定工作在方式 0状态。 在方式 0 时， 89C51 的串行口起一个移位 [寄存器的作用， RXD 引脚作为输入或输出移位时钟。 输出时以字节为单位输出， D07 位首先送出接着送 D1 位，最后是 D7位。 一个字节输出完毕后 89C51 内部自动对串行口发送中断标志 T1 置位。 在程序中可测试T1 以确定是否发送完毕。 电路中使用串行输入并行输出的移位寄存器 74LS164。 74LS164 的功能是把串行输入的数据转变为并行输出，当 时钟端 CP 有一个正跳变信号时，输出端 Q0 至 Q7 的数据移位一次， Qn 移至 Qn+1，数据输入端 Da 和 Db 的值相与后送入 Q0， Q7 原来的数据丢失。 当下一级 74LS164 的 Da 和 Db 端接上一级的 Q7 端时， Q7 原来的数据移至下一级 74LS164 的 Q0 端。 MR 端是复位控长春工业大学 毕业论文 28 制端， WR 为低电平时， Q0至 Q7 均输出低电平。 显示接口电路中不需要复位操作，所以 WR 端接 +5V。 89C51 的串行数据由 RXD 端输出，送到 74LS164 输入端 Da 和 Db，移位时钟由 89C51 的 TXD 端输出，经 7408 组成的同相驱动器后接到所有的 74LS164 的时钟端 CP 上。 显示器使用 8个共阳极七段 LED，组成 8位十六进制数字显示器，采用非扫描即静态显示方。 每一片 74LS164 的8 个输出 Q7~Q0 经过限流电阻后分别接到一个 LED 显示器的 a~g 端以及小数点 Dp 端 ,只要 89C51 不发出移位时钟，显示的数据就保持不变。 显示器程序中有一个段码表。 码表就是把所要显示字型的字段控制数据按所显示数值的大小，顺序排成一个表，并放在程序存储中。 例如要显示的数字是十六进制数 0~F 及十进制小数，空字符等 .则段码表的首地址单元存放显示 0.， 1.„„到 ， 20H 单元存放不显示的 段码，这样就形成段了段码表，即显示子程序中的 SGTAB。 当需要显示 0时，则把地址为 SGTAB 的存储单元的内容0C0H 送到串行口输出，经 74LS164 接收后驱动七段 LED 显示出 ” 0”。 段码字节的 D0 对应于 74LS164 的 Q7 即 a段， D7 对应于 Q0 端 Dp段。 SGTAB 上段码表的首地址，要显示的数据为段码表的偏移量 ,偏移量字节中 D0~D3 代表显示数字 0~F， D4 小数点的显示状态， H 表示不显示。 使用移位寄存器组成的显示接口电路，可以接很多的七段 LED 显示器。 由于移位寄存器是一个个串联的，增加 LED 显示器不需要增加单 片机的 I/O 线，只需修改相应的显示控制程序。 所以最大的显示位数主要由 CP 线的驱动能力和传送数据时间长短决定。 如果用驱动能力强的 74S241 驱动器作为移位时钟驱动，则显示位数可接到 20 位以上。 该接口电路的优点是显示位数多，显示亮度大，显示程序简单，主序不必扫描显示器接口，故有更多是时间用于完成其它任务。 本系统的命令键输入电路如图 34 所示 长春工业大学 毕业论文 29 图 34 命令键输入电路 命令键输入电路的关键部分是键盘，它是最简单的单片机输入接口，通过键盘输入数据或命令，实现简单的人机对话。 键盘上闭合 键的识别是由专用硬件实现的，成为编码键盘，靠软件实现的称为非编码键盘。 在单片机应用系统设计中，为了节省硬件，通常采用非编码键盘，在这种键盘结构中，单片机对它的控制不外乎有以下三种方式： ① 程序控制扫描方式：这种方式只有当单片机空闲时，才调用键盘扫描子程序，响应键盘的输入请求。 ② 定时扫描方式：单片机对键盘的扫描也可采用定时扫描方式，即每个一定的时间对键盘扫描一次。 在这种扫描方式中，通常利用单片机内的定时器，产生 10ms 的定时中断，CPU。