基于单片机的谷物水份检测系统的设计
基于单片机的粮仓温湿度检测系统
摘要本毕业设计是基于单片机的温湿度监测系统设计方案，主要由温度、湿度采集、AD转换、单片机控制、数码管显示、USB连接器六部分组成。
本设计采用89c51单片机为控制中心，该芯片具有4KB的快擦写可编程/擦除只读存储器EEPROM、256 KB片内RAM、3个16位定时计数器、5个中断源，无需进行系统扩展既可满足任务要求，能较大幅度提高系统的性价比。
而温湿度传感器我选用的是dht11传感器，他性价比高。
DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。
它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。
传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。
因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。
另外该系统除了能显示温湿度以外，还能设置温湿度报警阈值。
关键词：温湿度；89c51单片机；dht11传感器Barn temperature monitoring systemAbstractThe graduation project is based on the single chip design temperature and humidity monitoring system, mainly by temperature, humidity acquisition, AD conversion, microprocessor control, digital display, usb connector composed of six parts.The design of the control center using 89c51 microcontroller, the chip has 4KB of flash programmable / erasable read only memory EEPROM, 256 KB on-chip RAM, 3 16-bit timer counters, six interrupt sources, both without the need for system expansion to meet mission requirements, can greatly improve the system's cost. The temperature and humidity sensor I use is dht11, he cost effective. DHT11 digital temperature and humidity sensor is a calibrated digital signal output with the temperature and humidity combined sensor. Its application-specific digital modules acquisition and temperature and humidity sensor technology, to ensure that products with high reliability and excellent long-term stability. Sensor includes a resistive element and a sense of wet NTC temperature components, and with a high-performance 8-bit microcontroller connected. So the product has excellent quality, fast response, anti-interference ability, high cost performance advantages.In addition the system in addition to showing the outside temperature and humidity, but also set the temperature and humidity alarm threshold.Keywords：Temperature and humidity;89c51 microcontroller;dht11 Sensor1 绪论1.1 选题背景近几年据海关统计结果显示，我国粮食进出口同比均呈下降趋势，我国粮食供求开始进入紧平衡阶段。
