第1章 绪论

1.1课题背景

粮食存储是国家为了防止战争、灾难及其他突发性事件而采取的有效措施，因此，粮食的安全储藏具有重要的意义。目前，我国很多地方的各种大型粮库都还存在着程度不同的粮食储存变质的问题。根据国家粮食保护法规，必须抽样检查粮库各点的粮食温度，以便及时采取相应的措施，早期粮情信息的检测都是采用手工作业，存在着效率低、劳动强度大等问题，而目前运用的一些粮情测控系统也存在着结构复杂、测量精度低、维护困难、系统缺乏标准化、系列化等问题。尤其是大型粮库的温度检测系统任务不能及时彻底完成，则有可能会造成粮食大面积变质。据有关资料统计，我国每年因粮食变质儿损失的粮食达到100亿斤，直接造成的经济损失是惊人的。

粮食的保存至关重要，为了实现粮食的大量储存，本课题设计了一个粮仓多点温度控制系统，以实现粮仓温度的精确测量与稳定控制。其应用范围甚广。

1.1.1 课题设计的意义和目的

当代科学技术日益向高速化、智能化、信息化、网络化发展，不管是生活还是生产，都离不开自动化。信息社会对工业和农业生产提出了更高、更新的要求，不仅要节约成本，而且要高效化。

温湿度的测量是工业和农业生产中重要的一个环节，尤其对于农业发展，比如大棚种植、粮仓管理等等，都必须保证精确的温湿度控制。防潮、防霉、防腐、防爆是粮仓日常工作的重要内容，也是衡量粮仓管理工作的重要指标。为了保证日常工作的顺利进行，必须加强粮仓内温湿度的监测工作，但传统的监测方法既费时又费力，而且误差较大，因此需要造价低廉、使用方便、测量精确的监测系统。

为了满足粮仓温湿度的精确控制要求，满足测温湿度过程信号易处理要求，设计一种可远程无线传输的多点监测数字显示的温湿度测量系统，可以完成多点粮仓温湿度的测量和显示功能。该系统操作简单，功能齐全，是单片机智能化的一种应用。

1.1.2 粮情测控系统现状及其发展

建国以来,我国粮食储藏工作一直认真贯彻“以防为主,综合防治”的保粮方针,本着“安全、经济、有效”的原则,广泛开展以清洁卫生为主的物理机械、化学药剂等方面的综合防治及储粮害虫的调查研究工作,学习国内外科学保粮方法,推广应用科研成果,从而使粮油储藏从最初采用的土法保粮逐步发展到20世纪80年代的气控、温控、“三低”(低温、低氧、低剂量)、害虫科学防治、机械通风和电子测温等科学保粮。到20世纪90年代初，我国科学保粮数达到储粮总数的65%左右,将储粮损失控制在国家规定的标准之内。进入21世纪，伴随绿色食品的快速发展和人民生活水平的不断提高，《国家中长期科技发展规划战略———农业拓展战略研究》中确定了“粮食绿色一条龙”和“农产品绿色储运”战略，粮食绿色储藏在我国掀开了新的篇章，并得到高度重视、关注和长足的发展。

1.2 国内外温度检测技术的动向与趋势

温度检测的动向与趋势随着工业生产效率不断提高，自动的水平与范围也不断扩大，因而对温度检测技术的要求也愈来愈高，一般可以归纳一下几方面：

1）扩展检测范围：现在工业上通用的检测温度范围为—200～300摄氏度，而今后要求能测量超高温与超低温，尤其是液化气体的极低温度检测更为迫切，如10K以下的温度检测是当前重点研究课题。

2）扩大测温对象温度检测技术将会由点测量发展到线、面、甚至是立的测量。应用范围将同工业领域延伸到环境保护，家用电器，汽车工业及航天工业领域。

3）发展新型产品利用老的检测技术生产出适合于不同场合、不同工况要求的新型产品，以满足于用户需要。

4）适应特殊环境下测温在工业生产中，对许多场合的温度检测器有特殊要求，如防硫、防爆、耐磨等性能要求。

5）显示数字化：温度仪表向数字化方向发展。其最大优点是直观、无读数误差、分辨率高、测量误差小，因而有广阔的销售市场。

6）标定自动化应用计算机技术，快速，准确，自动地标定温度检测器。 根据上述要求，国内外温度仪表制造商将向以下几方面发展。

a.继续生产量大面广的传统温度检测元件，如：热电偶、热电阻|热敏电阻等。b.加强新原理、新材料、新加工工艺的开发。如近年来已开发的碳化硅薄膜热敏电阻温度检测器。c.向智能化、集成化、实用化、机电一体化方向发展。

1.3 课题的任务要求

1.3.1 设计要求与内容

（1）功能要求：

1)定时对粮仓内多点温度和环境温度自动巡检或人为选测，定时间隔可调。

2）8路输入信号，可检测7点仓库温度和环境温度,自动比较检测点温度与环境温度，各点与环境温差超标则闪光响铃报警,温差处于安全范围保 持正常状态不变。

3)检测电路24小时工作，各检测点编号和温度可显示或记录。

（2）设计内容：

1）确定系统的设计方案，绘制系统组成框图；

2）使用protel软件绘制各模块电路原理图，并分析其工作原理； 3）使用protel软件绘制整机电路原理图和PCB板图； 4）制作实物并进行系统的软硬件调试；

5）编写毕业设计说明书。

1.3.2 主要技术指标

（1）温度检测范围为-40℃～+60℃； （2）温度误差≤±1.0℃； （3）超过规定的温度范围时报警； （4）工作电源：3~6V；

第2章 系统方案设计

确定了课题的目的和意义，根据本课题的研究内容和任务要求，设计出本课题的研究方案，并将方案进行比较论证，选择较优的方案，阐述方案各个模块的功能。

2.1 方案的选择与论证

2.1.1 系统总体设计

温度检测系统有共同的特点：测量点多、环境复杂、布线分散、现场离监控室远等。若采用一般温度传感器采集温度信号，则需要设计信号调理电路、AD 转换及相应的接口电路，才能把传感器输出的模拟信号转换成数字信号送到计算机去处理。这样，由于各种因素会造成检测系统较大的偏差；又因为检测环境复杂、测量点多、信号传输距离远及各种干扰的影响，会使检测系统的稳定性和可靠性下降 。所以多点温度检测系统的设计的关键在于两部分：温度传感器的选择和主控单元的设计。温度传感器应用范围广泛、使用数量庞大，也高居各类传感器之首。

2.1.2 方案的比较与论证 （一）传感器部分 方案一

采用热敏电阻，可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测1摄氏度的信号是不适用的。而且在温度测量系统中,采用单片温度传感器,比如AD590,LM35等.但这些芯片输出的都是模拟信号,必须经过AD转换后才能送给计算机,这样就使得测温装置的结构较复杂.另外,这种测温装置的一根线上只能挂一个传感器,不能进行多点测量.即使能实现，也要用到复杂的算法，一定程度上也增加了软件实现的难度。 方案二

AD590是一种单片集成的两端式温度敏感电流源，它具有线性优良、性能稳