基于555集成電路的糧食水分檢測技術(shù)的研究

萬志強(qiáng) 董玉德 臧俊 楊先龍 葉飛 史德才

摘要：為了快速準(zhǔn)確的檢測糧食中所含的水分，以便能更好地貯存和保持糧食的各項(xiàng)生理性能和食用品質(zhì)。該文提出一種基于555集成電路的糧食水分檢測方法，含有一定水分的糧食等效于相對應(yīng)的介電常數(shù)，在由555芯片構(gòu)成的水分檢測電路中，產(chǎn)生不同的頻率信號。該文所提出的糧食水分檢測方法，正是基于這一原理來實(shí)現(xiàn)的。文中重點(diǎn)介紹了采用555集成電路的糧食水分檢測電路原理，并給出了最后的運(yùn)行效果圖。

關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)；ATmega128；糧食水分測量儀；AVR單片機(jī)

中圖分類號：TP301文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：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

傳統(tǒng)的糧食水分檢測方法，由于測量的周期較長，難以滿足在線測量和精確測量的要求。當(dāng)前糧食水分檢測方法原理上大概有：電阻法、電容法、微波法、核磁共振法等[1]。微波法和核磁共振法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，不能滿足檢測對象的專用性[2]；電阻法和電容法原理簡單、測量結(jié)果準(zhǔn)確，同時也有抗干擾性差等缺點(diǎn)，但成本低廉，硬件和軟件都易于實(shí)現(xiàn)。文中所提出的基于555集成電路的糧食水分檢測技術(shù)，正是基于電容法原理而實(shí)現(xiàn)的。

2.1主控制芯片

系統(tǒng)的主控制芯片采用的是愛特梅爾公司（ATMEL）生產(chǎn)的ATmega128控制芯片。ATmega128單片機(jī)的最大特點(diǎn)是處理速度快，端口資源豐富，可以提供多達(dá)64個端口。這就可以為糧食水分測量系統(tǒng)提供各自獨(dú)立的端口資源[4]。

2.2溫度傳感器

溫度傳感器采用的是美國DALLAS公司生產(chǎn)的數(shù)字溫度傳感器DS18B20。該傳感器結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，采用“一線總線”的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可用一根I/O數(shù)據(jù)線既供電又傳輸數(shù)據(jù)。與ATMEL128微處理器連接時僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20傳感器的雙向通訊[5]。

整個糧食水分測量控制系統(tǒng)由主控制板、溫度和濕度電路板、電源和電機(jī)電路板、按鍵電路板共4快電路板組成。整個糧食水分測量儀實(shí)物圖如圖2所示。

糧食水分測量儀控制系統(tǒng)整個工作流程是：在給控制系統(tǒng)接上電源并開機(jī)后，控制系統(tǒng)首先開始自檢并進(jìn)行參數(shù)的初始化，分配對應(yīng)的端口地址，按照設(shè)置好的測量參數(shù)，分別采集溫度信號和濕度信號，并把采集來的信號進(jìn)行處理，把測量結(jié)果顯示在液晶顯示器上，然后根據(jù)各個功能按鍵的指令，執(zhí)行相應(yīng)的測量功能。至此，糧食水分測量儀的整個控制系統(tǒng)便開始進(jìn)入正常工作的狀態(tài)。系統(tǒng)的主流程圖如圖3所示。

該文分析了基于555集成電路的糧食水分檢測技術(shù)，提出了采用電容法檢測原理，并給出了電路檢測原理圖。在此基礎(chǔ)上，完成了硬件電路設(shè)計(jì)。由于影響糧食水分測量的因素較多，測量時因充分考慮各種因素帶來的影響。該文在大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，提出了糧食水分含量、溫度、重量等幾個參數(shù)的關(guān)系。通過實(shí)驗(yàn)室大量實(shí)驗(yàn)表明，該測量儀具有結(jié)構(gòu)簡單、精度較高等優(yōu)點(diǎn)。目前由于程序的單一性，對稻谷水分可以實(shí)現(xiàn)較為精確的測量。下步隨著程序的不斷完善，可以測量更多品種糧食的水分（高粱、小麥、大豆等）。

[1]張永林,張勝全,劉文生.糧食水分在線測量評述[J].武漢工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2003,22(4) .

[2]金永君,艾延寶.核磁共振技術(shù)及應(yīng)用[J].物理與工程,2002,12(1):47-48.

[3]沈建良,趙文宏,賈玉坤,等.ATmega128單片機(jī)入門與提高[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2009.

[4]馬潮.AVR單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用實(shí)踐[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2007.

[5]徐亦朱. DS18B20可編程分辨率的單總線?數(shù)字溫度計(jì)[D].馬鞍山:安徽工業(yè)大學(xué),2007.