基于单片机的毕业的水分测试仪
水分测试仪1 引言粮食中的水分按物理性质可分为结合水 (结晶水) 和游离水 (自由水) 。
结合水是在粮粒生长过程中自然形成的 ,存在于粮食细胞与粮粒亲水物质结合得很牢固 ,性质很稳定 ,难以解吸 ,结合水不参加导电 ;游离水是通过物理吸附作用凝聚在粮食部的毛细管和分子间隙中的水分 ,它具有普通水的导电性质 ,平时检测指示的水分指的是游离水。
如果不加选择地购进和储藏粮食 ,必然会影响粮食的储藏周期 , 导致粮食的过早发霉、变质、腐烂 ,因此必须时刻在意粮食的水分含量 ,本文根据粮食的介电特性 ,利用凌阳科技公司的 SPCE061A 单片机的快速运算与处理数据的能力和语音功能的特点 ,设计了完整的测试方案 ,它具有低功耗、便于携带、具有语音提示功能、操作方便、人机界面友好等特点 ,可广泛地应用于粮食的调拨、征购、储藏、加工等环节中。
2 SPCE061A 单片机简介SPCE061A 是凌阳科技公司推出的一款以μ nS PTM 为核心的基于 SOC ( System On Chip) 技术的 16 位单片机。
SPCE061A 中包括 2 K 字节的 SRAM 和 32 K 字节的闪存 ROM ; 32 位可编程的多功能 I/ O 端口 ;两个 16 位可编程定时器/ 计数器 ;14 个中断源 ,两级优先级 ,三种中断类型 ;32768Hz 实时时钟 ;低电压复位/ 监测功能 ;可编程的看门狗功能 ; 7 通道 10 位 A/ D 输入和单通道置麦克风放大器和自动增益控制 AGC 功能的声音 A/ D 转换器 ;双通道10 位 D/ A 音频转换器 ; 具有 ICE ( In Circuit Emula2 tion) 接口 , 能够方便的实现在线仿真和程序的下载 ; SPCE061A 在 2. 6～3. 6V 工作电压围的工作频率围为 0. 32～49.152MHz ,较高的数据处理速度使 SPCE061A 能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号 , SPCE061A 能够实现用于处理数字信号的 16 位 3 16 位的积运算 ,因此非常适合于数字语音识别和应用领域。
基于51单片机的粮仓温湿度检测系统毕业设计
基于51单片机的粮仓温湿度检测系统[摘要]粮仓温度湿度监测控制系统是基于STC12C52A60S2的数据采集、对比、控制的系统。
以STC12C52A60S2单片机为控制器，对温度传感器DS18B20传送的数字量信号和对湿度传感器HR202传送的模拟量信号进行采集和处理，当前值和设定温度上限值进行对比，进而执行控制作用，通过对继电器的控制进而控制设备的启停，对粮仓温度湿度进行调节，使其维持在适当范围，维护粮仓正常运行。
[关键词] 单片机、温湿度、检测、控制Abstract:The granary’s temperature and humidity control and detect system is based on the micro control unit of STC12C5A60S2,the system is used for date acquisition,comparison,and control.In this system,STC12C5A60S2 is the controller,the controller is designed to deal with temperature and humidity signal from the temperature sensor and humidity sensor.Then compare these data with limits the value of temperature and humidity.If the