基于51单片机的烤烟机温湿度自动控制系统设计.doc
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基于51单片机的烤烟机温湿度自动控制系统设计.doc
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电子与信息工程学院
本科毕业论文
论文题目基于51单片机的烤烟机温湿度
自动控制系统设计
学生姓名郭吉政
学号083522005
专业电气工程及其自动化
班级08电气
(2)
指导教师黄烜
2012年5月
摘要
单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛,在很多的电子产品中也用到了温湿度检测和温湿度控制。
随着温湿度控制器应用范围的日益广泛和多样性,各种适用于不同场合的智能温湿度控制器应运而生。
介绍了基于89C51单片机的烤烟房温湿度测控系统软硬件的设计,整个系统由数据采集、数据调理、单片机和控制部分组成,模拟烤烟房的温度曲线进行控制。
本设计使用SHT11温湿度控制器检测温度和湿度,经过单片机处理后,驱动继电器及喇叭,并作出相关显示,采用该测控系统准确地检测烤烟房内的温湿度数有效地自动控制烤烟房内的温湿度,提高了烤烟房内的控制水平和烟叶的烘烤质量。
说明书分硬件部分和软件部分进行阐述,并附以原理图和流程图。
关键词:
单片机;仓库;SHT11
ABSTRACT
MCUintheapplicationofelectronicproductshasbecomeincreasinglywidespreadinmanyelectronicproductsarealsousedfordetectionandcontroloftemperatureandhumidity.withthetemperatureandhumiditycontrolleroftheincreasinglywiderangeofapplicationsanddiversityofallkindsfordifferentoccasionscomeintobeingintelligenttemperaturecontroller.
Thispaperpresentsasystemformeasuringandcontrolthetemperatureandhumidityintheflue—curingbarn.thesystemiscomposedofasinglechipmicrocomputer89C51,thetemperatureandthehumiditysensorSHT11.thisdesignasathermistortemperatureandhumiditymeasurementdevices,andthenconvertedthroughSHT11,aftersingle-chipprocessing,relayandhorn-driven,andtomaketherelevantshow.Itimprovetheleveloftobaccoandtobaccocontrolroomofthebakingquality.Manualhardwareandsoftwaresub-partof,togetherwithaschematicdiagramandflowchart.
Keywords:
Single-chip;Flue-curedTobacco;SHT11
目录
1绪论 1
1.1本课题研究背景及目的 1
1.2三段式烘烤技术要求 2
1.3本课题研究方法与内容 4
2温度测控理论 5
2.1温度和湿度的定义 5
2.2温度传感器 5
2.3湿度传感器 6
3温控系统的设计 7
3.1系统分析 7
3.1.1生产工艺要求 7
3.1.2智能温湿度控制系统功能需求分析 7
3.2系统方案设计 8
3.3硬件部件的选用 8
3.3.1主控制器 8
3.3.2温湿度检测元件 11
3.3.3显示单元 17
3.4系统硬件原理图设计 19
3.4.1按键设计模块 19
3.4.2显示电路模块 20
3.4.3控制输出驱动与报警电路模块 21
3.5系统软件设计 22
3.5.1软件编程 22
3.5.2软件抗干扰 23
4结论 24
致谢 25
参考文献 26
附录A烤烟采收烘烤技术规范 28
附录B系统流程图 30
附录C系统软件程序 34
1绪论
11.本课题研究背景及目的
研究背景:
烟草行业是一个高税收行业,06年国的税收为2900亿元;人们将它称之为“暴利行业”,因为是国家垄断。
同时又是国家管制很严的行业,截至2006年底,全国具有法人资格的卷烟工业企业已调整减少为31家,全行业17家省级公司中的11家已完成与所属卷烟企业的合并重组。
90年代初期,国家烟草专卖局烟叶公司在着力解决烟叶营养不良、发育不全取得明显成效的基础上,开始重点解决烟叶烘烤制约烟叶内在品质和外观质量这一技术瓶颈。
1992年,中国烟叶生产购销公司在郑州市组织召开了全国烟叶烘烤技术研讨会,之后,组织开展了烤烟三段式烘烤应用理论与技术研究,在一定范围内进行了三段式烘烤技术示范,取得了很好的效果,1997年国家烟草专卖局烟叶公司把烤烟三段式烘烤及配套技术作为重点新技术应用推广项目在全国组织推广。
三段式烘烤的应用技术基础
多年来,对我国烟叶香吃味和外观质量同津巴布韦、巴西等国家相比有较大差异的分析认为,除了土壤、气候等环境因素,以及品种、栽培管理等主要生产措施外,烘烤有着十分重要的作用。
