基于单片机的智能烤烟控制系统

基于单片机的智能烤烟控制系统 摘要为了提高烟叶的烘烤质量，实现烤房的智能化控 制，设计了新型烟叶烘烤智能控制系统。系统采用AT 8 9 C 5 1为核心，D S 1 8 B 2 0和SHT11分别作为温、湿度 检测参数的采集单元，由键盘与LCD显示器构成人机对话 单元。结果表明，该智能控制系统能对烟叶烘烤过程中的分 段、时间、温度、湿度等进行监测和显示，并能够依据设定 的温、湿度曲线进行指导和报警；能使烤房内的温、湿度精 确地按照烟叶最佳生化控制曲线而变化，从而提高了烤房内 温、湿度的控制精度和烤烟质量。 关键词烟叶；传感器；单片机；智能系统 中图分类号T P 3 6 8 . 1 ； S 5 7 2文献标识码 B 文章编号0439- 8 11402-0395-03 t Con MCUb a s e d Intel 1 i g t r o 1 System for Fl u e c L I Zeng x i anga, L I e b, YANG X i a c Abstract I n order t o i m p rove the baking q u a 1 i t y o f t o b a c c o and real i z e the i n t e 1 1 i g e n t control o f barn, a n e w type o f intel 1 i g e n t c o n t r o 1 system for curing t o b a c c o was des i g n e d , A T 8 9 C 5 1 was used a s the core o f the s y s t e m, D S 1 8 B 2 0 ans SHT11 were used a s t h e t empe ra ture and h u m i d i t y testing parameters a c q u i s i t i o n units respectively, the ma nma c h i n e dialogue unit was compos e d o f the keyboa rd and LCD m o n i tor. The subsection, t i m e , temperature and h u m i d i t y o f tobacco curing process c o u 1 d b e moni tored and d i s p 1 a y e d b y this s y s t e m, and the guidance and alarm also c o u 1 d b e proceeded according t o the given temperature and humid i t y curves. Testing r e s u 1 t s d emonst rated that the p r e c i s e baking room temperature and humidity could b e controlled i n a ccordance with the best b i o logical c o n t r o 1 curve b y t h i s intel 1 i g e n t c o n t r o 1 s y s t e m, both the control a c c u r a c y o f baking room t empe ra tur e and humidity and q u a 1 i t y o f flue cured tobacco were a 1 s o imp roved. Key words tobacco leaf； s e n s o r ； microcomputer； i n t e 1 1 i g e n t s y s t e m s 烟叶成熟采摘后必须经过烘烤加工才能制成工业用 烟，烟叶烘烤过程成为制约烟叶质量的关键环节。传统方式 是利用干湿球玻璃温度计采集数据，烘烤过程一般需要几十 个小时，完全由人工控制烤房燃烧室的火候并监测烤房温 度，人工长时间监测，劳动强度大，操作规程复杂[1 ], 不能精确控制烤房内的温、湿度，也不能对烤程精确计时。 由于人工操作中控火能力差，烘烤转火时间把握不准，排湿 过早或过晚等，导致烤烟质量差；风机开启大小和时间把握 不准，造成排湿过快，容易出现青筋烟，或造成烤房内温湿 度分布不均匀，使烤出的烟叶工业利用率较低。研究以温湿 度控制工艺为例，用D S 1 8 B 2 0和SHT11作为传感器， 以单片机为核心的控制仪解决了这一问题，基本实现烤烟过 程中温、湿度的智能控制。 1系统的总体构成和功能 烟叶烘烤作业受许多因素影响，如气候变化、编烟与 装烟稀密程度、烤房保温性能、通风排湿能力、燃料质量及 烧火技术、火管散热状况和炉灶升温、稳温性能及烟叶烘烤 特性等[2],其中以鲜烟叶烘烤特性影响最大，烟叶烘烤 过程中的温度、湿度控制十分重要，温度的变化是由火力大 小来决定，湿度的变化是由进风洞及排气窗开启大小决定， 烤烟智能控制系统能根据温湿度控制要求智能启停循环风 机和风门，出现异常或烘烤完成具有报警功能。系统选用A T 8 9 C 5 1作为核心、美国D A L L A S半导体公司生产 的D S 1 8 B 2 0数字式温度传感器和瑞士 Sensirion公司 的SHT11湿度传感器来测量烤房内的温、湿度，通过通信总 线将测量到的数据传送给单片机，经单片机查表、计算后， 输出显示温度、湿度值和控制信号去改变烤房的加热、通风 条件。显示报警采用LCD数字显示及蜂鸣器报警，按钮用 于人机对话、人工控制设备来调节温度及湿度。烤烟智能控 制系统整体框图如图1。 2主要部件的选择与设计 2 . 1主控芯片 AT 8 9 C 5 1是一种低功耗、高性能的片内4 k b 快闪可编程/擦除只读存储器的8 b CMOS微控制器， 与MC S-5 1微控制器产品系列兼容，使用高密度、非易 失存储技术制造，存储器可循环写入/擦除1 0 0 0次。 AT 8 9 C 5 1的引脚与“ 8 0 3 1 ”相同。因此不需要扩展 即能满足要求，能较大幅度提高系统的性价比［3 ］。 2 . 2温、湿度传感器 系统采用美国D S 1 8 B 2 0数字式温度传感器和 SHT11湿度传感器，这两个传感器功耗低，外接线路简单， 抗干扰能力强，传输距离远，且外围电路简单，传感器测量 范围为一5 5〜1 2 5精度可达0 . 1 C,不需A / D 转换电路，直接将温度值转换成数字量［4 , 5 ］,完全能 满足烟叶烘烤过程的需要。 2 . 3 L C D显示 L C D显示器用于显示烟叶烘烤过程的设定温湿度 值、实时检测的温湿度值和烤程计时时间。温湿度值采用数 码管显示，为了不再扩展并行接口，利用串行口的移位寄