基于AT89C51的水稻干燥機智能控制系統(tǒng)設計

王 彬

（江蘇財經(jīng)職業(yè)技術(shù)學院 機械與電子工程系，江蘇 淮安 223003）

0 引言

通常糧食收獲時含水率較高，糧食干燥多采用傳統(tǒng)的自然晾曬法，機械化程度低，由于天氣的原因或其他條件的限制，收獲的糧食常因得不到及時的干燥而發(fā)芽、變質(zhì)、霉爛，造成巨大的損失。糧食烘干特別是水稻烘干是我國糧食儲藏中一個突出的問題［1］。隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，無論水稻用于食用還是深加工，對水稻的品質(zhì)要求都越來越高，因此，對水稻干燥機的智能控制系統(tǒng)進行研究具有重要意義［2］。

目前國內(nèi)外對水稻的干燥工藝和設備進行了較多研究，但對滾筒式水稻干燥機及其自動控制研究較少［3］，本文設計了一種以AT89C51單片機為控制核心的水稻干燥機智能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)實現(xiàn)了干燥過程的智能控制。

1 智能控制系統(tǒng)總體設計

本系統(tǒng)以AT89C51單片機為控制核心，結(jié)合傳感器技術(shù)、機電一體化技術(shù)，能夠?qū)⒏稍餀C的溫度控制在一定的范圍內(nèi)，當滾筒內(nèi)溫度達到設定值時，進料導管開始進料，將待干燥的水稻送入導管，利用熱風對水稻進行干燥；當水稻濕度較大時，通過單片機啟動紅外加熱管進行輔助加熱以達到較好的干燥效果。

干燥滾筒為臥式回轉(zhuǎn)圓筒結(jié)構(gòu)，滾筒的圓周內(nèi)壁上均勻布置著抄板。工作時，由電動機通過減速器帶動橡膠滾輪轉(zhuǎn)動，用來摩擦干燥滾筒表面的橡膠圈，使其順時針回轉(zhuǎn)。熱風由風機從熱風入口吹入，水稻沿進料導管2進入干燥滾筒，在抄板的帶動下，水稻在一定的高度處呈現(xiàn)瀑布狀的拋灑狀態(tài)。在拋灑下落的過程中，均勻地受到安裝在支架上的遠紅外電熱管所發(fā)出的遠紅外線的輻射及熱風的吹拂，從而使水稻得到干燥。在干燥滾筒的出料端，安裝風機，以實現(xiàn)排風除濕。在干燥過程中，隨著干燥滾筒的不斷回轉(zhuǎn)，水稻被從滾筒的一端帶到另外一端，并經(jīng)過提升機運送，進入緩蘇倉，從而完成整個干燥過程。系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)工作原理圖

2 系統(tǒng)硬件設計

為滿足水稻的干燥要求，需要對水稻干燥的工藝過程及參數(shù)進行嚴格的控制。其中熱風風速、熱風溫度、干燥時間是影響干燥效果及干燥質(zhì)量的主要因素，這就要求控制裝置能夠?qū)Ω稍镲L速、干燥溫度及干燥時間進行設定和自動控制，因此必須采用智能化的控制裝置。系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖

2．1 風速的檢測

為了更好地對水稻種子進行加熱和控制能量損失，需要對風速進行控制。系統(tǒng)通過風速傳感器對風速進行監(jiān)測，可根據(jù)需求通過單片機實時調(diào)整風速，將風速控制在一定的范圍內(nèi)，并通過LED顯示器實時顯示。

2．2 滾筒溫度的測量

為了更好地對水稻進行干燥，保證水稻種子的干燥質(zhì)量和存活率，必須對滾筒內(nèi)溫度進行實時監(jiān)測，以針對不同的水稻濕度將溫度控制在一定的范圍內(nèi)。本系統(tǒng)采用溫度傳感器來測量滾筒內(nèi)溫度，將溫度信號反饋給單片機，通過LED顯示器實時顯示。

2．3 單片機系統(tǒng)硬件設計

本系統(tǒng)的硬件設計是以AT89C51單片機為控制核心，實現(xiàn)對水稻干燥機滾筒內(nèi)風速和溫度的控制及實時顯示。

3 控制系統(tǒng)軟件設計

本系統(tǒng)的軟件設計以單片機為控制器，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制。首先控制風機啟動，將熱風送入滾筒，此時，滾筒內(nèi)的風速和溫度傳感器開始檢測滾筒中的風速和溫度。若風速不在設定范圍內(nèi)，則單片機通過變頻器控制電機調(diào)整風速；若溫度沒達到設定要求，則單片機控制啟動紅外加熱裝置，直到風速和溫度均達到干燥要求，此時啟動水稻輸送裝置，進行干燥。該程序可根據(jù)不同的谷物濕度設定不同的風速和干燥溫度，智能程度較高。控制系統(tǒng)程序流程圖如圖3所示。

圖3 控制系統(tǒng)程序流程圖

4 結(jié)論

本文以AT89C51單片機為核心控制器，結(jié)合相關(guān)機電一體化技術(shù)，完成了系統(tǒng)硬件及軟件設計。通過熱風和輔助紅外加熱對水稻進行干燥，針對不同的水稻干濕度，可實時調(diào)節(jié)風速和溫度，達到了較好的干燥效果。經(jīng)過模擬試驗證明該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，達到了預定的功能要求，具有較高的研究和實用價值。

［1］ 李軍富．我國谷物干燥機械的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢［J］．農(nóng)機化研究，2006（9）：44－46．

［2］ 張立輝，李君興．基于虛擬儀器的糧食干燥機智能控制系統(tǒng)設計［J］．廣東農(nóng)業(yè)科學，2011（18）：163－164．

［3］ 劉立山，李娟，匡軍，等．滾筒式作物種子干燥機自動控制裝置的研制［J］．農(nóng)業(yè)工程學報，2004，20（4）：108－111．