date is out of limits,then the controller send a control signal to warn people,besides,the controller will make the fan running to make the temperature and humidity lower.In this way,the granary can be working at usual status.Key words: MCU、temperature and humidity、control目录第一章绪论 (1)1.2相关领域国内外应用的现状及发展趋势 (1)1.3 粮仓温湿度检测控制系统原理 (2)1.4 本章小结 (2)第二章：系统分析、设计要求及模块选择 (3)2.1 设计要求 (3)2.2 单片机型号的选择 (3)2.21 采用STC89C52单片机 (3)2.22 采用STC12C5A60S2单片机 (3)2.3 显示系统模块的选择 (3)2.31采用LED数码管显示 (3)2.32采用1602液晶显示 (3)2.4 测温模块的选择 (4)2.41 采用模拟量温度传感器 (4)2．42 采用数字量温度传感器 (4)2.5 测湿模块的选择 (4)2.6 控制模块的选择 (4)2.7 通讯模块的选择 (4)2.8本章小结 (4)第三章系统总体方案及硬件电路模块设计 (5)3.1 系统总体设计思路： (5)3.2 系统硬件设计 (5)3.2.1 单片机最小系统 (5)3.2.2 温度信号采样电路模块 (9)3.2.3 湿度采样电路模块 (12)3.3 串口模块 (14)3.4显示模块 (15)3.5 控制模块 (16)3.6 继电器模块 (17)3.7 本章小结 (18)第四章系统的软件设计 (19)4.1 流程图设计 (19)4.1.1系统总体流程图 (19)4.1.2温度检测流程图 (19)4.1.3湿度检测流程 (20)4.2系统的程序设计 (20)4.2.1 DS18B20测温程序 (20)4.2.2 A/D转换程序 (25)4.2.3 1602显示程序 (26)4.3 本章小结 (29)第五章硬件调试部分 (30)结束语 (31)参考文献 (32)第一章绪论1.1 本课题的研究意义及必要性民以食为天，粮食是社会安定的保证，自1990年我国建立粮食储备制度以来，储备粮在国家宏观调控中占据了重要地位，无论何时，必须时刻保持储备粮的调控作用不动摇，是维持社会安定、粮食市场稳定、农民增收的重要保证。
基于STM32的谷物水分在线监测系统设计
104传感器与微系统(Transducer and Microsyslem Technologies)2021年第40卷第6期DOI：10.13873/J.1000-9787(2021)06-0104-03基于STM32的谷物水分在线监测系统设计**收稿日期=2019-09-30*基金项目：国家自然科学基金资助项目(61973002)姚启龙，周攀，江永成(安徽大学电气工程与自动化学院，安徽合肥230601)摘要：为了实时监测谷物水分变化，设计了一种基于STM32的谷物水分在线监测系统。
系统使用STM32单片机作为主控芯片，电容式传感器采集水分数据,经过信号处理电路与STM32单片机处理后，通iS RS-485电路传输至上位机实时显示，并可通过上位机校正，可以实时精确地监测谷物水分变化。
实地测试表明:该系统性能可靠，在线检测精度可以达到0-5%，完全满足谷物水分测量要求。
关键词：谷物水分；在线监测；STM32；电容传感器中图分类号：TP368.2；TP277文献标识码：A文章编号：1000-9787(2021)06-0104-03 Design of on-line monitoring system for grain moisturebased on STM32*YAO Qilong,ZHOU Pan,JIANG Yongcheng(School of Electrical Engineering and Automation,Anhui University,Hefei230601,China)Abstract:In order lo monitor the change of grain moisture