单片机木材干燥室开题报告

毕业设计开题报告设计题目: 基于单片机木材干燥室控制系统设计院系名称: 机电工程学院专业班级: 机械09-1学生姓名: 丁立新导师姓名: 窦建华开题时间: 2013年3月15日1课程研究目的和意义木材是一种国民经济不可或缺的资源，但其利用率确实非常低，而且由于使用不当，可能对长久的使用不利。

就如可能因为湿木材没有及时干燥，而导致将来可能变形，抗震性变差等不利因素。

而且木材干燥后，使木材的优异特征得到充分体现，对将来的再处理，如加工，使用，运输和保存都有重大的意义，是木材加工过程不可或缺的必然工序，是保证木材质量的关键技术，是高效利用木材的重要技术。

木材干燥意指在热力作用下以蒸发或沸腾的汽化方式排除木材中水分的处理过程。

蒸发是发生在空气中的水蒸气分压低于该温度下的饱和蒸汽压的时候，一般湿空气中的水蒸气均为不饱和蒸汽，所以蒸发在任何温度下均可以发生。

湿的原木含有大量的水分，它在锯割前或锯成锯材后都会从表面向周围空气中蒸发水分，随时都在干燥之中。

当木材在常压F被加热到100。

C以上时，也会发生沸腾汽化现象。

木材干燥主要指在有组织、有控制、按照一定规程的干燥过程。

木材干燥的目的，主要是满足人们对木材需求量的增长及林业资源不断匮乏的需要。

在保证木材质量的前提下，对木材进行合理的处理，以提高其利用率。

概括起来主要有以下几个方面：1．防止木材变形和开裂：木材含水率在纤维饱和点以下范围内变化时，木材就会发生干缩和湿胀。

干缩或湿胀不均匀，以及干燥不均匀，就会引起木材变形或开裂。

如将木材含水率干燥到与使用环境相适应的程度，就能保持木材形状的稳定性，经久耐用，否则就会很快报废。

2．提高木材的力学强度，改善木材的物理性能：含水率低于纤维饱和点时，木材的力学强度随着含水率的降低而增高，反之降低。

3．预防木材腐朽变质：当木材含水率降低到23--21P／,或商于100—150％时，可以免除木腐菌和昆虫的危害。

因为菌、虫的寄生需要温度、湿度、空气和养料四个条件，缺一不可。

木材干燥时一般都将含水率降低到20％N下，破坏了菌、虫的寄生条件，增加了木材的抗腐蚀性能，确保了木材的固有特性。

4．减轻木材的重量：经过室干的木材，重量～般约可减轻30一40％。

如在林区将原木就近制材，并将锯材干燥到运输含水率(20％)，而后外运，将会节约大量的运输力。

同时可以防止木材在运输途中遭到菌虫的危害，保证木材的质量和供应。

综上所述，木材干燥是合理利用木材、节约木材的重要技术措施，是木材加工生产中一道不可缺少的重要工序，是木材“精、深”加工过程中至关重要的关键环节。

因此，木材干燥对社会的进步和经济的繁荣都具有重要意义。

2文献综述（课题研究现状及分析）2.1国内外木材干燥技术现状随着人们生活水平的不断提高，对木制品的需求量越来越大。

由于木材生长周期长,提高其干燥方法是解决木材需求量增大的有效方法。

木材干燥工艺已发展成熟，随着计算机技术的飞速发展，木材干燥已由人工控制发展成为以微型计算机及工业控制计算机为基础的自动控制。

但在国内外，木材干燥自动控制的水平还不够高，人们还是要投入大量的人力与物力去研究木材的干燥问题，应用更先进的干燥控制方法，其目的就是为了取得更高的经济效益。

目前，我国每年需要的锯材干燥量为2600万m 3，干燥的地板量5000万m 2，干燥的单板、集成材、细木板用料量约500万m 3，而我国现有干燥能力不足需求量的1／6；我国现有大多数干燥窑都是依赖操作人员按照工艺参数凭经验人工控制，少数国产和进口设备采用半自动或自动控制，其控制方式为简单PID 控制，较为落后。

