摘 要

“先仓廪实，而后天下安”，这是中国历朝历代以来治国安邦的根本。毫不夸张的说，粮食是国家的战略物资,是人民身体素质的根本保障，是国民经济的重要基础,也是构成一个国家综合国力的重要成分。粮食问题是关系到人民身体健康、关系到国家安定和谐、关系到社会团结稳定的重大课题。显而易见，在这些环节中粮食的安全存储与运输就变得极其重要。利用干燥设备来保证粮食水分维持在合适的范围是粮食安全存储和运输的重要一环。在粮食的干燥过程中，水分的实时、在线、准确而且低成本的检测就成为一项保障粮食干燥质量的核心技术。受限于多种多样的影响因素和外界条件，常规方法难以达到水分检测的快速性及控制的精确性。因此，利用新的技术和方法来检测粮食含水量，保证被干燥粮食的含水量始终处在一个合适的范围内，具有相当重要的实际意义。

本文针对粮食水分在线检测这一问题，依据自身所学知识利用电桥电路和微处理器等相关知识，开发了一套电阻式粮食水分在线检测仪，实现了粮食水分的在线检测。

关键词：粮食水分；检测；显示；控制

Abstract

The world will be not stable unless the grain is abundant.Grain is the national strategic material,and it is the important foundation of the national economy.Therefore,grain is a great issue which is closely related the livelihood of people ,the stability of country and the unity of society.It is obvious that the transportation and secure storage of grain is becoming more important. Making use of drying equipment to ensure grain moisture maintain at the appropriate range is an important element.In the drying process of grain,the on-line detection and control of grain moisture is the key technology for ensuring the quality of grain.Because of too many limited elements ,it is difficult to detect and control the moisture quickly.So,it is meaningful to make use of new methods and technologies to detect grain moisture and further to ensure the quality of grain.

To solve this problem,this paper make use of bridge circuit and micro-controller design a resistance type on-line detection instrument of grain moisture.

