粮仓粮情监测仪详细设计及测试

粮情测控系统/智能粮库系统摘要：本文详细介绍了粮仓粮情监测仪各个模块的设计，经测试，实现了达到预期设定温度值报警、不明目标潜入报警的功能。本作品在整个调试过程中具有良好的稳定性，在粮仓粮情监测系统的实际使用中，效果明显，达到了预期设计的要求。

　　关键词：粮仓粮情监测 STM32 DS18B20 单射式红外感应器 监测仪详细设计 粮情测控系统/智能粮库系统
　　中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）09-0172-02
　　粮食储藏是人类为了生存而采取的有效措施，因此，粮食的安全储藏具有重要意义。设计生产出符合实际需要的监测仪有良好市场前景价值。本文着重阐述监测仪详细设计及测试部分。
　　1、粮情测控系统/智能粮库系统电源模块
　　本次采用LM317作为稳压控制电路；LM317的输出电压范围是1.2V至37V，负载电流大为1.。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标 准的固定稳压器好。LM317内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。输入大电压为30多伏，输出电压1.5-32V，电流为1..其中LM317有三个引脚.一个输入一个输出一个电压调节。输入引脚输入正电压，输出引脚接负载，电压调节引脚一个引脚接电阻（200左右）在输出引脚，另一个接可调电阻（几K）接于地.输入和输出引脚对地要接滤波电容。
　　2、粮情测控系统/智能粮库系统温度感应模块
　　DS18B20的主要特性：适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电。*的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯、DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在*的三线上，实现组网多点测温；DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部 传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内；温范围-55℃～+125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃；可编程 的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温；在9位分辨率时多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快；测量结果直接输出数字温度信号，以"一 线总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有*的抗干扰纠错能力；负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
　　3、粮情测控系统/智能粮库系统单射式红外感应模块
　　单射式红外感应器是基于红外线技术的自动控制产品，当有人进入感应范围时，传感器探测到人体红外光谱的变化，自动接通负载，人不离开感应范围，将持续接通；人离开后，延时自动关闭负载。人到灯亮，人离灯熄。这种是通过红外线反射原理，当人体的手或身体的某一部分在红外线区域内，红外线发射管发出的红外线由于人体手或身体摭挡反射到红外线接收管，根据这种特性，将这种信息反馈给系统，致使报警器报警，触摸屏显示报警信息。当人体的手或身体离开红外线感应范围，感应器没有接受信号，将不会产生报警信息，表明情况良好。
　　4、粮情测控系统/智能粮库系统报警模块
　　为避免蜂鸣器在工作的过程中声音过小，从而不能够起到报警的真正作用，因此本次设计选择了ULN2003APG作为声音放大的驱动芯片，ULN2003APG的双列16脚封装的晶体管阵列驱动电路，当大驱动电压为50V时，I=500mA，Ui=5V，适用于TTL COMS电路，由达林顿管组成驱动电路。为单片双极型大功率高速高压大电流达林顿晶体管阵列芯片。其内部由7组达林顿晶体管陈列和相应的电阻网络以及钳位三极管网络构成，具有同时驱动7组负载的能力。因此，采用普通蜂鸣器可实现报警目的。
　　5、粮情测控系统/智能粮库系统STM32小系统设计
　　本系统采的是ST公司生产的STM32F103ZET6作为主要的控制芯片。该系列除新增的功能强化型外设接口外，STM32互连系列还提供与其它STM32微控制器相同的标准接口，这种外设共用性提升了整个产品家族的应用灵活性，使开发人员可以在多个设计中重复使用同一个软件。新STM32的标准外设包括10个定时器、两个12位1-Msample/s模数转换器（交错模式下2-Msample/s）、两个12位数模转换器、两个I2C接口、五个USART接口和三个SPI端口。新产品外设共有12条DMA通道，还有一个CRC计算单元，像其它STM32微控制器一样，支持96位*标识码。新系列微控制器还沿续了STM32产品家族的低电压和节能两大优点。2.0V到3.6V的工作电压范围兼容主流的电池技术，如锂电池和镍氢电池，封装还设有一个电池工作模式引脚Vbat。以72MHz频率从闪存执行代码，仅消耗 27mA电流。低功耗模式共有四种，可将电流消耗降至两微安。从低功耗模式快速启动也同样节省电能；启动电路使用STM32内部生成的8MHz信号，将微控制器从停止模式唤醒用时小于6微秒。
　　6、粮情测控系统/智能粮库系统软件系统程序设计
　　粮仓粮情监测系统的软件重要任务就是对单射式红外感应器、温度感应器返回的数据进行适当的分析，把不明目标的信息、温度变化值在液晶上显示出来，并在同一时间蜂鸣器开始发出警报，进而将整个信息显示在液晶显示屏。这样便可提示给人们做相应的处理，软件流程框图如图5所示。
　　7、粮情测控系统/智能粮库系统系统测试及数据分析
　　在测试之前，需要对电路进行检测，通过万用表测试后的电压满足实验要求后，打开电源开关，按下系统板的复位键后，进行界面校准，界面校准后，选择温度设定，首先设置温度为18℃，接下来可以看到温度传感器的五个控制点，测试时，用手捂住1号温度感应器，稍微过段时间后，发现报警器开始报警，触摸屏上显示1号温度感应器出现异常，表明该段区后域内的粮食出现发烧情况；紧接着，可以观察到有4对单射式红外发射器，测试时，用手掌将其中3号红外发射器中间位置遮挡，过段时间后报警器开始报警，触摸屏显示3号位置出现异常，表明该区域有目标接近。这样便能告诉人们做相应的处理。
　　8、粮情测控系统/智能粮库系统测试结果与现象分析
　　系统预期设定所得粮情监测情况如下表所示。
　　由表可以看出当设定温度为18℃的常温时，分别对5个温度感应器的温度进行控制，当温度高于预期设定的温度值后，报警器开始报警。触摸屏上显示，该段区域的温度预警信息。
　　9、粮情测控系统/智能粮库系统结语
　　这个系统不仅实现了预期设定的各项要求，而且每项指标的测试精度都超越了题目的指标要求。

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