本科毕业设计粮食烘干自动控制系统研究与设计.doc

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编号：

审定成绩：

重庆邮电大学自动化学院

毕业设计（论文）

设计（论文）题目：

粮食烘干自动控制系统研究与设计

单位（系别）：

自动化系

学生姓名：

专业：

自动化

班级：

学号：

指导教师：

答辩组负责人：

填表时间：

2013年6月

重庆邮电大学教务处制

重庆邮电大学自动化学院本科毕业设计（论文）

重庆邮电大学自动化学院毕业设计（论文）任务书

设计（论文）题目粮食烘干自动控制系统研究与设计

学生姓名系别自动化专业自动化班级

指导教师职称联系电话

教师单位重庆邮电大学下任务日期2013年1月4日

主

要

研

究

内

容

、

方

法

和

要

求

1.粮食水分的多少影响着粮食的存储安全和加工质量，设计一个粮食烘干自动控制系统。

2.系统总体方案的设计。

3.干燥设备的选型。

4.粮食水分测量器件的选择，烘干机温度测量器件的选择。

5.系统硬件和软件的设计。

进

度

计

划

第4周～第5周：

阅读文献，完成系统整体方案的设计；

第6周～第8周：

完成干燥设备、传感器、控制器的选型；

第9周～第11周：

完成系统硬件部分和软件部分的设计；

第12周～第15周：

撰写论文、修改论文，完成答辩。

主

要

参

考

文

献

1.郭德怀．粮食干燥机全自动控制系统的开发[D]．无锡：

江南大学，2009．

2.赵学刚等．粮食烘干机过程控制系统的应用研究[J]．粮食加工，2007，32（5）：

50－53

3.崔国华等．粮食烘干机智能控制系统的研究[J]．中国粮油学会第三届学术年会论文选编，633－639

指导教师签字：

年月日

教研室主任签字：

年月日

备注：

此任务书由指导教师填写，并于毕业设计（论文）开始前下达给学生。

摘要

正常的粮食都含有适量的水分，粮食水分一直是国内外粮食部门控制的一项非常重要的质量指标，其含量的多少不但影响着粮食的存储安全，同时也影响着粮食制品的加工质量。

测量粮食水分含量即测量粮食的湿度是粮食烘干的前道工序，本文设计一个粮食湿度、温度自动控制系统，该系统通过在线采集粮食湿度、温度信号，并将其送入湿度、温度自动控制系统，实现对粮食干燥机自动化控制。

粮食烘干是储存粮食的重要步骤，本系统基于AT89C51单片机为基础开发出的粮食烘干系统。

首先塔式烘干机将进粮的阀门打开，当料位传感器检测到粮食达到指定的位置时，阀门将被关闭。

此时加热风机进行对流加热，温度和湿度传感器采集信号，显示屏上实时显示粮食的温度和湿度。

当粮食达到所需要的温度和湿度时，出粮口的阀门打开，粮食运送到外面进行缓苏，最后粮食送入粮仓储藏。

本课题针对高水分粮烘干的控制系统设计，采用二维模糊控制器结构，利用Mamdani推理算法，经输入输出变量的模糊化，模糊推理，模糊决策等过程，实现了对高水分粮食的烘干控制，使其水分达到规定目标。

本系统因性能稳定，性价比高等优点，已被广泛应用到粮食烘干加工产业中。

【关键词】粮食水分检测单片机粮食烘干模糊控制

ABSTRACT

Generally,graincontainsadequatemoisture,andgrainmoistureisaveryimportantqualityindicatorinthefoodadministratorallovertheworld.Grainmoisturenotonlyaffectsthesafetyofgrainstorage,butalsoaffectsthequalityoffoodproductsprocessing.Thisthesisfocusesonthedevelopmentofagrainhumidity-temperaturecontrolsystem,inwhichthegrainhumidityisdetectedon-lineandthenissenttothehumidity.temperaturecontrolsystemtoachievetheautomaticcontrolofgraindryer.

Graindryingisanimportantstepinfoodstorage,Thesystemisbasedonthesingle-chipcomputer,AT89C51developedforfooddrying.Firstly,thetowerdryeropenthevalve,acertainlocationthefoodreached,whichfoundbythemateriallevelsensor,thevalvewillbeclosed.Atthispoint,theheatingfanisstartedtoheatthefoodconvectively,andthetemperatureandhumiditysensorsstarttowork,thetemperatureandhumidityoffoodwillbeshownonthescreenatthesametime.Whenthegrainmeettherequiredtemperatureandhumidity,itpayoutofthevalveopeningtotheoutsidefooddeliveriesforreliefSu.Finally,therainisdeliveredintothebarntostore.

