储备粮仓多点温度自动巡检系统设计开题报告

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1、 毕业设计开题报告 题 目： 储备粮仓温度自动巡检系统设计 学 院： 电子信息工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师： 开题时

2、间： 2014年3月20日 一、文献综述 本课题研究的意义： 人类的生存和社会活动与温湿度密切相关。随着现代化的实现，很难找出一个与温湿度无关的领域来。科技的迅速发展使对温湿度的要求逐渐提高。 度量物体冷热的物理量，是国际单位制中7个基本物理量之一。在生产和科学研究中，许多物理现象和化学过程都是在一定的温度下进行的，人们的生活也和他密切相关。 　　 湿度很久以前就与生活存在着密切的关系,但用数量来进行表示较为困难。对湿度的表示方法有绝对湿度、相对湿度、露点、湿气与干气的比值（重量或体积）等等。日常生活中最常用的表示湿度

3、的物理量是空气的相对湿度。用%RH表示。在物理量的导出上相对湿度与温度有着密切的关系。一定体积的密闭气体，其温度越高相对湿度越低，温度越低，其相对湿度越高。其中涉及到复杂的热力工程学知识。 　　 在计量法中规定，湿度定义为“物象状态的量”。日常生活中所指的适度为相对湿度，用RH%表示。总之，即气体中（通常为空气中）所含水蒸气量（水蒸气压）与其空气相同情况下饱和水蒸气量（饱和水蒸汽压）的百分比。 单位容积的空气里实际所含的水汽量，一般以克为单位。温度对绝对湿度有着直接影响，一般情况下，温度越高，水蒸气发得越多，绝对湿度就越大；相反，绝对湿度就小。 　　 在一定温度下，单位容积，空气中所能容

4、纳的水汽量的最大限度。如果超过这个限度，多余的水蒸气就会凝结，变成水滴，此时的空气湿度变称为饱和湿度。空气的饱和湿度不是固定不变的，它随着温度的变化而变化。温度越高，单位容积空气中能容纳的水蒸气就越多，饱和湿度就越大。 含有一定量水蒸气（绝对湿度）的空气，当温度下降到一定程度时所含的水蒸气就会达到饱和状态（饱和湿度）并开始液化成水，这种现象叫做凝露。水蒸气开始液化成水时的温度叫做“露点温度”简称“露点”。如果温度继续下降到露点以下，空气中超饱和的水蒸气就会在物体表面上凝结成水滴。此外，风与空气中的温湿度有密切关系，也是影响空气温湿度变化的重要因素之一。 温湿度对于粮食储存来说至关重要，温湿

5、度的变化会带安全问题温湿度的监控有利于相关人员进行及时的控制。粮食对于温湿度极为敏感，不当的保存会严重降低保存年限利用如LTM8901系列+LTM8662+LTM8520即可组成环境监控系统，配上排风机，除湿器，加热器，即可保持稳定的温度，避免虫害，潮湿等问题。 　　粮食储存对于温湿度要求极为严格，不当的温湿度下，植物会停止生长、甚至死 亡利用LTM8901C+LTM85202，配合气体传感器，光照传感器等可组成一个数字化大棚温湿度监控系统，控制粮仓内的相关参数，从而使大棚的效率达到极致。 　　粮食在不同的温度下会表现出不同的生长状态，高质高产的目标要依靠适宜的环境来保障。根据国家相关要求，

6、；粮食保存必须按照相应的温湿度进行控制。根据最新的GMP认证，对于一般的温度存储范围为0-30℃。原料在发酵过程中需要控制好温湿度，在现场环境方便的情况下可利用LTM8590等无线温湿度传感器监控温湿度，在环境复杂的现场内，可利用RS-485等数字量传输的LTM8901C进行检测控制温湿度，避免发生虫害，如果操作不当，则会造成原料的大量损失。楼宇中的环境控制通常是温度控制，对于用控制湿度达到最佳舒适环境的关注日益增多。 智能温度传感器（亦称数字温度传感器）在20世纪90年代中期问世。它是微电子技术、计算机技术和自动检测技术（ATE）的结晶。目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。智能

7、温度传感器内部包含温度传感器、A/D传感器、信号传感器、存储器和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器、随机存取存储器和只读存储器。智能温度传感器能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器，并且可通过软件来实现测试功能，温度计也越来越智能化。 而湿度计好像是安纳度，一个在15世纪在意大利出生的人，是第一个想出这一个仪器量度出空气中的水蒸气含量的人开始探索的。他将一干燥的棉花放入一个天平的一侧上，然后他安置一个正是与棉花相同的重量的对象在天平的另一端。当干燥的棉花从空气吸收水蒸气，它变得更重并且这个天平的这侧开始降落。在两重量之间的不同时湿度的度量标准。 现代科学家使用一台称为