in real lime,an on-line monitoring system for grain moisture based on STM32is designed.The system uses STM32MCU as the main control chip.The capacitive sensor collects moisture data,after processing with signal processing circuit and STM32MCU；the data is transmitted to the upper computer through the RS485circuit for real-time display,and can be coiTected by the upper computer.It can accurately monitor grain moisture changes in real time.Field test shows that the system has reliable performance and the on-line detection precision can reach0.5%,which can fully meet the requirements of grain moisture measurement.Keywords:grain moisture；on-line monitoring；STM32；capacitive sensor0引言谷物水分直接关系到谷物品质与价值。
基于c51单片机的农田土壤水分检测
基于 c51单片机的农田土壤水分检测马玉博河南牧业经济学院能源与智能工程学院河南省郑州市 450003摘要：农业节水灌溉已经是我国农业工程领域中的一个重点关注的问题，针对这一问题，本文设计了自动土壤水分检测系统。
该系统选用STC89C51单片机作为主控芯片，利用YL-69传感器对湿度进行数据采集并在液晶显示器上面实时显示。
该系统解决了国内外的土壤水分检测系统造价高、使用复杂而难以推广的缺点，具广泛的实用价值和经济市场效益。
关键词：湿度传感器；单片机；液晶显示器ABSTRACTAgricultural water-saving irrigation has been a key concern in the field of agricultural engineering in China. To solve this problem,this paper designs a watering system. The system selects STC89C51 single-chip microcomputer as the main control chip, uses YL-69 sensor to collect data of humidity and display it on the LCD1602 liquid crystal display in real time. At the same time, the measurement range is set by using the button, and the buzzer is used for alarm. This system uses the C language to program the system and debug it in the keil4 software. The system solves the shortcomings of high cost, complicated use and difficult to promote automatic irrigation system at home and abroad, and has wide practical value and economic market benefit.Key words: humidity sensor; single chip microcomputer; liquid crystal display1 研究背景和意义目前我国农业自动化水平较低，基本上都是根据经验判断土壤的湿度情况，这也就常常造成农作物的生长不良，甚至死亡。