Key Words:grain moisture,detection,display,control

目录

第1章 绪论 5

1.1选题背景及意义 5

1.2粮食水分检测发展现状 6

1.2.1水分检测方法概述 6

1.2.2 国内外研究现状 7

1.3论文的主要内容、目标和实现方法 8

1.3.1主要内容 8

1.3.2目标 9

1.3.3实现方法 9

1.3.3.1水分的采集及显示 9

1.3.3.2水分仪电机以及粮食烘干机的控制 9

第2章 硬件电路设计 9

2.1电源电路设计 9

2.2恒流源电路设计 10

2.3信号放大电路 13

2.3.1 AD620仪用放大器 13

2.3.2 7805稳压电路 15

2.3.3 79L05稳压电路 16

2.4微控制器 17

2.4.1 STC15F2K08S2单片机内部结构 17

2.4.2微控制器外围电路 21

2.5数码管显示电路 21

2.6粮食种类选择 23

2.7水分值上限设置 24

2.8水分值微调 24

2.9温度补偿 25

2.10电机与烘干机 27

2.10.1电机保护电路 27

2.10.2电机及烘干机控制电路 28

第3章 软件设计 30

3.1系统软件设计 31

3.2系统主程序设计 31

3.3信号处理软件设计 32

第4章 水分与电压标定 33

第5章 总结与展望 33

参考文献 34

致谢 35

第1章 绪论

1.1选题背景及意义

粮食，国之根本，务莫大焉。伟大的马克思主义者列宁曾说过：一个国家真正的经济基础是粮食，失去了这个基础，社会主义只是一个空想罢了。这也从侧面说明了粮食是国家不可或缺的经济物资，是人们的日常生活必需品。没有粮食为人类提供身体能量的需求，人类的一切活动都将消失不在。21世纪初，“粮食危机”曾席卷全球，引起人们的普遍重视。按照2014年国际粮农组织颁布的《全球粮食不安全状况2014》，该组织称，当今世界处在饥饿状态的人口已超过10亿，达到有史以来最高水平。不仅如此，该组织进一步强调，那些遭受维生素缺乏、营养不良以及由于粮食而带来的健康问题的人还不在此统计数据之中。据不完全统计遭遇粮食安全困扰的总人数保守估计已达到30亿之多—如此庞大的总数几乎占到地球人口总数的一半。这些数据充分说明了农业是一个国度的经济基础，是一个国家安定和谐的基本需求，一个国家务必要把发展农业经济放在一切经济工作的首位。毫无疑问,粮食是我们必不可少的的生存基础和赖以生存的物质基础，粮食的质量直接关系到人民的身体健康，国家的安定和谐和社会的团结稳定。不可否认，我国幅员辽阔，国土面积超过960万平方千米，自然资源丰富，然而耕地面积相对于13亿人口而言却仍显得杯水车薪。我国人均耕地面积在世界上排在126之后，我们需要以不到全球7%的土地养活超过全球五分之一的人口。有数据指出，当前中国正在成为世界第一大粮食进口国，据农业部2015年消息称，我国粮食进口总量超过1亿吨。因此粮食的安全问题更凸显的淋漓尽致。据不完全统计，由于我国粮食水分检测方式落后、粮食生产加工设备不合格、粮食存储运输方式不妥当，每年大约有 5%~10%左右的粮食在生产、加工、存储、运输和消费的过程中由于霉变而被浪费，不仅给国家带来了巨大的资源浪费和海量的经济损失，还严重威胁到国民身体健康。正如我们所知，粮食含水量的检测和控制与粮食的最终质量是密不可分的，粮食含水量的检测和控制在粮食变为食物的整个过程中始终扮演着最为重要的一环。自工业革命以来，科学技术发生质的飞跃，人民群众生活水平大幅度提高，人们也越来越注重粮食安全问题，比如当前的食品安全问题就深刻的显示了这一问题。各个国家相关部门对这些问题更是制定了有关粮食水分的科学研发、加工生产、存储运输的国家标准。由于各个国家的地域情况不同，因此必须因地制宜的来制定属于自己国家的粮食水分检测标准，这样可以起到事半功倍的效果。

粮食的干燥对于有效的保证粮食的营养价值、粮食的质量、粮食的经济价值、粮食的安全存储运输是必不可少的步骤。在粮食加工厂加工粮食的过程中，烘干机在烘干过程对粮食含水率的检测和控制，既可以作为判断干燥机运行状态的必要标准，也可以作为保证粮食质量的一个重要标准。一方面它可以从侧面监控了干燥机的工作效能，另一方面它也决定着整个干燥过程的成本，同时对粮食的干燥质量也起着无可替代的作用。所以，在粮食干燥过程中，开发人员应该尽可能设计出能将粮食的水分准确、实时在线、快速而且低成本的检测出来的水分仪。干燥成本的高低、干燥水分的控制和干燥时间的长短，三者共同决定了干燥过程中粮食含水率检测的有效性。受制于粮食品种多种多样、不同粮食含水量差别较大、干燥技术相对落后、干燥设备举不胜举、干燥过程的千差万别、干燥环境上的地理因素、以及干燥时间等等不胜枚举的因素，要实现在干燥过程对粮食水分进行实时在线、快速准确而且低成本的检测的确有一定的难度。加之传统的如电烘箱法、直接测量法、烘干失重法、减压法等等早已跟不上当代社会的水分检测控制技术要求的步伐^[1]。然而，随着现在社会的高速发展，传统的直接测量法、减压法、烘干失重法、直接烘干法等^[2]，要么不能适应大工厂自动化生产的规模和进度，要么由于操作复杂而被淘汰。因此对开发人员来说，综合传感器技术、电子技术、计算机技术、精密仪器、通信技术等前沿科学技术来研发新型粮食水分在线检测控制系统就显得十分必要了。这不仅是对国家三农政策的积极响应，同时也是保障国家经济高速稳定发展和国民身体素质的必要举措。