談儲糧倉溫濕度檢測控制系統(tǒng)設(shè)計

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摘要：設(shè)計儲糧倉溫濕度自動檢測系統(tǒng)，以溫濕度傳感器、單片機(jī)控制核心和無線通信模塊為系統(tǒng)的主要組成部分，設(shè)計具有自動調(diào)節(jié)能力使系統(tǒng)更加智能。系統(tǒng)完成相關(guān)數(shù)據(jù)采集，通過單片機(jī)的通用串行接口把信息傳送到PC終端保留分析，并且單片機(jī)把溫濕度信息通過顯示屏顯示。為儲糧倉提供了精確的溫濕度控制，更有利于糧食的科學(xué)存放。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；傳感器；自動檢測；溫濕度

中國是一個農(nóng)業(yè)大國，如果不能有效解決糧倉夏季炎熱，冬季寒冷的溫控問題，糧倉則面臨非常大的存儲困境。在夏季一般要求糧倉的循環(huán)溫度保持在20℃以下，需要使用冷卻風(fēng)機(jī)系統(tǒng)不斷調(diào)節(jié)倉內(nèi)溫度，甚至在夜間要智能化調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行。由于糧倉數(shù)量多、分布散，人為檢測冷卻風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、設(shè)備巡檢和處理系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題也極大地消耗人力物力資源。所以，智能儲糧倉成為目前糧食保質(zhì)的研究熱點(diǎn)。智能化糧倉是我國基于現(xiàn)代科技發(fā)展背景下產(chǎn)生的，隨著科技融合、數(shù)據(jù)整合等技術(shù)的快速發(fā)展,為當(dāng)前智能儲糧倉建設(shè)提供了良好的技術(shù)保障。目前西部地區(qū)糧倉儲備的溫度測量和控制技術(shù)僅限于單一的環(huán)境因素，技術(shù)實(shí)現(xiàn)方面，大多是單回路控制系統(tǒng)，沒有從真正意義上進(jìn)行多參數(shù)綜合系統(tǒng)控制。本文根據(jù)西部地區(qū)當(dāng)下糧倉儲備現(xiàn)狀，利用單片機(jī)進(jìn)行溫濕度多參數(shù)測量和智能化綜合控制的方法替代早期控制系統(tǒng)，通過“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”的運(yùn)作方式設(shè)計新型儲糧倉，進(jìn)行科學(xué)管理。系統(tǒng)設(shè)計需實(shí)現(xiàn)儲糧倉的溫濕度檢測功能，利用通信模塊將儲糧倉與PC端互聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)糧倉的遠(yuǎn)程控制以及數(shù)據(jù)的處理和存儲。設(shè)計能夠讓糧倉的信息互通互享，儲糧作業(yè)以及糧情監(jiān)測等更加快捷，節(jié)約大量人力與物力，有利于儲糧行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1系統(tǒng)設(shè)計思路

系統(tǒng)對儲糧倉內(nèi)的溫濕度進(jìn)行有效監(jiān)測。系統(tǒng)主要包括單片機(jī)主控模塊、前端溫濕度檢測模塊、無線通信模塊和終端顯示控制模塊等。要求能準(zhǔn)確實(shí)時地顯示被測數(shù)據(jù)，使管理者方便快捷地掌握糧倉溫濕度狀況。單片機(jī)主控模塊與溫濕度檢測模塊、無線通信模塊、顯示模塊等外圍電路互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對儲糧倉內(nèi)部溫濕度進(jìn)行檢測[1]。系統(tǒng)總體方案框圖如圖1所示。單片機(jī)先發(fā)出檢測信號，溫濕度傳感器接收信號并檢測溫濕度，并把檢測到的數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理后在顯示器實(shí)時顯示溫濕度信息；同時，通過無線通信模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至PC機(jī)終端，處理后生成圖表并保存數(shù)據(jù)[2]。

2硬件電路構(gòu)成

該系統(tǒng)電路設(shè)計主要包括溫濕度數(shù)據(jù)采集電路、單片機(jī)控制電路、顯示電路、無線通信電路等部分。其中溫濕度數(shù)據(jù)采集電路采用溫濕度傳感器DHT11芯片，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性；單片機(jī)控制電路主要采用STM32F103C8T6芯片為核心配合外圍電路實(shí)現(xiàn)的，如圖2所示。液晶顯示電路采用I2C通信OLED顯示屏模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示；無線通信電路采用NRF24L01+PA+LNA的無線模塊。系統(tǒng)通過模塊互聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)儲糧倉的溫濕度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并將檢測數(shù)據(jù)輸出到液晶顯示屏上且傳送到PC端[3]。

2.1DHT11溫濕度檢測模塊

設(shè)計中溫濕檢測模塊采用的是數(shù)字式傳感器DHT11，該傳感器是溫濕度一體化單總線結(jié)構(gòu)，主要包含NTC測溫元件和電阻式測濕元件各一個，它利用先進(jìn)的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)有效提高了產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性[4]。

2.2NRF24L01無線通信模塊

無線接收發(fā)送模塊采用了NRF24L01單片無線收發(fā)芯片，工作于2.4-2.5GHZ區(qū)間的ISM頻段。利用EnhancedShockBurst協(xié)議來完成點(diǎn)對點(diǎn)或是1對6的無線通訊[5]。

3設(shè)計結(jié)果

實(shí)現(xiàn)了基于STM32F103C8T6的儲糧倉溫濕度檢測系統(tǒng)，通過糧倉與PC端的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)處理及圖表保存。為了更加方便地進(jìn)行糧倉管理，系統(tǒng)具有自處理措施：如溫度過高風(fēng)扇自動開啟，使設(shè)計更加智能化，更好地完成科學(xué)儲糧任務(wù)。

4結(jié)論

設(shè)計利用智能化控制進(jìn)行科學(xué)儲糧，在通信終端繪制出糧倉的溫濕度變化曲線，直觀掌握糧倉溫濕度情況；該設(shè)計具有成本低、操作方便、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，對實(shí)際生產(chǎn)生活中糧倉的綠色儲備具有較好的實(shí)用價值。

參考文獻(xiàn)

[1]王笑怡.糧倉環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].微處理機(jī),2020,41(03):37-42.

[2]宋江明,劉心蕊,張銘朗,何英昊.基于STM32的溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計及實(shí)現(xiàn)[J].機(jī)電工程技術(shù),2020,49(07):158-159+173.

[3]程捷.基于單片機(jī)的溫濕度檢測系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].儀表技術(shù),2019(09):43-45.

[4]徐鑫秀,趙士原.基于DHT11傳感器的機(jī)房溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代信息科技,2020,4(14):57-59.

[5]周中鑫,張印強(qiáng),李麗娟,郭培志.基于NRF24L01和LabVIEW的無線預(yù)警與自動噴淋系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].儀表技術(shù)與傳感器,2020(06):68-72.

作者：李洋 康成成 單位：寶雞文理學(xué)院電子電氣工程學(xué)院