基于国产单片机STC8G控制的微量水分测量系统设计
基于国产单片机STC8G控制的微量水分测量系统设计目录一、内容概括 (2)1.1 研究背景与动机 (3)1.2 文献综述 (4)1.3 本文研究内容及结构安排 (6)二、相关理论 (6)2.1 水分测量的相关理论 (7)2.2 STC8G单片机的工作原理和特点 (8)2.3 数据采集与处理的基础知识 (10)三、系统设计与实现 (11)3.1 系统整体设计 (13)3.1.1 系统目标与要求 (14)3.1.2 系统功能模块概述 (15)3.2 硬件设计 (16)3.2.1 传感器选择与配置 (20)3.2.2 电源与电路设计 (21)3.2.3 单片机外围接口设计 (23)3.3 软件设计 (24)3.3.1 程序设计思路 (25)3.3.2 主程序流程图 (26)3.3.3 子程序模块功能实现 (27)四、实验与结果 (28)4.1 实验环境搭建 (30)4.2 实验数据采集与分析 (31)4.2.1 数据采集过程 (32)4.2.2 数据分析方法与结果 (34)五、讨论与改进建议 (36)5.1 设计结果讨论 (37)5.2 实验中遇到的问题与解决策略 (38)5.3 系统未来改进方向 (39)六、结论 (40)6.1 本研究的总结 (40)6.2 研究的意义与贡献 (41)6.3 展望与未来工作 (43)一、内容概括本文档旨在介绍基于国产单片机STC8G的微量水分测量系统的设计与实现。
本系统利用先进的水分传感器技术，采用STC8G单片机作为核心处理单元，实现对被测样本中微量水分含量的精确测量。
全文将从系统简介、硬件设计、软件算法和系统测试四个部分进行详细阐述。
系统简介：将概述微量水分测量的需求背景，以及本文旨在构建的测量系统的功能特点与预期性能参数。
硬件设计：将描述整个硬件系统的组成和各单元模块的功能。
重点放在如何选用和集成合适的传感器、信号调理电路、数据转换接口和STC8G单片机等核心组成部分，以及如何设计儿童系统电源与外壳保护，确保系统稳定、可靠、易于使用。
基于89C51单片机的粮食水分温度综合检测仪
目录摘要ABSTRACT第一章绪论 (4)1．1研究背景 (4)1．2温湿度综合检测系统 (5)1．2．1 温度和湿度检测 (5)1．2．2 温湿度检测的国内外研究动态 (7)1．2．3 温湿度检测技术的发展方向 (9)1．3课题研究内容和意义 (11)第二章温湿度综合检测仪的整体设计 (12)2.1系统方框图 (12)2.2温湿度检测仪的整体设计过程 (12)2．2．1 温湿度 (12)2．2．2 数字式温度传感器DS18B20 (15)2．2．3 单片机AT89C51 (19)2．2．4 共阴极显示驱动MAX7219 (22)2．3软件语言的选取 (24)第三章温湿度检测仪主要硬件电路设计 (25)3．1．1 时钟电路 (25)3．1．2 复位电路 (26)3．21-W IRE单总线技术 (27)3．3显示电路 (30)第四章温湿度检测仪软件设计 (35)4.1系统软件设计 (35)4．1．1 系统流程图 (35)4．1．2 系统主程序 (35)4．2DS18B20温度数据采集 (37)4．2．1 数据采集流程图 (37)4．2．2 数据采集子程序 (37)4．3MAX7219驱动8位以下LED显示器: (40)4．3．1 MAX7219工作流程图 (40)4. 3. 2 MAX7219工作子程序 (41)第五章系统的调试、可靠性和抗干扰技术 (44)5．1系统的调试 (44)5．2可靠性设计 (45)5．3抗干扰技术 (46)5．3．2 软件抗干扰 (47)5．4 本系统对干扰的预防 (48)结束语 (49)致谢词 (50)参考文献 (52)附录 (54)第一章绪论1．1 研究背景粮食储藏是国家为防备战争、灾荒及其它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意义。
目前，我国地方及垦区的各种大型粮库都还存在着程度不同的粮食储存变质问题。
根据国家粮食保护法规定，必须定期抽样检查粮库各点的粮食温度和湿度，以便及时采取相应的措施。
基于MCS-51单片机的谷物湿度检测