8、“psychrometer”的仪器测量相对湿度。“psychrometer”由两个绑在一起的温度计造成。一个温度计泡在被用清水浸过的材料包里，开始度量相对湿度是，要把“psychrometer”旋转直至抱着的温度计维持一个稳定的温度，而这个温度一定比干的那个温度计低，实际的空气温度被干燥的那个温度计度量。在两个温度之间的不同被叫为“wet-bullbdepression”是来自物质的水的蒸发结果。科学家记录低干的温度计的温度和“wet-bullbdepression”，然后制成一个图表，来计算相对湿度。这个也是干湿球湿度计的工作原理 跟电子温度计一样湿度计随着湿度传感器的发展趋于成熟。现在常

9、用的温度传感器AD590，DS18B20湿度传感器HMxx’系列，HS1xx系列，随着温湿度的发展室温监控系统也越来越成熟，更好的为人们服务。 选择测量范围 ，和测量重量、温度一样，选择湿度传感器首先要确定测量范围。除了气象、科研部门外，搞温、湿度测控的一般不需要全湿程(0-100%RH)测量。选择测量精度 ，测量精度是湿度传感器最重要的指标，每提高—个百分点，对湿度传感器来说就是上一个台阶，甚至是上一个档次。因为要达到不同的精度，其制造成本相差很大，售价也相差甚远。所以使用者一定要量体裁衣，不宜盲目追求“高、精、尖”。如在不同温度下使用湿度传感器，其示值还要考虑温度漂移的影响。众所周知，相

10、对湿度是温度的函数，温度严重地影响着指定空间内的相对湿度。温度每变化0.1℃。将产生0.5%RH的湿度变化(误差)。使用场合如果难以做到恒温，则提出过高的测湿精度是不合适的。多数情况下，如果没有精确的控温手段，或者被测空间是非密封的，5%RH的精度就足够了。对于要求精确控制恒温、恒湿的局部空间，或者需要随时跟踪记录湿度变化的场合，再选用3%RH以上精度的湿度传感器。而精度高于2%RH的要求恐怕连校准传感器的标准湿度发生器也难以做到，更何况传感器自身了。相对湿度测量仪表，即使在20—25℃下，要达到2%RH的准确度仍是很困难的。通常产品资料中给出的特性是在常温（20℃10℃）和洁净的气体中测量的

11、。考虑时漂和温漂 ，在实际使用中，由于尘土、油污及有害气体的影响，使用时间一长，电子式湿度传器会产生老化，精度下降，电子式湿度传器年漂移量一般都在2%左右，甚至更高。一般情况下，生产厂商会标明1次标定的有效使用时间为1年或2年，到期需重新标定。其它注意事项，湿度传感器是非密封性的，为保护测量的准确度和稳定性，应尽量避免在酸性、碱性及含有机溶剂的气氛中使用。也避免在粉尘较大的环境中使用。为正确反映欲测空间的湿度，还应避免将传感器安放在离墙壁太近或空气不流通的死角处。如果被测的房间太大，就应放置多个传感器。有的湿度传感器对供电电源要求比较高，否则将影响测量精度。或者传感器之间相互干扰，甚至无法工作

12、。使用时应按照技术要求提供合适的、符合精度要求的供电电源。传感器需要进行远距离信号传输时，要注意信号的衰减问题。当传输距离超过200m以上时，建议选用频率输出信号的湿度传感器。 由于温度与湿度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系，所以温湿度一体的传感器就会相应产生。 温湿度传感器是指能将温度量和湿度量转换成容易被测量处理的电信号的设备或装置。 市场上的温湿度传感器一般是测量温度量和相对湿度量。 目的：近几年据海关统计结果显示，我国粮食进出口同比均呈下降趋势，我国粮食供求开始进入紧平衡阶段。在粮食供给能力逐渐弱化的情况下，我们必须注意到贮存粮食的科学性和有效性。贮粮仓库的

13、现代管理也是当前粮食系统改造的重大项目之一。而在粮仓管理过程当中，最重要的是控制仓内的温度和湿度，温湿度会直接影响粮食的贮存质量。而我选择单片机的温湿度控制系统，采用计算机实现自动实时检测与控制，操作方便、功能完善、是工作可靠的温湿度监控系统，能提高设备的工作效率、降低事故率，明显提高粮食的贮存质量，减少仓储保管人员，带来较大的经济效益。 意义：通过对粮仓温湿度控制系统设计，一方面提高了我使用应用软件的能力，并使我深深体会到在设计中计算机应用的重要性。另一方面也提高了我对本专业知识的理解，设计中要用到单片机、控制理论等许多专业知识和其它相关专业的知识，这样不仅是对知识的巩固和拓展

14、，更重要的是通过设计使我提高了对已有知识的应用能力，也提高了我的求知欲望。同时还可以培养我的实践技能，让我更好的将理论知识运用到实践中去，真正实现理论联系实际。 00 主要研究内容的国内外研究现状： 国外对温湿度环境控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的温室控制技术发展很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。 从国内外温湿度控制技术的发展状况来看，温湿度环境控制技术大致经历三个