而且,烟叶成熟度、烘烤工艺技术、烘烤设备等烘烤因素存在问题极其普遍,在一些烟区还比较严重,无一不制约烟叶品质和效益。
研究目的:
设计一个应用于三段式烤烟工艺的具有低成本、工作可靠和操作方便等特点的智能温湿度控制系统,为企业提供一个温湿度控制解决方案,增强我国烟草行业在国际上的竞争,促进我国烟草行业的发展。
1.2三段式烘烤技术要求
成熟度是烟叶质量的基础和中心。
研究和生产实践认为,烟叶成熟度有两个含义:
一个是采收烟叶成熟度,即田间生长发育和物质转化达到的成熟度;一个是烤后烟叶成熟度,即烘烤过程的物质转化达到分级要求的成熟度。
所以,烟叶成熟度的本质都是紧紧围绕着最终烟叶品质和可用性进行充分而完善的物质转化。
烟叶成熟度问题具体表现在下部叶轻飘,单叶重小,上部叶和较厚的烟叶背面偏白和正面与背面反差大的突出。
需要更新烟叶成熟度的观念,尽快扭转下部叶过熟、中部叶采生、上部叶采青的局面,做到下部叶适时早收,中部叶成熟稳收,上部叶充分成熟采收,顶叶4~6片集中一次采收。
要坚持把成熟度作为烤烟生产全过程的技术中心,烟叶生产的全部操作过程都要紧紧围绕和满足烟叶最终真正长熟、养熟。
烟叶成熟的标志,除了一般的外观特征外,以烟叶烘烤变黄时间确认。
下部成熟叶变黄时间为60~72h,中部叶为48~60h,上部叶为36~48h。
只有首先扭转烟叶成熟度的观念,才可能保证烤后烟叶内在品质得到明显改善,达到内在品质与外观质量统一。
根据附录A“烤烟采收烘烤技术规范”,工艺要求如下:
1.变黄期:
关闭天地窗,点火以后以1℃/h的速度升到起点34~36℃封火,保证干湿差1~2℃,留10厘米左右的火眼;1小时后进行第二次封火,留有3厘米的火眼,做到有火无苗,使底棚烟叶烟尖烟缘变黄,叶片出汗,再按每小时升1℃至38~40℃,干湿差1~4℃充分延长时间,使烟叶进一步变黄。
充分凋萎,这是主要变黄期,待烟叶柔软塌膀,变黄九成以后,升至42~43℃保温保湿。
当二棚烟叶达到基本全黄充分塌架,烟筋变软,再按每小时1℃升至45℃,干湿差为6~7℃逐开天地窗,适当通风排湿转入定色期。
此期应注意的问题:
(1)36~38℃变黄时间不宜太长,防止烟叶养分消耗过多形成挂灰。
(2)上部烟含水量少,干物质多,此期多注意烤房内温度,当房内温度够时,应往房内洒水补湿(火炉、火管上面不能洒水)。
(3)排湿要循序渐进,不盲目排湿,排湿中应加大火力,防止掉温形成挂灰。
2.定色期:
加大火力,保持温度不下降,且升温不宜太快,保持湿球稳定,天窗开完后,现逐步开大地洞,以1℃/h升至46℃,湿球37~39℃,必要时从46~48℃顿火延长时间,使烟筋变黄,烟叶勾尖卷边至小卷筒50℃时,叶片干燥三分之二小卷筒黄叶黄筋之后以1℃/2h左右升至54℃湿球39~40℃维持16小时以后,使二棚烟叶全干至大卷筒,全房黄筋黄叶顶棚亮行(小卷筒以上)转入干筋期。
此期应注意的问题:
(1)烟叶干燥达不到2/3以上,干球不能赶过50℃,干球达到52~53℃要及时稳温、湿球不能过早升至41℃,否则致香物质难以形成;
(2)防止出现高温高湿出现蒸片;(3)在45~50℃之间防止湿球温度过低(少于37℃)导致回青;(4)不能急升温或掉温形成挂灰。
3.干筋期:
升温速度1℃/h左右,至68℃,最高不能超过70℃,湿球42~43℃。
湿球若偏低,先关风洞,关完后再关天窗,当中间棚次少数烟叶主脉2-3厘米未干时,可停火。
此期注意的问题:
(1)升温不宜过快,60℃前顶棚必须大卷筒。
(2)干球超过68℃,湿球不超过43℃防止香气受损,但湿温低于41℃,烟叶色淡,不鲜亮。
(3)不能降温以防洇筋洇片。
(4)停火时,天窗稍留缝隙,以防闷红。
(5)注意安全生产防落叶、防发生火灾。
烟叶烘烤是十分复杂的过程,虽然基本原理相同,但因烟叶品种、性质不同,烟叶烘烤特性就不同,再加上外界环境及烘烤设备上的差异,这就需要在生产实践中灵活运用。
(
通过对烘烤环境温度、湿度、时间调控,实现对烟叶水分动态和物质转化的协调,达到最终将烟叶烤黄、烤干、烤香的统一,这就是三段式烘烤技术的核心,也是烟叶烘烤的根本目的。
根据对烟叶在烘烤中变黄、变香和非正常情况下发生棕色化反应变褐的化学和生物化学过程及其与水分动态、烤房温湿度关系的研究结果,认为三段式烘烤技术的关键点如下。
1、低温变黄,黄干协调
即要求烟叶在比较低的温度下达到比较高的变黄程度。
烟叶变黄阶段起始温度32~34℃,大量变黄温度35~38℃,完成变黄温度38~42℃。
烟叶在变黄阶段失水量为30%左右,达到叶片发软。
若烟叶黄变和干燥其中之一达不到要求即必须采取保温保湿变黄或排湿脱水的措施并延长时间。
2、适速升温定色
在46~48℃以前以平均1℃/3h的速度升温,之后以平均1℃/2h的速度升温边升温边排湿定色。
当烤房温度达到54℃后需稳定较长时间(12h以上),使淀粉彻底水解,糖分和致香物大量形成和积累。
我国不少上部叶和较厚的叶片,正面呈黄色,背面黄白色明显,其叶内淀粉含量较高,若在54℃左右给予比较多的时间,这种现象会得到改善,烟叶香吃味也会因此得到增进提高。
3、重视湿球温度
即依鲜烟叶的素质状况确定和控制烘烤各阶段的湿球温度指标,并以湿球温度高低作为烧火和通风排湿的主要技术依据。
一般变黄阶段控制干湿球温度差1~4℃,定色阶段控制湿球温度37~40℃,干筋阶段控制湿球温度40~43℃以下。
4、允许烘烤技术指标必要时作调整
由于我国烟叶生长的气候、土壤等环境条件的多样性,以及不同品种、部位等,鲜烟叶素质存在人为不能抗御的差异,烘烤技术也必须服从于具体鲜烟叶
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