烟叶烘烤智能控制系统研究

论文摘要

烟叶烘烤是烤烟生产中决定品质和产量高低的最后环节,先进的烘烤工艺可以将生长成熟的烟叶优良性状充分显现出来,增产增收,实现其使用价值。过去烟农的烟叶烘烤大多以自然气流上升(下降)式的土烤房为主,存在着操作误差大、反应不灵敏、预期结果滞后的不足,影响烟叶烘烤质量。现阶段国内烟叶烘烤技术虽然有了很大改进,但仍存在不少问题,烤房供热和通风排湿设计不完善,控制过程虽然解决了传统烘烤不易控制、劳动强度大的缺点,却对温度的调节具有滞后性,精确度也很难达到烟叶烘烤的精度工艺要求。针对这种现状,本课题总结分析了现阶段烘烤过程中存在的问题,参考国内外先进烟叶烘烤技术,依据烟草专家提供的烘烤工艺,对烤房进行了改造设计,并设计了以智能控制器为核心的温度控制系统。系统的设计包括三个方面:烤房的改造、智能控制器硬件电路的设计和智能控制策略的确定。烤房的改造设计以砖瓦土木建筑为主体,采用立式火炉,用煤作燃料,动力供热,强制进风排湿。智能控制器电路以C8051F310单片机为核心,以DALLAS公司的DS1820温度传感器对温度数据进行采集、转换,同时有智能LCD显示终端,可以实时监测烤烟房内温度的变化,并根据烟叶烤制过程中的最佳温湿度控制曲线,利用专家控制策略控制送煤、送风等机械装置,保证烤房内温度按照控制曲线变化。设计给出了烤房设计示意图、控制部分整体电路图,并根据以上控制思想,结合烤烟工艺要求,得到了控制算法,绘出了程序流程图。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1 文献综述
• 1.1 烟叶烘烤控制系统研究状况
• 1.1.1 我国传统烟叶烘烤方法
• 1.1.2 国外烟叶烘烤技术介绍
• 1.1.3 国内烟叶烘烤过程控制技术的发展阶段
• 1.2 智能控制技术发展概况
• 1.2.1 国内外智能控制技术发展历史与现状
• 1.2.2 智能控制的应用领域
• 1.2.3 智能控制的主要方法
• 1.2.4 智能控制与传统控制的对比
• 2 引言
• 2.1 课题研究背景及研究意义
• 2.2 烟叶烘烤过程和工艺简介
• 2.2.1 20世纪90年代以前的烤烟工艺
• 2.2.2 目前通用的烤烟工艺
• 2.2.3 三段式烘烤技术的核心和关键点
• 3 烤烟房的选用及通风排湿措施
• 3.1 烤房的技术要求
• 3.2 新型烤房性能比较
• 3.2.1 立式火炉
• 3.2.2 蜂窝煤烤房
• 3.2.3 强制通风、热风循环
• 3.3 本系统烤房及通风排湿设施的设计
• 3.3.1 烤房基本造型
• 3.3.2 供热排湿设施
• 4 控制系统设计方案
• 4.1 整体设计框图
• 4.2 智能控制器控制思想
• 4.3 控制器核心的选择
• 5 控制系统硬件电路设计
• 5.1 整体电路设计
• 5.2 智能控制器核心电路
• 5.2.1 C8051F310单片机
• 5.2.2 通讯模块介绍
• 5.3 单片机外围接口电路设计
• 5.3.1 温度监测模块
• 5.3.2 LCD显示及键盘模块
• 5.3.3 声光报警电路连接
• 5.3.4 电机驱动模块
• 5.3.5 稳压滤波电源电路
• 6 系统软件设计
• 6.1 系统软件功能
• 6.2 主程序
• 6.2.1 系统工作过程
• 6.2.2 主程序流程图
• 6.3 温度测量子程序
• 6.4 控制算法子程序
• 6.4.1 控制算法原理
• 6.4.2 控制算法流程图
• 6.5 定时器中断服务子程序
• 7 系统调试与结果分析
• 7.1 硬件调试
• 7.2 软件调试
• 7.3 本系统特点分析
• 7.3.1 硬件性能优越
• 7.3.2 数据采集与处理的实时化
• 7.3.3 系统大部分功能都由软件实现
• 7.4 不足之处
• 参考文献
• 英文摘要
• 附: 硬件电路图