15、发展阶段: （1）手动控制 这是在温湿度技术发展初期所采取的控制手段，其时并没有真正意义上的控制系统及执行机构。 （2）自动控制 这种控制系统需要人工输入所需的目标参数，计算机根据传感器的实际测量值与事先设定的目标值进行比较，以决定温湿度环境因子的控制过程，控制相应机构进行加热、降温和通风等动作。 （3）智能化控制 随着单片机和传感技术的迅速发展，自动检测领域发生了巨大变化，温湿度 环境自动监测控制方面的研究有了明显的进展，并且必将以其优异的性能价格比，逐步取代传统的温室控制措施.本文参考了一种基于单片机并采用数字化单总线技术的温度测控系统应用于温湿度的设计方案，提出了一种新的设

16、计方案,在单总线上传输数字信号。 参考文献： [1] 李建民.单片机在温度控制系统中的应用[J]，江汉大学出版社.23~26. [2] 徐爱钧，彭秀华。单片级高级语言C51应用程序设计[C]。北京:电子工业出版社，1998. [3] 李永安。CRC-16编码在单片机数据传输系统中的实现[M]。探测与控制学报，2000, 22 (2)。 [4] 杨振江.智能仪器与数据采集系统中的新器件及应用[M]，西安电子科技大学出版社.2001. [5] 施俊良.室温自动调节原理和应用[M]，北京：中国建筑工业出版社.2002. [6

17、] 华兵.单片机原理应用[M]，武汉华中科技大学出版社.2003. [7] 陈光东.单片机微型计算机与接口技术[M]，华中理工大学出版社.1999. [8]杨振江.智能仪器与数据采集系统中的新器件及应用[C].西安电子科技大学出版社,2001年12月.184~190. [9]李玉梅. 基于MCS-51系列单片机原理的应用设计[M].北京. 国防工业出版社 2006年5月第1版. [10]杜清府，杨永竹。新型温度计DS1820与8031的多路测温接口[D]。微型机与应用，1996, (3)。 [11]Oliver. The structure of color space in

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20、 二、课题的研究方法和实施方案 设计要求： 本设计是一种智能化的储备粮仓温度、湿度多点自动巡回监控系统。采用单片机为核心而开发并配以多点温度、湿度自动巡检采集电路，可实现对储备粮仓内多点温度湿度实施自动巡回监测，也可按人为设定进行个点或多点进行检测。同时配有键盘及显示电路和打印机接口、上微机接口，可自动记录测试时间、测试点位及温度、湿度数据并具有显示及打印测试数据和超限报警的功能。 技术指标：监测温度范围 -40℃～+60℃ 误差≤1℃； 监测湿度范围：5%—95% 误差≤5%；检测速度30点/分，

21、 测温点数≥32点 本人设计思路： 本储备粮仓温度、湿度多点自动巡回监控系统：拟以单片机AT89C51为核心，配有温度传感器AD590、湿度传感器HM1500分别构成的数据采集模块，A/D转换模块，显示模块，键盘控制模块等组成。系统工作过程为通过AD590，HM1500将非电量的温湿度值转换为电量输出并由ADC0809对模拟信号进行数字化，经过单片机89C51处理后，通过数码管显示结果。另外，在键盘控制模块上增设了自动和手动一项，用户可以手动调节或进入自动控制状态。 该系统中单片机作为下位机,完成

22、测温测湿任务,测量结果可在本地显示,也可通过下位机与上位机(PC机)通讯,给出结果和提示信息。同时本系统用单片机对整个测量电路进行管理和控制,使得整个系统智能化、使用简单。 拟本系统组成框图如下： 温度传感器 湿度传感器 信号处理 A/D 输入接口 单片机STC89C52 LED 键盘 输入接口 RAM PC机 打印机 报警 通风机 三、研究计划 2014.3.3~3.20 调查研究、文献检索和搜集资料、完成开题报告； 2014.3.21~3.28 反复论证方案、确定设计方案； 2014.3.29~5.08 具体设计（完成硬件设计，软

23、件设计）、完成译文； 2014.5.9 学院进行毕业设计中期检查、交译文； 2014.5.10~6.03 撰写毕业设计说明书（论文）、绘制电气原理图； 2014.6.04 交毕业设计说明书（论文）、学院集中审阅； 2014.5.05~6.8 绘制电气原理图、准备毕业设计答辩； 2014.6.09~6.13 毕业设计答辩。 指导教师评语： 指导教师： 20 年 月 日 审查

24、意见： 通过对该学生毕业论文开题报告的审查我们认为： ● 毕业论文题目：□合适 □较合适 □欠妥 □建议修改 ● 毕业论文工作量：□偏大 □饱满 □较饱满 □偏少 ● 该生对题目的理解：□较好 □一般 □较差 ● 该生对应该完成的工作任务：□明确 □较明确 □不明确 ● 本人与他人的工作任务有无区别：□有区别 □区别不明显 □无区别 ● 该生所制定的工作计划：□合理 □较合理 □不合理 ● 开题报告撰写情况：□较好 □一般 □较差 审查结论：□通过 分数 (百分制) □不通过 （并决定一周后，即 月 日 时， 地点 该同学重新开题） 其它建议： 系主任（组长）： 20 年 月 日 9