前言：尋找寫作靈感？中文期刊網用心挑選的谷物干燥水分測量系統設計論文，希望能為您的閱讀和創作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。
1谷物的電阻特性分析
大量試驗研究表明，谷物的電阻值與水分值之間存在明顯的函數關系。谷物的電阻特性具體表現為:含水率在9%～20%之間時，谷物電阻值的對數與水分值呈線性關系，在該范圍內，谷物的電阻值變化范圍從1～幾十MΩ不等;此外，不同溫度條件下，同一水分值的谷物電阻值也不一樣。谷物的電阻特性確保了在線式谷物水分測量儀理論上的可行性，而控制溫度對測量精度的影響是提高測量精度和穩定性的關鍵技術。溫度的影響可分為兩個方面:一是同一水分值的谷物在不同溫度條件下其電阻值不同;二是測量電路在不同的溫度下產生的漂移對測量結果的影響。溫度對谷物電阻值的影響具有一定的規律性，通過建立數學模型采用溫度補償的方法可避免其對測量精度的影響，而測量電路隨不同溫度產生的漂移難以采用溫度補償的方法消除。因此，采用測量儀環境溫度控制系統，對測量儀測量電路的環境溫度進行調控，使其在測量精度最為穩定的溫度條件下工作。
2谷物水分測量儀結構設計
電阻法的谷物水分測量儀主要由電刷、螺旋外殼、電極A、內螺旋軸(電極B)、料斗、減速箱體、集成電路殼體、顯示屏、按鍵板、測量控制電路系統以及制冷制熱溫度控制系統等組成。整個測量儀裝在干燥機箱體上，取樣碾壓測阻機構裝在干燥機的內部;安裝在螺旋外殼內的內螺旋軸在驅動電機的帶動下與螺旋外殼形成螺旋推進式碾碎和擠壓;絕緣層使電極A與螺旋外殼絕緣，并與內螺旋軸(電極B)形成環形物料出口。該出口亦是碾碎的谷物阻值測量通道，內螺旋軸通過電刷保證其在旋轉的過程中將信號可靠地輸送出來。整個測量控制電路置于干燥箱體外面的集成電路殼體中，該密閉容器內通過制冷制熱溫度控制系統保持溫度恒定，從而降低溫度對測量電路元件的影響。工作時，干燥機在干燥的過程中不斷地取樣經料斗落料，螺旋機構在電動機的帶動下一邊將谷物碾碎，一邊不斷地將碾碎的谷物擠出以通過環形測量通道。該結構可以保證測量結果的穩定性和可靠性，電極A和電極B的信號經轉換電路轉換成電壓信號與干燥溫度采集信號一同送入單片機，通過單片機預先標定的程序可以快速地顯示出谷物的水分值;用戶可以通過按鍵板事先輸入最終水分值，當達到這一水分值時控制系統將控制干燥機停止干燥。
3．1測量控制系統總體規劃
谷物水分測量控制系統主要由單片機、水分值測量模塊、溫度傳感器、電源模塊、按鍵輸入模塊、通信串口、顯示電路、電機驅動模塊及控制信號等組成。其中，控制信號包括電路環境溫度調整、蜂鳴器控制信號及干燥機控制信號。
3．2單片機的選擇
單片機是谷物水分測量控制系統的核心，該系統涉及到谷物電阻值的測量與干燥溫度的補償、電路環境溫度的測量與控制、按鍵掃描控制，以及顯示系統顯示等模塊，運用單片機實現各模塊的功能，形成一個集采集、運算、存儲、顯示、控制為一體的智能化測量控制系統。該設計所選用的STC89C52單片機是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統可編程Flash存儲器;擁有靈巧的8位CPU和在系統可編程Flash，使得能為該測量控制系統提供高靈活、超有效的解決方案。
3．3水分值測量模塊設計