我国现有干燥设备十几万台( 套) ，国产设备市场占有率为85％以上；估计每年能销售出的干燥设备400多台( 套) ,若按体积为100m 3木材干燥窑为1个计算单位，全国每年改造的旧木材干燥窑控制系统为其总数的2％，则每年大约需要新型木材干燥控制系统600台。

因此，基于国内市场急需自动化程度高的木材干燥设备新产品的实际情况，消化、吸收国外先进干燥技术和测试手段，使之适合我国国情，并在此基础上，研究、设计出性能优良、价格低廉、节能显著，达到或超过世界先进水平的新型干燥设备控制系统，开发木材干燥设备新型换代产品，提高木材干燥质量，降低木材资源消耗，节约能源，保护环境，具有十分重要的意义，既可为我们的企业创造可观的经济效益。

又为社会带来巨大的社会效益.国外的木材干燥过程已实现了自动控制智能化，以美国Li gnom at公司制造的木材干燥窑控制系统为代表，实现了人机交互、各种信息自动记录，利用系统提供的各种分析功能，可不断调整干燥基准，提高干燥质量，节约费用，降低木材损耗，减少人员数目等。

它代表了20世纪末木材干燥控制系统的世界先进水平，具有高可靠性、直观易学、功能强大、使用安全和维护性强等特点。

应用遗传算法、模糊控制、神经元网络等先进理论，寻求木材干燥过程的最优化方法及全自动控制过程是具有重大意义的。

2.2木材干燥发展趋势及分析由于规模化、专业化自身的优点,我国木材干燥生产也将逐渐朝这方面发展,干燥技术的发展主题将是自动化程度高、过程控制精确、生产效率高、成本低、节能、对环境无污染、干燥质量好。

具体来讲有如下几个方面:2.2.1 提高蒸汽干燥的能源利用率即热效率根据发达国家木材干燥模式以及我国国情,在今后很长时间内,蒸汽干燥木材仍将占我国木材干燥的主导地位。

原因是其干燥技术工艺成熟,干燥过程便于实现自动控制。

如何提高蒸汽干燥的热效率有待进行多角度多方面的研究。

2.2.2 加强对节能型和环保型木材干燥技术的开发利用干燥设备的防腐性能、保温性能,延长设备的使用寿命，设备故障率，能源和环境保护是当今社会普遍关注的重大问题。

我国的煤、石油和天燃气这些能源污染大,要加强对无污染可再生能源的开发利用,如太阳能、风能、地热、生物能等。

木材干燥是木制品加工过程中能耗最大的，故需要加强对节能型和环保型木材干燥技术的开发利用。

2.2.3 计算机技术在木材干燥技术中的应用目前我国木材干燥技术虽然有一定的发展,但自动化程度较低,制约了木材全自动化发展的形状.通过深入地分析木材干燥工艺和测控系统在木材干燥方面的应用,把智能化自动化检测技术引入木材干燥窑的设计中势在必行，微机不论在性能上还是价格上均能取代常规工业自动化仪表,而且对木材干燥这一特殊过程采用微机控制要比常规仪表更方便、准确。

将计算机技术应用于木材干燥过程在国内干燥技术研究中已有开展。

将被干燥的物料分割为有限多个小单元,认为热风掠过单一物料单元时的干湿球温度不变, 计算吸湿过程,取消了常规热风干燥计算所需假设排气温度的假设值。

利用热风干燥有限元计算机模拟过程,获得了精确的干燥时间、物料终了含水率、排气温度、湿度和水分蒸发量。

也可以确定干燥过程中任一时刻的干燥情况和有关技术参数。

这一计算机应木材干燥技术有着非常重大的意义,这方面用方法很值得在木材干燥中借鉴和应用。

随着计算机技术的发展和在控制系统中的广泛应用，以及设备向小型化、智能化发展，作为高新技术之一的单片机以其体积小、功能强、价格低廉、使用灵活等优势，显示出很强的生命力。

