倉(cāng)儲(chǔ)糧多點(diǎn)溫度快速檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)

馬銘+吳旭+劉書成+孫旭+劉景云

摘 要：我國(guó)糧食主要以散糧方式存儲(chǔ)，溫度是影響其安全的關(guān)鍵因素之一。文中基于STM32F103VET6和Pt100進(jìn)行便攜式倉(cāng)儲(chǔ)糧溫度快速檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)與開發(fā)，完成各電路模塊設(shè)計(jì)，并進(jìn)行軟件編程與調(diào)試，實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的采集、顯示、存儲(chǔ)等功能。最后將所開發(fā)設(shè)計(jì)的裝置進(jìn)行溫度測(cè)試。

關(guān)鍵詞：倉(cāng)儲(chǔ)糧；STM32；Pt100；溫度；檢測(cè)裝置

中圖分類號(hào)：TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2017）03-00-02

0 引 言

倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)是糧食物流的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，保障倉(cāng)儲(chǔ)糧安全關(guān)系國(guó)計(jì)民生。同時(shí)，隨著人們生活水平的提高，對(duì)糧食品質(zhì)也有著越來(lái)越高的要求。影響倉(cāng)儲(chǔ)糧安全與品質(zhì)的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是糧食溫度，獲取其溫度數(shù)據(jù)對(duì)安全儲(chǔ)糧具有重要意義。當(dāng)前，除在線測(cè)試系統(tǒng)之外，通常也采用現(xiàn)場(chǎng)巡檢的方式快速獲得糧食的溫度數(shù)據(jù)[1]。

便攜式溫度巡檢裝置是由傳感器、微處理器、顯示器等組成的溫度檢測(cè)裝置。隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)于產(chǎn)品的要求也逐漸提升。STM32微處理器是基于ARM Cortex-M3內(nèi)核針對(duì)高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用而專門設(shè)計(jì)的微處理器，在溫度檢測(cè)中應(yīng)用廣泛[2]。顧文磊等[3]針對(duì)鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中需要檢測(cè)排放煙氣溫度與壓力的需求，采用32位高性能微控制器STM32、高精度溫度傳感器等設(shè)計(jì)了鋼廠煙氣溫度與壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中排放的煙氣溫度與壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)檢測(cè)與處理。索云天等[4]基于STM32微控制器設(shè)計(jì)了溫度測(cè)量系統(tǒng)。

Pt100能夠?qū)囟茸兞哭D(zhuǎn)換為可傳輸?shù)碾娦盘?hào)，具有接口靈活方便，體積小，重量輕，安裝位置任意，適用性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中廣泛應(yīng)用于溫度的測(cè)量和控制。

本文設(shè)計(jì)了基于STM32F103VET6微處理器和Pt100溫度傳感器的便攜式溫度檢測(cè)裝置，對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)糧多點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并上傳到微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后通過(guò)TFT液晶顯示器顯示。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的倉(cāng)儲(chǔ)糧多點(diǎn)溫度快速檢測(cè)裝置的主要功能是實(shí)現(xiàn)糧倉(cāng)內(nèi)多點(diǎn)溫度的快速實(shí)時(shí)檢測(cè)、顯示與存儲(chǔ)等，進(jìn)而便于工作人員根據(jù)糧倉(cāng)內(nèi)的糧食情況做出判斷，同時(shí)對(duì)相關(guān)條件進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控，確保倉(cāng)內(nèi)糧食處于安全儲(chǔ)藏狀態(tài)。

1.1 裝置結(jié)構(gòu)與功能模塊設(shè)計(jì)

基于STM32設(shè)計(jì)的溫度快速檢測(cè)裝置的硬件主要包括信號(hào)數(shù)據(jù)采集、LCD顯示、存儲(chǔ)、通信、電源等電路模塊，主要實(shí)現(xiàn)散糧存儲(chǔ)時(shí)對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)糧溫度的采集、傳輸、存儲(chǔ)、顯示，為糧食倉(cāng)儲(chǔ)提供更為有效、便捷的檢測(cè)手段?；赟TM32的便攜式倉(cāng)儲(chǔ)糧溫度檢測(cè)裝置模塊如圖1所示。

電源模塊提供裝置所需的能量，由數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)糧各點(diǎn)的溫度采集，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆O(shè)備微處理器模塊，該模塊對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后分別發(fā)送到存儲(chǔ)模塊和LCD顯示模塊進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和顯示。

1.2 裝置檢測(cè)流程設(shè)計(jì)

裝置檢測(cè)流程如圖2所示。

1.3 硬件設(shè)計(jì)

該裝置硬件包括穩(wěn)壓電源電路、顯示器電路、微處理器電路、溫度采集電路、信號(hào)放大電路、RS 232通訊電路等。其中穩(wěn)壓電路將電壓分別穩(wěn)定在+3.3 V、+2.8 V、+2.5 V，為不同電壓需求的模塊提供電壓，保證其他模塊正常供電。顯示器電路采用2.4寸TFT-LCD彩色可觸控液晶屏，TFT-LCD為每個(gè)像素點(diǎn)都提供一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)，可以通過(guò)點(diǎn)擊脈沖直接控制每個(gè)像素點(diǎn)，因此每個(gè)節(jié)點(diǎn)相對(duì)獨(dú)立，并可以連續(xù)控制。此舉不僅提高了顯示屏的反應(yīng)速度，同時(shí)顯示色階也可以得到精確控制。

溫度采集電路單獨(dú)設(shè)計(jì)，采用測(cè)量電橋獲得模擬信號(hào)，并連接至裝置主電路，經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)放大后連接至STM32的ADC接口。每個(gè)溫度采集模塊連接1個(gè)Pt100傳感器，該裝置最多可帶8路溫度采集模塊。Pt100溫度數(shù)據(jù)采集電路實(shí)物如圖3所示。

2 裝置測(cè)試

功能模塊界面與溫度采集窗口如圖4所示。在點(diǎn)擊溫度采集按鈕后窗口跳轉(zhuǎn)到溫度顯示模塊。測(cè)試使用4個(gè)Pt100溫度傳感器，在溫度檢測(cè)平臺(tái)開發(fā)了四組溫度采集的文本編輯框，分別設(shè)定為溫度1、溫度2、溫度3、溫度4，對(duì)應(yīng)四個(gè)Pt100溫度傳感器。將Pt100溫度傳感器暴露在空氣中，發(fā)現(xiàn)誤差在正常的范圍內(nèi)。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)與開發(fā)了一款便攜裝置，用于倉(cāng)儲(chǔ)糧多點(diǎn)溫度的快速檢測(cè)。該裝置主要實(shí)現(xiàn)在散糧存儲(chǔ)下，對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)糧溫度的采集、傳輸、存儲(chǔ)、顯示，便攜且易于操作。本設(shè)計(jì)將為實(shí)現(xiàn)便攜式倉(cāng)儲(chǔ)糧溫度檢測(cè)提供信息技術(shù)參考，具有很好的應(yīng)用前景。

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