花椒烘干機(jī)的設(shè)計(jì)8

1、2015隴東學(xué)院第十六屆“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)科技作品花椒烘干機(jī)的設(shè)計(jì)2015年11月18日花椒烘干機(jī)的設(shè)計(jì)【摘要】:針對(duì)目前我國(guó)農(nóng)村花椒在成熟季節(jié)易受陰雨天氣影響而影響其質(zhì)量和產(chǎn)量這一問(wèn)題，提出基于單片機(jī)的花椒烘干加工溫度自控系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)將對(duì)花椒溫度控制予以研究。在控制過(guò)程中主要應(yīng)用AT89S52、LED顯示器。而主要是通過(guò)DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集環(huán)境溫度，以單片機(jī)為核心控制部件，并通過(guò)LED顯示屏顯示實(shí)時(shí)溫度。軟件方面采用C語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使硬件在軟件的控制下協(xié)調(diào)運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)花椒烘干系統(tǒng)溫度的測(cè)量、顯示和報(bào)警功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠，能有效實(shí)現(xiàn)花椒加工

2、過(guò)程中溫度控制?！娟P(guān)鍵詞】單片機(jī)系統(tǒng)；傳感器；數(shù)據(jù)采集；溫度；顯示屏；1 引言 花椒，廣泛分布于我國(guó)北部至西南，并且在我國(guó)華北、華中、華南均有分布。四川 漢源花椒，古謂“貢椒”，自唐代元間就已被列為貢品，長(zhǎng)達(dá)一千于年，史籍上多有記載。今日之川菜百味，更是以“麻”字當(dāng)頭，而正宗的川味，其椒必取自漢源，漢源花椒主要用于火鍋主料、燒菜、燉菜等佳肴制作?；ń饭麑?shí)不僅可以做成調(diào)味劑，還是一味藥用價(jià)值很好的中藥?；ń吩谥兴幹形兜缆詭晾?，但是是一種溫和性的中藥材，不僅能刺激味蕾增加進(jìn)食，而且可以溫暖身體，祛除寒氣和濕氣，還可以保護(hù)我們的胃和脾。然而在花椒成熟季節(jié)一旦遇到陰雨天氣或晾曬不均衡會(huì)導(dǎo)致花椒色澤變

3、暗沉，極大影響花椒的質(zhì)量，直接造成經(jīng)濟(jì)上的損失和浪費(fèi)，所以對(duì)于花椒烘干系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)于花椒的保產(chǎn)和量化生產(chǎn)顯得尤為重要。我國(guó)農(nóng)村對(duì)于花椒烘干加工采用人工控制，勞動(dòng)強(qiáng)度大，經(jīng)濟(jì)效益不明顯！  二十一世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的信息化時(shí)代，電子技術(shù)、微型單片機(jī)技術(shù)得到了空前廣泛的應(yīng)用，隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的不斷發(fā)展，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中需要對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行溫度測(cè)量控制。因此溫度一詞在生活生產(chǎn)中出現(xiàn)的頻率也日益增多，與之相對(duì)應(yīng)的，溫度控制也成了生產(chǎn)生活中頻繁使用的詞語(yǔ)，同時(shí)它們?cè)诟餍懈鳂I(yè)中也發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用。而在花椒烘干加工過(guò)程中，溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)的建立可以避免在傳統(tǒng)花椒烘干生產(chǎn)中的一些外界因

4、素而引起的減產(chǎn)和浪費(fèi)，從而提高花椒的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化與智能化的發(fā)展趨勢(shì)！ 在單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的關(guān)鍵是測(cè)量溫度、控制溫度與保持溫度，溫度的測(cè)量是工農(nóng)業(yè)對(duì)象中主要的被控參數(shù)之一。本設(shè)計(jì)選用AT89S52單片機(jī)作為主控制器件，釆用DS18B20作為測(cè)溫傳感器并通過(guò)CD1602并行傳送數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)溫度顯示。DS18B20可直接讀取被測(cè)溫度值，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，該器件的物理化學(xué)性能比較穩(wěn)定，線性度較好，在-55125最大線性偏差小于0.1。該器件也可直接向單片機(jī)傳輸數(shù)字信號(hào)，便于單片機(jī)的處理與控制。另外，該溫度器件還能直接采用測(cè)溫器件測(cè)量溫度，從而簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)傳輸與處理過(guò)程。2 方案設(shè)計(jì)初始

5、化參數(shù)檢測(cè)參數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)？ 執(zhí)行結(jié)構(gòu)動(dòng)作結(jié)束本設(shè)計(jì)所要研究的課題是花椒烘干加工溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要介紹了對(duì)花椒烘干溫度的顯示、控制及報(bào)警設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)顯示與控制功能。對(duì)于花椒烘干溫度控制部分，采用DS18B20傳感器、AT89S52單片機(jī)及LED的硬件電路，已完成對(duì)花椒溫度的實(shí)時(shí)檢測(cè)與顯示。使用DS18B20傳感器與單片機(jī)連接，由軟件與硬件電路相配合，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱電阻絲的實(shí)時(shí)控制與超出設(shè)定的上下溫度的報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的溫度控制部分，采用閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)，由監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部溫度，采用中值濾波的方法，取一個(gè)值存入程序存取器內(nèi)部一個(gè)單元來(lái)作為最終檢測(cè)信號(hào)，并在液晶屏上顯示?？刂破鞑捎脝纹瑱C(jī)，使

