糧倉糧情監測儀詳細設計及測試

糧情測控系統/智能糧庫系統摘要：本文詳細介紹了糧倉糧情監測儀各個模塊的設計，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。本作品在整個調試過程中具有良好的穩定性，在糧倉糧情監測系統的實際使用中，效果明顯，達到了預期設計的要求。

　　關鍵詞：糧倉糧情監測 STM32 DS18B20 單射式紅外感應器 監測儀詳細設計 糧情測控系統/智能糧庫系統
　　中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2012）09-0172-02
　　糧食儲藏是人類為了生存而采取的有效措施，因此，糧食的安全儲藏具有重要意義。設計生產出符合實際需要的監測儀有良好市場前景價值。本文著重闡述監測儀詳細設計及測試部分。
　　1、糧情測控系統/智能糧庫系統電源模塊
　　本次采用LM317作為穩壓控制電路；LM317的輸出電壓范圍是1.2V至37V，負載電流大為1.。它的使用非常簡單，僅需兩個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內置有過載保護、安全區保護等多種保護電路。輸入大電壓為30多伏，輸出電壓1.5-32V，電流為1..其中LM317有三個引腳.一個輸入一個輸出一個電壓調節。輸入引腳輸入正電壓，輸出引腳接負載，電壓調節引腳一個引腳接電阻（200左右）在輸出引腳，另一個接可調電阻（幾K）接于地.輸入和輸出引腳對地要接濾波電容。
　　2、糧情測控系統/智能糧庫系統溫度感應模塊
　　DS18B20的主要特性：適應電壓范圍更寬，電壓范圍：3.0～5.5V，在寄生電源方式下可由數據線供電。*的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現微處理器與DS18B20的雙向通訊、DS18B20支持多點組網功能，多個DS18B20可以并聯在*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 傳感元件及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內；溫范圍-55℃～+125℃，在-10～+85℃時精度為±0.5℃；可編程 的分辨率為9～12位，對應的可分辨溫度分別為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內把溫度轉換為數字，12位分辨率時多在750ms內把溫度值轉換為數字，速度更快；測量結果直接輸出數字溫度信號，以"一 線總線"串行傳送給CPU，同時可傳送CRC校驗碼，具有*的抗干擾糾錯能力；負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發熱而燒毀，但不能正常工作。
　　3、糧情測控系統/智能糧庫系統單射式紅外感應模塊
　　單射式紅外感應器是基于紅外線技術的自動控制產品，當有人進入感應范圍時，傳感器探測到人體紅外光譜的變化，自動接通負載，人不離開感應范圍，將持續接通；人離開后，延時自動關閉負載。人到燈亮，人離燈熄。這種是通過紅外線反射原理，當人體的手或身體的某一部分在紅外線區域內，紅外線發射管發出的紅外線由于人體手或身體摭擋反射到紅外線接收管，根據這種特性，將這種信息反饋給系統，致使報警器報警，觸摸屏顯示報警信息。當人體的手或身體離開紅外線感應范圍，感應器沒有接受信號，將不會產生報警信息，表明情況良好。
　　4、糧情測控系統/智能糧庫系統報警模塊
　　為避免蜂鳴器在工作的過程中聲音過小，從而不能夠起到報警的真正作用，因此本次設計選擇了ULN2003APG作為聲音放大的驅動芯片，ULN2003APG的雙列16腳封裝的晶體管陣列驅動電路，當大驅動電壓為50V時，I=500mA，Ui=5V，適用于TTL COMS電路，由達林頓管組成驅動電路。為單片雙極型大功率高速高壓大電流達林頓晶體管陣列芯片。其內部由7組達林頓晶體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、糧情測控系統/智能糧庫系統STM32小系統設計
　　本系統采的是ST公司生產的STM32F103ZET6作為主要的控制芯片。該系列除新增的功能強化型外設接口外，STM32互連系列還提供與其它STM32微控制器相同的標準接口，這種外設共用性提升了整個產品家族的應用靈活性，使開發人員可以在多個設計中重復使用同一個軟件。新STM32的標準外設包括10個定時器、兩個12位1-Msample/s模數轉換器（交錯模式下2-Msample/s）、兩個12位數模轉換器、兩個I2C接口、五個USART接口和三個SPI端口。新產品外設共有12條DMA通道，還有一個CRC計算單元，像其它STM32微控制器一樣，支持96位*標識碼。新系列微控制器還沿續了STM32產品家族的低電壓和節能兩大優點。2.0V到3.6V的工作電壓范圍兼容主流的電池技術，如鋰電池和鎳氫電池，封裝還設有一個電池工作模式引腳Vbat。以72MHz頻率從閃存執行代碼，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也同樣節省電能；啟動電路使用STM32內部生成的8MHz信號，將微控制器從停止模式喚醒用時小于6微秒。
　　6、糧情測控系統/智能糧庫系統軟件系統程序設計
　　糧倉糧情監測系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，并在同一時間蜂鳴器開始發出警報，進而將整個信息顯示在液晶顯示屏。這樣便可提示給人們做相應的處理，軟件流程框圖如圖5所示。
　　7、糧情測控系統/智能糧庫系統系統測試及數據分析
　　在測試之前，需要對電路進行檢測，通過萬用表測試后的電壓滿足實驗要求后，打開電源開關，按下系統板的復位鍵后，進行界面校準，界面校準后，選擇溫度設定，首先設置溫度為18℃，接下來可以看到溫度傳感器的五個控制點，測試時，用手捂住1號溫度感應器，稍微過段時間后，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，表明該段區后域內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，過段時間后報警器開始報警，觸摸屏顯示3號位置出現異常，表明該區域有目標接近。這樣便能告訴人們做相應的處理。
　　8、糧情測控系統/智能糧庫系統測試結果與現象分析
　　系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18℃的常溫時，分別對5個溫度感應器的溫度進行控制，當溫度高于預期設定的溫度值后，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、糧情測控系統/智能糧庫系統結語
　　這個系統不僅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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