烟叶烘干窑自动控制系统的设计

论文摘要

烘烤是烤烟生产中决定品质的重要环节,烘烤设备性能的好坏决定烟草色、味的优劣。我国传统的烟草烘烤工艺采用的设备比较陈旧,烟农劳动强度大,经济收入不明显。针对这些实际情况,以及烟叶生产厂家的需求,设计了烟叶烘干窑自动控制系统,选用通用型单片机为系统核心,采用模糊控制理论,根据传感器检测到的窑内温湿度值,控制电机调整风速及天窗开启大小,从而实现对整个窑的自动控制,同时使温湿度显示于液晶屏上。主要研究内容及结果如下:(1)设计了以STC89C52单片机为核心的控制系统,通过调试软件KEIL中编写的单片机程序实现对温度湿度的显示。(2)选择了温度传感器、湿度传感器,通过C语言编程实现温、湿度传感器与单片机的通信。(3)针对烟叶烘烤过程中温湿度变化存在的非线性与相耦合性,难以建立精确的数学模型,选用模糊控制作为控制方法,确定了符合烤烟烘烤需求的模糊控制规则表。(4)用C语言编写了基于模糊控制规则的控制算法,控制步进电机驱动加热系统、天窗系统,实现了对温度湿度的控制。(5)以STC89C52单片机为核心的外围电路实现对温度湿度的测量并送入单片机内,通过编写液晶显示、报警、电机驱动等程序,最终实现温湿度值显示在液晶屏上及电机驱动电路的功能。本文结合了烟厂的实际生产情况,设计了一种基于单片机的烟叶烘干窑自动控制系统,实现了烘干窑温湿度的自动控制,为烟叶烘干窑温湿度自动控制系统的改进和研制提供的理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 目前烟草烘烤技术的现状
• 1.2.1 国外烟叶烘烤技术的状况
• 1.2.2 我国烟叶烘烤技术的现况
• 1.3 三段式烘烤工艺
• 1.4 课题来源、研究背景及研究意义
• 1.5 论文研究内容及主要工作
• 第二章 烟叶烘烤干燥系统硬件设计
• 2.1 单片机的选型及特点
• 2.2 温度采集电路
• 2.2.1 DS18B20 温度传感器
• 2.2.2 DS18B20 温度传感器内部结构
• 2.2.3 DS18B20 温度传感器测温原理
• 2.3 湿度测量电路
• 2.3.1 H51101 湿度传感器
• 2.3.2 H51101 测湿原理
• 2.4 人机交互
• 2.4.1 显示电路设计
• 2.4.2 键盘电路设计
• 2.5 执行器的驱动
• 2.5.1 风机
• 2.5.2 三相反应式步进电机
• 2.5.3 三相反应式步进电机主要参数指标
• 2.5.4 步进电机的驱动
• 2.6 串口通信接口
• 2.6.1 RS-232C 简介
• 2.7 报警电路
• 2.8 系统硬件抗干扰措施
• 2.9 本章小结
• 第三章 模糊控制器的设计
• 3.1 模糊控制理论概述
• 3.1.1 模糊控制基本原理
• 3.1.2 模糊控制系统工作原理
• 3.1.3 模糊控制基本算法及实现方法
• 3.2 烟草烘干窑模糊控制器的设计
• 3.2.1 模糊控制器的结构
• 3.2.2 输入量、输出量的模糊语言描述
• 3.2.3 建立模糊控制规则
• 第四章 烟叶烘烤干燥系统的软件设计
• 4.1 系统软件总体结构设计
• 4.1.1 单片机主程序设计
• 4.1.2 数据采集程序模块
• 4.1.3 显示子程序
• 4.1.4 按键处理程序
• 4.1.5 模糊控制程序
• 4.2 系统软件抗干扰措施
• 4.3 本章小结
• 第五章 实验调试与分析
• 5.1 实验调试
• 5.2 实验分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与讨论
• 6.1 结论
• 6.2 讨论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介