而， 如何实时、 准确地在线测定仓储谷物的水分含量具有重要意义。 长期 以来，人们仅仅靠主观感觉来检测谷物湿度 ，缺乏一定的科 学 依据 ，就使谷物湿度检测科学化 、标准化这一点来讲，设计一套谷 物水分快速检测仪也是十分 必要 的。
二 、 电 容式 传 感 器 的工 作 原理
为使有较高的灵敏度 ，需满足 一，故 Ｒ ： Ｒ 时，有较 高 ２ ｅ１ 的灵敏度 。 在做 电容器时应予 以考虑 。 不难 理解 ， 谷物中的含水量 ％ 必定与相对介电常数常数呈正相关， ｃｃ 所 以电容量 ｃ亦将 与 而 。 ， 呈正相 关。由此检测的 ｃ的值 ，便 可知谷物 的湿度 。 四、测量与转换 电路
一
、
引言 Leabharlann 质型三种类型 。 三 、谷 物 湿 度 检 测 传 感 器 的工 作 原 理
谷物在人们 日常生活 中是必不可少 的，如果谷物太湿 ，就会加
速 谷 物 的霉 变 ，所 以检 测 谷 物 湿 度 并 及 时 采 取 措 施 是 将 谷 物 仓 储 的
传感器采用 同心柱型 电容器 ，可减小边缘效应对 电容值的影响， 因为当 Ｌ口Ｒ 一１ ２Ｒ ，可忽略 圆柱两端 的边缘效应影响 。圆柱形 电容 式
传 感 器 由此 可 得 放 入 谷 物 前 后 电 容 ｃ的 变化 量 。 ， Ｌ：Ｋ ２， 令 Ｒ
前提 。而在常规的环境参数 中，湿度是最难准确测量的一个参数。 这 是因为测量湿 度要 比测 量温度 复杂得多 ，温 度是个独 立的被 测
量 ，而 湿 度 却 受 其 他 因 素 （ 大气 压 强 、温 度 等 ）的 综 合 影 响 。因 如
ｗｏ ｋ ｎ ｈ ｏ ｙ ｏ ａ ｃ ｔ ｅ ｅ ｓ ｒ ，ｎ ｕ ｅ ｅ ｒｎｃｐ ｅ ｒ ｐ ｅ ｉ ｒ ｅ ｅｅ ｔｏ ｅ ｓｔｖ ｔ ｍｅ ｏｄ ｓ ｃ ｎ ｌ ｇ ｖ ｓ ｈ ｅ ｒ ｉ ｇ ｔ ｅ ｒ ｆ ｃ ｐａ ｉｉ ｓ ｎ ｏ ｓａ ｄ ｎｄ ｒ ｔ ｐ ｖ ｈ ｉ ｉ ｌ ｓ ｐ ｏ ｏｓ ｍｐ ｏｖ ｄ ｔ ｃ ｎ ｓ ｎ ｉ ｉ ｉ ｉ ｙ ｈ ｔ ；ｅ ｏ ｄ ｙ ｉ ｅ ｔ ｃ ｐａ ｉａ ｃ － ｅ ｅ ｃ ・ ｏ ｔ ｇ ｎ ａ ｏ ｖ ｒ ｉ ｎ ｃｒ ｕ ｔｉ ｏ ｌ ｃ ｏ ａ ｃ ｔ ｎ ｅ—ｆ ｑｕ ｎ ｙ－ｖ ｌａ ｅ ｌ ｅ ｒ ｃ ｎ ｅ ｓｏ ｉｃ ｉ ｓａ ｃ ｌ ｔ ｎ ＡＤＣ８ ９ ｉ ｐ ｔｓｇ ａ ； ｎ ｌ ｒ ｉ ｉ ｔ ｒ ｅ ｉｅ Ｏ ｇ ｖ ｒ ｉ ｅｉ ０ ｕ ｉ ｎ ｌ ｎ Ｆｉ ａ ｌ ｇ ａ ｎ ｍｏ ｓｕ ｅｒ ｑｕｒ ｄ ｔ ｉ ｅ ａ ｙ ＳＣＭ ｐ ｒ ａ ｈ． ａ ｐｏ ｃ Ｋ ｅ ｗｏ ｄｓＣａ ａ ｉｉ ｅ ｓ ｎｓ ｒ ｅ ｕ ｎｃ ｙ ｒ ： ｐ ｃ ｔ ｅ ０ ； ｑ ｅ ｙ—ｖ ｌ ｇ ｏ ｖ ｒｅ ； ＣＳ ５１ＡＤＣ０８ ９ ｖ ｏ ｔ ｅｃ ｎ ｅ ｔ ｒ Ｍ ａ 一 ； ０
基于STM32单片机的作物生长环境监控系统设计
基于STM32单片机的作物生长环境监控系统设计利用传感技术对作物生长环境进行监测已经成为农业信息化的重要内容。
文章以STM32单片机作为控制器，结合温湿度、光照传感器、土壤水分传感器、网络摄像机等实现对农作物生长环境信息的快速采集、存储、数据上传、分析等功能，为农户及农技人员掌握作物生长情况并进行生产决策提提供科学依据。
标签：STM32；传感器；网络传输随着科学技术的发展，高新技术与农业相结合已然成为中国农业发展的一种趋势。
利用信息技术对农田作物生长信息进行实时监测，农作物的生长信息可为农业结构调整和农事活动提供科学的指导，依据采集的数据制定农田生产计划，已经成为农业部门指导生产的重要方法。
当前，对作物生长环境进行监控的方法有很多，但大多为示范类项目，存在后期维护困难，价额昂贵等缺点。
本文设计一种基于STM32的作物生长环境监控系统，以农田作物为研究对象，依据不同的环境及种植的作物基础上，安装采集设备，可实现土壤水分、空气温湿度和光照的检测及数据实时上传，用户可实时了解作物生长环境和生长情况、土壤墒情信息等，为作物植保等提供数据支撑。
1 系统设计基于STM32的农田信息采集系统主要实现农田作物生长信息的监测，将生长环境数据进行远程实时在线监测、存储、显示等功能。
存储的数据可进行分析用户提供近期或者历年的农田墒情情况，为后期的种植提供科学的数据支撑。