6、用算法對(duì)檢測(cè)信號(hào)與設(shè)定的差值進(jìn)行調(diào)節(jié)，輸出控制信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，來(lái)調(diào)節(jié)加熱電阻的加熱功率，從而控制內(nèi)部溫度，它具有微型化，高性能，低功耗，抗干擾能力強(qiáng)與易配微處理器等的優(yōu)點(diǎn)，非常適合與構(gòu)成多點(diǎn)的溫度控制系統(tǒng)，可以直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)，以供微處理，而且每片傳感器都有唯一的產(chǎn)品號(hào)，可以一并存入其ROM中，在構(gòu)成大型溫度測(cè)控系統(tǒng)時(shí)，在單線上可掛接多個(gè)傳感器芯片。讀出或?qū)懭胄畔H需要一根口線，其溫度變換功率及其讀寫(xiě)均來(lái)源于數(shù)據(jù)總線，該總線本身也可以向所接的DS18S20芯片供電，不需要額外電源。同時(shí)能提供九位溫度的讀數(shù)，無(wú)需外圍硬件即可構(gòu)成溫度檢測(cè)系統(tǒng)，本次主要實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)試，溫度顯示與溫度的門(mén)限

7、設(shè)定，超過(guò)設(shè)定的門(mén)限值時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)加熱裝置等功能。而且還要以單片機(jī)為控制主機(jī)，使溫度傳感器通過(guò)一根口線與單片機(jī)相連線，與溫度控制部分共同實(shí)現(xiàn)檢測(cè)與控制。電機(jī)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的機(jī)電元件。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸入量是脈沖序列，輸出量則為相應(yīng)的增量位移或步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。正常運(yùn)動(dòng)情況下，它每轉(zhuǎn)一周具有固定的步數(shù)；做連續(xù)步進(jìn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，不受電壓波動(dòng)和負(fù)載變化的影響。由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)能直接接受數(shù)字量的控制，所以特別適宜采用微機(jī)進(jìn)行控制。1.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)目前常用的有三種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)：(1)反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(VR)。反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成

8、本低，步距角??；但動(dòng)態(tài)性能差。(2)永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(PM)。永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)出力大，動(dòng)態(tài)性能好；但步距角大。(3)混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(HB)?；旌鲜讲竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)綜合了反應(yīng)式、永磁式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn)，它的步距角小，出力大，動(dòng)態(tài)性能好，是目前性能最高的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。它有時(shí)也稱(chēng)作永磁感應(yīng)子式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。2.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理圖1 三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖圖1是最常見(jiàn)的三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的剖面示意圖。電機(jī)的定子上有六個(gè)均布的磁極，其夾角是60º。各磁極上套有線圈，按圖1連成A、B、C三相繞組。轉(zhuǎn)子上均布40個(gè)小齒。所以每個(gè)齒的齒距為E=360º/40=9º，而

9、定子每個(gè)磁極的極弧上也有5個(gè)小齒，且定子和轉(zhuǎn)子的齒距和齒寬均相同。由于定子和轉(zhuǎn)子的小齒數(shù)目分別是30和40，其比值是一分?jǐn)?shù)，這就產(chǎn)生了所謂的齒錯(cuò)位的情況。若以A相磁極小齒和轉(zhuǎn)子的小齒對(duì)齊，如圖1，那么B相和C相磁極的齒就會(huì)分別和轉(zhuǎn)子齒相錯(cuò)三分之一的齒距，即3º。因此，B、C極下的磁阻比A磁極下的磁阻大。若給B相通電，B相繞組產(chǎn)生定子磁場(chǎng)，其磁力線穿越B相磁極，并力圖按磁阻最小的路徑閉合，這就使轉(zhuǎn)子受到反應(yīng)轉(zhuǎn)矩（磁阻轉(zhuǎn)矩）的作用而轉(zhuǎn)動(dòng)，直到B磁極上的齒與轉(zhuǎn)子齒對(duì)齊，恰好轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)3º；此時(shí)A、C磁極下的齒又分別與轉(zhuǎn)子齒錯(cuò)開(kāi)三分之一齒距。接著停止對(duì)B相繞組通電，而改為C相繞組通電