它和一般的集成电路相比有较好的抗干扰能力。

对环境的温度和湿度都有较好的适应性，可以在工业条件下稳定工作。

且单片机广泛地应用于各种仪器仪表，使仪器仪表智能化，提高它们的测量速度和测量精度，加强控制功能。

M CS一51系列单片机控制的“船舶航行状态自动记录仪”、“烟叶水分测试仪”、“智能超声波测厚仪”等。

单片机也广泛地应用于实时控制系统中，例如对工业上各种窑炉的温度、酸度、化学成分的测量和控制。

将测量技术、自动控制技术和单片机技术相结合，充分发挥其数据处理功能和实时控制功能，使系统工作处于最佳状态，提高系统的生产效率和产品质量。

从航空航天、地质石油、冶金采矿、机械电子、轻工纺织等行业的分布系统与智能控制以及机电～体化设备和产品，到邮电通信、日用设备和器械，单片机都发挥了巨大作用。

3设计基本内容、拟解决的主要问题本系统设计的基本内容（1）设计一个单片机的木材干燥室控制系统；（2）主控制器电路板模块；（3）木材含水率采集模块；（4）确定单片机的型号；（5）设计单片机外部接线图及软件流程图；（6）进行软件编程及调试。

本系统所要完成的任务是：人性化的设计。

根据木材储存环境的需要，把温湿度值控制在一定的范围内。

能够实时、准确的显示采样温度值与湿度值。

通过采集温度及湿度值，准确的判断标准与当前值之间的差异，及时的启动报警装置进行报警，并采取相应的控制方案。

3.2拟解决的主要问题温度检测控制:对温室温度进行测量,实际环境温度与给定界限比较,并通过升温或降温达到最佳的温度湿度检测控制:对湿度温度进行测量,实际环境湿度与给定的界限比较,并通过喷雾或祛湿达到最佳的湿度控制处理:当温度、湿度越界时圣光报警,根据报警信号提示采取一定手段自动控制4、技术路线或研究方案干燥控制系统总体方案以单片机为控制核心，采用温湿度测量，控制技术的技术，以温湿度传感器作为测量元件，构成智能木材温湿度测量控制系统。

可分为温湿度测量电路，显示电路，声光报警电路，温湿度控制电路。

系统总体框图工作原理本系统以单片机Atmel89C51为核心，数据采集、传输、显示、报警都要通过单片机。

数据采集通过单总线的智能数字温湿度传感器AM2301完成。

通过单片机把采集的数据显示在1602LCD上，当采集的数据超出给定范围时，有蜂鸣器实时报警，并显示红灯提示，并进行相应的控制处理。

在整个系统中采用了AM2301单总线技术，单片机采用C语言编程。

温室温湿度控制系统是以89C51单片机作为中央控制装置，风扇，加热设备，加湿设备，排潮设备等·89C51作为中央控制装置 负责中心运算和控制 协调系统各个模块的工作。

·风扇 负责系统的降温工作。

·加热设备 负责系统的加热工作。

·喷雾设备 负责系统的加湿工作。

·排潮设备 负责系统的去湿工作。

·双色灯，报警模块：负责系统的报警功能。

如果当前的温度超过用户设定的界限值时系统将自动警，双色灯在单片机的控制下有规律的切换，同时报警模块发出报警声，通知用户采取相应的措施工作原理流程图5设计进度安排2013年2月27日-2013年3月15日—接受任务，收集资料，撰写开题报告2013年3月16日-2013年4月1日—翻译英文文献；2013年4月2日-2013年4月15日—拟定总体方案，绘制系统的方框图；2013年4月16日-2013年4月30日—器件选型；2013年5月1日-2013年5月10日—系统硬件设计；解决问题，修改完善；2013年5月11日-2013年5月31日—系统软件设计；2013年6月1日-2013年6月10日—撰写设计说明书并用计算机绘图；2013年6月11日-2013年6月15日—完成论文及图纸，准备答辩。