系统整体设计：基于STM32的农田信息采集系统主要由农田墒情采集模块、网络数据传输模块、供电系统、SD卡存储模块、液晶显示模块与上位机实时监测模块五部分组成，主要功能如图1所示。
农田信息采集系统实时将土壤湿度、空气温度、湿度信号、光照强度信号经传感器采集到STM32，采集回的数据与时间存储到SD卡，在OLED液晶屏进行实时显示；串口转网络模块与主板上的RS458相连接，STM32控制芯片将传感器采集的数据进行处理，然后通过串口转网络模块内部的TCP/IP协议接入Internet网络，传输到指定的服务器，在上位机上进行显示及存储。
基于单片机的智能灌溉系统设计
基于单片机的智能灌溉系统设计随着农业现代化的不断发展，智能化灌溉系统越来越受到农业生产者的关注。
传统的人工灌溉方式不仅浪费了大量水资源，还无法根据作物的需水量进行精准灌溉。
基于单片机的智能灌溉系统应运而生，通过自动监测土壤湿度和环境温湿度，实现对植物的智能定量灌溉，有效节约水资源，并提高作物的产量和质量。
一、系统设计思路基于单片机的智能灌溉系统主要由土壤湿度传感器、温湿度传感器、单片机控制模块、执行模块和用户界面组成。
土壤湿度传感器用于监测土壤湿度，温湿度传感器用于监测环境温湿度，单片机控制模块负责数据采集和灌溉控制，执行模块用于控制灌溉设备的开关，用户界面用于实时监测和设置灌溉参数。
系统采用闭环反馈控制策略，根据监测到的土壤湿度和环境温湿度信息，通过单片机控制执行模块实现对植物的智能定量灌溉。
1. 传感器模块：(1) 土壤湿度传感器：采用数字式土壤湿度传感器，能够准确测量土壤湿度，并输出模拟电压信号。
2. 控制模块：单片机控制模块采用高性能低功耗的微控制器，具有较强的计算和控制能力，能够对传感器采集到的数据进行处理，并控制执行模块实现对植物的智能定量灌溉。
执行模块采用继电器或电磁阀等执行器件，通过单片机控制，实现对灌溉设备的开关控制。
4. 用户界面：用户界面采用液晶显示屏和按键开关，通过单片机控制，实现对灌溉参数的实时监测和设置。
单片机控制程序主要包括数据采集和灌溉控制两部分。
1. 数据采集：单片机通过模拟输入端口接收土壤湿度传感器输出的模拟电压信号，并通过数字输入端口接收温湿度传感器输出的数字信号。
然后，将采集到的土壤湿度和环境温湿度数据进行数字转换和处理，得到实际的湿度和温度数值。
单片机根据采集到的土壤湿度和环境温湿度数据，利用预先设定的灌溉参数，计算出当前植物的需水量。
然后，根据需水量控制执行模块实现对灌溉设备的开关控制，进而实现对植物的智能定量灌溉。
四、系统工作流程1. 初始化设置：用户通过界面设置灌溉参数，包括灌溉时间、灌溉间隔、触发湿度等。
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果的不可忽视的因素，在检测时必须采
［３］ 杜民．水分测定仪的综合研究及评述［Ｊ］．中国仪器仪表，１９９７．
项目来源：２０１２ 年黑龙江省“大学生创新创业训练计划项目”，项目编号：２００２６６－ ４０３９。 作者简介：周旭明（１９８９—），男，黑龙江牡丹江人，黑龙江八一农垦大学信息技术学院农业电气化与自动化学生。
因素，对于同一含水量的样品，当温度升高时，样品的电容值将增
参考文献
大，检测电压也随之增大，当温度降低至 0℃以下时，粮食中的自 ［１］ 单成祥．传感器的理论与设计基础及应用［Ｍ］．北京：国防工业出
由水将冻结，样品的电容值会发生突变，所以在测量时应该保证
版社，１９９９．
环境温度的恒定且不低于 0℃。同时样品的流量也是影响检测结 ［２］ 汪延祥．具有自定标功能的粮食水分测定仪［Ｊ］．分析仪器，１９９６
接收的是“1”电平，当某键按下时 CPU 读取该 I/O 口的变化状态，
以确定键是否按下。
1.6 显示模块 MAX7219
MAX7219 是 MAXIM 公司生产的一种串行输入/输出共阴极
显示驱动器，用来把微处理器接到 8 位 7 段数字 LED 显示器。一
硬件电路图
个 3 线 SPI 串行接口可连接各种通用单片机。各位数字可被寻址
容式，微波式，中子源法，称重法等。针对目前情况，有必要研究一 器构成的电路中有电流经过，发光二极管 LED 和扬声器发出 10s
种新型的具有数据采集，实时控制，报警功能的操作系统。在本设 的声光报警，提示工作人员检查是否存在堵粮情况，以及时排除