10、，同理受反應(yīng)轉(zhuǎn)矩的作用，轉(zhuǎn)子按順時(shí)針?lè)较蛟俎D(zhuǎn)過(guò)3º。依次類(lèi)推，當(dāng)三相繞組按ABCA順序循環(huán)通電時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)按順時(shí)針?lè)较?，以每個(gè)通電脈沖轉(zhuǎn)動(dòng)3º的規(guī)律步進(jìn)式轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。若改變通電順序，按ACBA順序循環(huán)通電，則轉(zhuǎn)子就按逆時(shí)針?lè)较蛞悦總€(gè)通電脈沖轉(zhuǎn)動(dòng)3º的規(guī)律轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)槊恳凰查g只有一相繞組通電，并且按三種通電狀態(tài)循環(huán)通電，故稱(chēng)為單三拍運(yùn)行方式。單三拍運(yùn)行時(shí)的步矩角b為30º。三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)還有兩種通電方式，它們分別是雙三拍運(yùn)行，即按ABBCCAAB順序循環(huán)通電的方式，以及單、雙六拍運(yùn)行，即按AABBBCCCAA順序循環(huán)通電的方式。六拍運(yùn)行時(shí)的步矩角將減小一半。反應(yīng)

11、式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角可按下式計(jì)算： b=360º/NEr (1)式中 Er轉(zhuǎn)子齒數(shù)； N運(yùn)行拍數(shù)，N=km，m為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的繞組相數(shù)，k=1或2。3.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方法步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專(zhuān)用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，如圖2所示，它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動(dòng)單元、保護(hù)單元等組成。圖中點(diǎn)劃線所包圍的二個(gè)單元可以用微機(jī)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)單元與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直接耦合，也可理解成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)微機(jī)控制器的功率接口，這里予以簡(jiǎn)單介紹。圖2 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器微處理器ADuC845ADuC845是ADI公司新推出的高性能采集與處理系統(tǒng)，它內(nèi)部集成有兩個(gè)高分辨率的-AD

12、C、10/8通道輸入多路復(fù)用器、一個(gè)8位MCU和程序/數(shù)據(jù)閃速/電擦除存儲(chǔ)器。同時(shí)可提供62k字節(jié)的閃速/電擦除程序存儲(chǔ)器，4k字節(jié)閃速/電擦除據(jù)存儲(chǔ)器和2304字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM.ADuC845可通過(guò)一個(gè)片內(nèi)鎖存環(huán)PLL產(chǎn)生一個(gè)12.58MHz的高頻時(shí)鐘，以使之運(yùn)行于32kHz外部晶振。該時(shí)鐘可通過(guò)一個(gè)從MCU核心時(shí)鐘工作頻率分離的可編程時(shí)鐘發(fā)送。片內(nèi)微控制器是一個(gè)優(yōu)化的單指令周期8052閃存MCU。該MCU在保持與8051指令系統(tǒng)兼容的同時(shí)，具有12.58MIPS的性能。該芯片的兩個(gè)獨(dú)立的ADC（主ADC和輔助ADC）由一個(gè)輸入多路復(fù)用器，一個(gè)溫度傳感器和一個(gè)可直接測(cè)量低幅度信號(hào)的可編程增益

13、放大器PGA組成。主、輔ADC都采用高頻“斬波”技術(shù)來(lái)提供優(yōu)良的直流（DC）失調(diào)和失調(diào)漂移指標(biāo)，因而非常適合用于低溫漂且對(duì)噪聲抑制和抗電磁干擾能力要求較高的應(yīng)用場(chǎng)合。ADuC845具有串行下載和調(diào)度模式，可通過(guò)EA引腳提供引腳競(jìng)爭(zhēng)模式，同時(shí)支持Quick Start開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和低成本的軟件和硬件工具。該芯片具有52引腳塑料四方扁平封裝（MQFP）和56引腳芯片級(jí)封裝（CSP）。ADuC845是高度集成的24位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該芯片主要由兩個(gè)多通道且皆可達(dá)到24位分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器、雙D/A轉(zhuǎn)換器以及一個(gè)8位可編程微控制器組成，其內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)如圖2所法。此外，ADuC845還內(nèi)嵌一個(gè)單指令周期的8

14、052閃存MCU，其片內(nèi)獨(dú)立的數(shù)據(jù)閃存可提供更加安全的非易失性讀寫(xiě)功能?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】徐小東;崔政偉;農(nóng)產(chǎn)品和食品干燥技術(shù)及設(shè)備的現(xiàn)狀和發(fā)展J;農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2005年12期 2 彭桂蘭,吳文福,陳曉光,王治剛;蘿卜絲薄層干燥試驗(yàn)及其數(shù)學(xué)模型的建立J;農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2005年03期 3 陳燕,陳羽白;荔枝的微波干燥特性及其對(duì)品質(zhì)的影響研究J;農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2004年04期 4 朱德泉;王繼先;朱德文;玉米微波干燥特性及其對(duì)品質(zhì)的影響J;農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2006年02期 朱德泉,周杰敏,王繼先,朱德文;玉米微波干燥特性及工藝參數(shù)的研究J;包裝與食品機(jī)械;2005年03期 朱德泉;周杰敏;王繼先;朱德文;夏萍;小麥微波干燥特性及工藝優(yōu)化研究J;包裝與食品機(jī)械;2006年01期 羅樹(shù)燦;李遠(yuǎn)志;彭偉睿;梁榮超;熱