Thisarticleconcernedindryinghighmoisturegrain,choosethetwo-dimensionalfuzzycontrollerstructure,usedtheinferencealgorithmpassthroughfossilized,fuzzyinference,fuzzydesignandotherprocessofinput/outputdatetorealizethecontrolofdryinghighmoisturegraintomakethemoistureofthegrainreachtheprovisiontargetThesystemforstableperformance,costperformanceadvantages,istobewidelyappliedtothefoodprocessingindustryinthedryer.

【Keywords】Grainmoisturedetectionsingle-chipgraindryingfuzzycontrol

目录

前言 1

第一章绪论 2

第一节论文选题背景及研究意义 2

第二节国内外研究现状 3

第二章系统整体方案设计 4

第一节系统整体框图 4

第二节系统设计方案 4

第三节干燥设备的选择 6

一、6RF系列热风炉 6

二、列管式热风炉 7

三、送风系统 7

第三章系统硬件设计 8

第一节控制电路模块 8

一、AT89C51简介 8

二、AT89C51的引脚及功能 8

第二节温度传感器 10

一、AD590简介 10

二、温度传感器AD590 10

第三节湿度检测电路 11

第四节复位电路 12

第五节系统电源设计 13

第六节显示部分 14

一、8279的引脚说明 14

二、8279的工作方式 15

三、8279的控制命令 16

第七节风机驱动和加热驱动的设计 18

一、风机驱动设计 18

二、加热驱动设计 19

第八节A/D转换器及其选择 21

第九节料位传感器 22

第四章控制算法 23

第一节模糊控制的基本理论及结构 23

第二节模糊控制器的模糊化 25

一、输入量的模糊化 25

二、控制输出的模糊化 26

第三节模糊关系矩阵与决策 27

第五章系统软件设计 29

第一节系统软件设计 29

一、系统软件设计特点 29

二、粮食烘干系统的主程序 29

第二节烘干计时中断子程序流程图 30

第三节PWM波形产生子程序流程图 32

第四节温度检测及模糊控制子程序流程图 33

结论 34

致谢 35

参考文献 36

附录 37

一、英文原文 37

二、英文翻译 41

三、源程序 45

54

--

前言

粮食是关系到国计民生的重要生存物资。

粮食的含水量从收割、储存、流通运输、贸易、加工等过程都是大家关注的量，如含水的不适合，容易引起霉烂变质，重量计量希望除去水分，求得净重，粮食加工过程保持一定的水分，才能很好的进行。

也就是说粮食含水量是校正产量的数据，评价作物质量，保障粮食的安全起重要的作用，即时准确地测量水分具有重要意义。

正常的粮食都含有适量的水分，并且水分含量通常保持在一定范围之内，这是粮食维持生命及保持其固有良种品质和食用品质所必需的。

由于受到收获早晚、成熟度及气候条件的影响，粮食的水分含量是个变化的数值。

测量粮食水分的方法有直接法和间接法。

直接法是通过热干燥后直接测量粮食的水分含量。

它是一种基准法，测量时不会改变样品的性质，但它是一种间歇式的测量方法，测量周期较长，不能实现对粮食水分含量的连续测量，直接法不利于提高控制指标。

间接法是通过测量与水分含量变化相关的物理量得到粮食的水分含量，因此可以在线测量。

间接法包括化学反应法、电导法、电容法、中子法、微波法、光学法等。

目前国内电子水分仪多数采用压阻式、电容式、多滤光片型近红外和微波法等测量粮食水分含量。

其中近红外和微波法测量精度高、重复性好，但成本高；压阻式、电容式测量方法可以实现在线测量且设备成本较低，但是存在测量精度低、不稳定等缺点。

测量粮食的水分含量是粮食烘干的前道工序，粮食干燥机根据粮食水分含量的情况对粮食进行烘干处理。

而粮食干燥机是一个大时滞、多扰动的强非线性系统，只有研究出低成本，高可靠性的在线测量装置才能有力推动粮食生产的自动化。

粮食干燥机自动控制系统的