计中我们采用的是成本低廉，易于实现和操作的电容法测量。它 故障。
温，强辐射等环境中工作，传感器采用同轴圆筒由两个同心金属 规范的数学模型是很难的。传统的只考虑输出电压（电容值）来确
圆柱面组成，将被测量粮食放入传感器两极板间的介质空间腔。 定水分值的方法尚需完善，数据处理方法也比较单一简陋。近年
由于粮食含水量的不同，从而使电容式传感器的相对介电常数发 来，由于人工智能及数据融合技术的发展，为水分检测技术数据
的优点是结构简单，能够适应复杂环境。
1.5 键盘及功能介绍
１ 硬件资源配置
系统采用简单键盘接口，每个按键独立地与单片机的 I/O 线
1.1 单片机系统
直接相连构成的，键与键之间的工作状态互不影响，优点是按键
系统的硬件电路框图如图所示。
功能可以根据需要灵活设计，因为每个键占一个 I/O 口线，所以软
件编程简单。图中电阻为上拉电阻，当无键按下时，CPU 从 I/O 口
关键词：单片机；电容传感器；水分检测
前言
1.3 温度检测电路的设计
谷物水分的测量方法主要可以分为直接测量和间接测量两
检测元件完成对温度的测量并由 A/D 转换器完成模/数转换，
大类。直接测量是通过烘干和化学方法直接除去物质中的水分， 实现对粮食含水率的补偿。对于粮食含水率的温度补偿系数需要
通过前后的重量差测量水分，这种方法测量准确，精度高，但是测 在大量实验数据的基础上，通过拟合运算得到。
示，并且通过 3 次平均值的比较判断是否堵粮，并相应的发出警 均值计算程序。
报。
３ 结论与讨论
1.2 传感器部分设计
整个系统设计对提高工作效率，减轻劳动强度，节省人力，实
电容传感器是将被测量的非物理量转换为电容量变化的一 现粮库管理自动化具有重要意义。但是就目前实际情况来看，电
种传感器。它具有分辨率高，可进行非接触测量，并能在高温，低 容式粮食水分检测的影响因素较多，测量精度不理想，建立一个
结果送到单片机。测量人员可以通过键盘控制单片机进行存储， 示功能，完成堵粮判定，并通过控制高低电平的输出，实现报警控
显示，多次测量，重新测量等操作，单片机通过程序判断，在 5 次 制，读键盘完成人机交流，并且实现平均值计算。主要包括：主程
测量有效并且存储时对所有存储结果进行平均值计算，存储，显 序，结果测量读入程序，显示程序，延时程序，7219 初始化程序，平
生变化，即引起电容值变化，在设计中，极板厚度要充分小，以削 的综合处理提供了新的方法，已取得了一些可喜的成果，所以，只
弱边缘效应，还可以在在极板外加装金属屏蔽罩，以减少外部寄 有全面考虑各个因素的影响，采用先进的数据处理方法，才能提
生电压的干扰。在测量中温度对检测的结果也是一个重要的影响 高谷物水分的检测精度。
量费时，不利于非专业人员的操作。间接测量方法是通过由水分 1.4 语音报警电路设计
引起变化的物理量的测量，确定粮食的水分，优点是测量速度快，
在单片机判断有堵粮情况可能出现时，会在 P2.3 口输出高电
易于操作，易于实现现场和在线的检测。测量原理包括电阻式，电 平，这样晶闸管将会导通，电源回路接通，发光二极管 LED 和扬声
硬件的选材：选用 AT89S52 单片机作为微处理器，系统主要 和更新，而无需重写整个 8 位数字。
由测量模块，A/D 转换模块，显示模块，键盘模块以及声光报警器 ２ 系统软件设计
组成，主要完成测量，计算，显示，堵梁判断和报警功能。系统的工
根据硬件电路图的连接和系统功能的要求，软件必须完成以
作原理是，通过电容传感器测量粮食的水分，由转换器转换并将 下功能，控制 A/D 转换电路读入测量结果，控制 MAX7219 实现显
科技论坛
民营科技 ２０１３ 年第 １ 期
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基于单片机的谷物水份检测系统的设计
周旭明 （黑龙江八一农垦大学信息技术学院，黑龙江 大庆 163319）
摘 要：主要介绍电容式谷物水分检测系统，为了能够实现谷物含水量的现场检测并能把其广泛应用，本系统采用结构简单，成本 低，准确度高的电容式传感器进行数字采集。它是利用水分含量影响电容量的原理通过电容传感器检测水分含量。系统软件采用模块 式散转结构设计，主程序根据键盘指令实现散转，调用各功能程序模块。