煙葉自動烘烤實驗系統(tǒng)研制

作者：時間：2014-01-18 來源：網(wǎng)絡

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煙草是重要的經(jīng)濟作物。作為煙草生產(chǎn)重要原料的烤煙煙草，其品質的優(yōu)劣、產(chǎn)量的高低直接關系到卷煙工業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟效益的提高。自國家煙草專賣局提出煙葉生產(chǎn)要努力實現(xiàn)由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)轉變以來，各地掀起了探索和研究現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)的熱潮。烘烤是煙葉生產(chǎn)的關鍵環(huán)節(jié)。目前煙葉烘烤箱大多由人工控制，人工檢測溫濕度，再進行手動調節(jié)，實現(xiàn)對風機、閥門及加熱功率的控制。這種方式勞動強度大且煙葉的質量不穩(wěn)定。雖然有一些自動溫濕度控制裝置，但多是簡單的自動調節(jié)，精度不高、功能不強、界面不夠友好。針對上述問題，設計出一套煙葉自動烘烤系統(tǒng)，并對系統(tǒng)的硬件結構與軟件流程進行具體說明。系統(tǒng)具有界面友好、功能齊全、操作簡便、安全性好等優(yōu)點，不僅提高了勞動效率，而且大幅提高了烤煙過程的控制精度。

1 系統(tǒng)總體功能設計
根據(jù)現(xiàn)有煙葉烘烤箱的功能組成，所提出的煙葉自動烘烤系統(tǒng)結構如圖1所示。

圖1可知，系統(tǒng)由中央控制模塊、溫濕度采集模塊、加熱功率控制模塊、通風閥門控制模塊、循環(huán)風機控制模塊、LCD交互界面模塊及SD卡讀寫模塊共7個部分組成：(1)溫、濕度采集模塊。該模塊實現(xiàn)對烘烤箱中溫度與濕度的采集，并將采集的數(shù)據(jù)傳到中央控制模塊。(2)加熱功率控制模塊。通過控制加熱功率實現(xiàn)對洪烤箱的溫度調節(jié)。(3)通風閥門控制模塊。通過電機實現(xiàn)對閥門的開閉，起到通風的作用。(4)循環(huán)風機控制模塊。通過控制電機，實現(xiàn)對烘烤箱中風扇的控制，進而實現(xiàn)烘烤箱中的空氣循環(huán)，避免溫度的梯度效應。(5)LCD交互界面模塊。通過觸摸屏實現(xiàn)對控制信號的輸入，并顯示溫度、濕度等信息。(6)SD卡讀寫模塊。實現(xiàn)對溫、濕度等數(shù)據(jù)的存儲，并可提取進行分析，從而實現(xiàn)為不同溫、濕度條件下的自動控制提供數(shù)據(jù)。(7)中央控制模塊。實現(xiàn)與不同模塊的數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)系統(tǒng)的功能。

2 系統(tǒng)硬件設計
針對上述結構與功能，系統(tǒng)采用LPC2148作為微控制器，該芯片為Philips公司的一個支持實時仿真和嵌入式跟蹤的32位ARM7TDMI-S微控制器，可實現(xiàn)60 MHz的工作頻率。同時，LPC2148擁有多達48個I／O口及多個串行接口，包括2個UART。
溫濕度采集模塊通過由兩個數(shù)字溫度傳感器(DS18B20)組成的干濕球溫濕度檢測模塊，以采集溫度和濕度信息。該模塊的接口電路如圖2所示，接口采用DB9母頭，只需在數(shù)據(jù)端口加入2 kΩ的上拉電阻即可正常工作，磁珠L120、電容C120用于增強抗干擾能力。LPC2148控制器的P0.28，P0.29及P0.30 3個接口，分別接收DS18B20采集的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)中只需兩個傳感器數(shù)據(jù)，另一個作為備份。