基于555集成电路的粮食水分检测技术的研究
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摘要：为了快速准确的检测粮食中所含的水分，以便能更好地贮存和保持粮食的各项生理性能和食用品质。该文提出一种基于555集成电路的粮食水分检测方法，含有一定水分的粮食等效于相对应的介电常数，在由555芯片构成的水分检测电路中，产生不同的频率信号。该文所提出的粮食水分检测方法，正是基于这一原理来实现的。文中重点介绍了采用555集成电路的粮食水分检测电路原理，并给出了最后的运行效果图。
关键词：控制系统；ATmega128；粮食水分测量仪；AVR单片机
中图分类号：TP301文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)16-3998-02
Researches on the Technology of Grain Moisture Measurement Based on 555 Integrated Circuit
WAN Zhi-qiang1, DONG Yu-de1, ZANG Jun1, YANG Xian-long2,YE Fei2, SHI De-cai2
(1.School of Mechanical & Automotive Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China;2.QuanJiao JinZhu Mechani? cal Manufacturing Co., LTD, Chuzhou 239500, China）
Abstract: In order to quickly and accurately detect the food contained in the water, and also to better storage and maintain commissariat to various physiological properties and eating quality .A method based on the 555 integrated circuit of grain moisture detection is used in this paper,containing some moisture of grain is equivalent to corresponding dielectric constant,it can produce a different frequency signal in composed of 555 chips moisture detection circuit.The grain moisture detection method reported in this paper is based on this principle to achieve. This paper has focused on the 555 integrated circuit of grain moisture detection circuit principle, and finally the final effect dia? gram has been gived.
Key words: control system; ATmega128; grain moisture measurement; AVR microcontroller
传统的粮食水分检测方法，由于测量的周期较长，难以满足在线测量和精确测量的要求。当前粮食水分检测方法原理上大概有：电阻法、电容法、微波法、核磁共振法等[1]。微波法和核磁共振法结构复杂，成本较高，不能满足检测对象的专用性[2]；电阻法和电容法原理简单、测量结果准确，同时也有抗干扰性差等缺点，但成本低廉，硬件和软件都易于实现。文中所提出的基于555集成电路的粮食水分检测技术，正是基于电容法原理而实现的。
2.1主控制芯片
系统的主控制芯片采用的是爱特梅尔公司（ATMEL）生产的ATmega128控制芯片。ATmega128单片机的最大特点是处理速度快，端口资源丰富，可以提供多达64个端口。这就可以为粮食水分测量系统提供各自独立的端口资源[4]。
2.2温度传感器
温度传感器采用的是美国DALLAS公司生产的数字温度传感器DS18B20。该传感器结构简单，性能可靠，采用“一线总线”的结构特点，可用一根I/O数据线既供电又传输数据。与ATMEL128微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20传感器的双向通讯[5]。
整个粮食水分测量控制系统由主控制板、温度和湿度电路板、电源和电机电路板、按键电路板共4快电路板组成。整个粮食水分测量仪实物图如图2所示。
粮食水分测量仪控制系统整个工作流程是：在给控制系统接上电源并开机后，控制系统首先开始自检并进行参数的初始化，分配对应的端口地址，按照设置好的测量参数，分别采集温度信号和湿度信号，并把采集来的信号进行处理，把测量结果显示在液晶显示器上，然后根据各个功能按键的指令，执行相应的测量功能。至此，粮食水分测量仪的整个控制系统便开始进入正常工作的状态。系统的主流程图如图3所示。
该文分析了基于555集成电路的粮食水分检测技术，提出了采用电容法检测原理，并给出了电路检测原理图。在此基础上，完成了硬件电路设计。由于影响粮食水分测量的因素较多，测量时因充分考虑各种因素带来的影响。该文在大量实验数据的基础上，提出了粮食水分含量、温度、重量等几个参数的关系。通过实验室大量实验表明，该测量仪具有结构简单、精度较高等优点。目前由于程序的单一性，对稻谷水分可以实现较为精确的测量。下步随着程序的不断完善，可以测量更多品种粮食的水分（高粱、小麦、大豆等）。
[1]张永林,张胜全,刘文生.粮食水分在线测量评述[J].武汉工业学院学报,2003,22(4) .
[2]金永君,艾延宝.核磁共振技术及应用[J].物理与工程,2002,12(1):47-48.
[3]沈建良,赵文宏,贾玉坤,等.ATmega128单片机入门与提高[M].北京:北京航空航天大学出版社,2009.
[4]马潮.AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007.
[5]徐亦朱. DS18B20可编程分辨率的单总线?数字温度计[D].马鞍山:安徽工业大学,2007.