測阻模塊由環形測量通道、電極A、電極B及R/V轉換電路等部分組成。目前，電阻的測量有很多方法，該測量模塊選擇比例法將電阻量轉化為電壓量間接測量。測量時，被碾碎的谷物通過電極A與電極B之間時所測電阻為Rx，與Rx相串聯一個電阻R0。由分壓原理可知ADC0端的電壓值隨著電阻Rx的變化而變化，ADC0端與單片機的引腳39相連接，通過單片機的AD轉化可以讀出電壓值，單片機根據預先儲存的標定值就可以快速地測出谷物的水分值。
3．4溫度測量與控制模塊設計
所設計的谷物水分在線測量系統溫度測量分為兩塊，一是谷物干燥溫度的測量，一是測量儀電路環境溫度的測量;前者用于對水分測量值進行溫度補償，后者用于控制電路環境處于最適的恒定溫度條件下。溫度測量選用兩個DS1820單線數字溫度傳感器分別測量。DS1820在與單片機連接時只需要一條口線即可實現微處理器與DS1820的雙向通信，在使用過程中不需要任何外圍件，具有低功耗、微型化、高性能、低成本、精度高等優點。單片機的兩個I/O端口分別與兩個DS1820的信號輸出線相連采集溫度信號。電路環境溫度控制依靠微處理器根據測量值智能控制制冷制熱，確保密閉電路環境的溫度處于一定范圍內。
3．5顯示模塊設計
顯示模塊用于實時顯示當前被干燥谷物的水分值及干燥溫度、谷物品種等參數信息。該顯示模塊選擇1602液晶，能夠提供各種控制命令，如清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能，具有微功耗、體積小、顯示內容豐富、超薄輕巧等優點。1602的7～14引腳與單片機P0連接;1、16引腳接GND;2、15引腳接VCC;4、5、6不連接;3引腳串聯一個滑動變阻器，用來控制屏幕的背光亮度。
3．6通信模塊設計
通信模塊實現單片機與PC機之間的信號接收與發送，STC89C52單片機的串行通信接口是P3．0和P3．1，接口輸出的是TTL電平。由于TTL電平的通訊距離有限，本設計采用MAX232芯片使TTL電平轉為RS232電平，通過RS232接口使通訊距離大大提升。電腦上的COM口就是RS232接口，STC單片機也是通過此COM口燒寫程序的。電路中的MAX232外接電容C31、C32、C33和C34，可將輸出電位差拉高，與接口RS232電平相符合。C35是電源濾波電容，這里只起到穩定電源的作用。MAX232的9、10引腳分別于單片機上的10、11引腳相連接。
4軟件設計
在線式谷物水分測量系統采用模塊化程序設計，C語言編寫程序，除主程序外還包括初始化模塊、按鍵輸入模塊、電機驅動模塊、溫度采集模塊、水分數據采集模塊、水分值計算處理模塊、顯示模塊、電路恒溫環境控制模塊、干燥機控制模塊，以及通信模塊等子程序。模塊化程序設計方案使得所設計的程序清晰，便于后期的修改和維護。軟件設計所要達到的主要功能分為測量與控制兩大部分，測量分為溫度的測量與谷物水分值的測量。谷物水分值的測量受多重因素的影響，因此采取多次測量求平均值與剔除粗大誤差相結合的方法并根據所測谷物干燥溫度進行溫度補償計算出所測谷物水分值?？刂浦饕刂齐娐翻h境處于恒定的最適溫度狀態，以及當所干燥的谷物達到預先設定值時可以控制干燥機停止干燥。
5結論
1)在線式谷物水分測量系統采用螺旋式測阻機構，同時起到碾碎、擠壓、測阻多重作用，其結構簡單、穩定可靠。2)針對電阻法測量精度受溫度影響大的問題，該系統采用谷物干燥溫度補償與電路環境溫度恒定相結合的方法避免溫度對測量精度的影響。3)該在線式谷物水分測量系統適用于干燥機上控制谷物干燥最終的水分值，易于自動化與智能化。
作者：梅慶 金亦富 張瑞宏 繆宏 袁菁蕓 趙荔 單位：揚州大學機械工程學院