智能加熱攪拌裝置無(wú)線(xiàn)溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陸宇晗　陳明　謝英俊　王濤　李強(qiáng)　李高翔

【摘 要】為解決高原寒區(qū)冷補(bǔ)料在低溫環(huán)境下養(yǎng)護(hù)施工質(zhì)量不佳的問(wèn)題，本文基于AT89C52單片機(jī)和DHT11溫濕度傳感器設(shè)計(jì)了一種智能加熱攪拌裝置溫濕度監(jiān)控系統(tǒng).將乳化瀝青冷補(bǔ)料加熱到一定溫度，通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸實(shí)時(shí)顯示溫度和濕度，當(dāng)溫濕度超出閾值范圍時(shí)，實(shí)現(xiàn)升溫/降溫、加濕/除濕的控制。

【關(guān)鍵字】攪拌裝置;單片機(jī);溫濕度監(jiān)控

中圖分類(lèi)號(hào)： U469.72;U463.851 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）32-0021-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.32.008

Design of Wireless Temperature and Humidity Monitoring System for Intelligent Heating and Stirring Device

LU Yu-han CHEN Ming XIE Ying-jun WANG Tao LI Qiang LI Gao-xiang

（Institute of Mechanical Engineering ， Baoji Shaanxi 721016， China）

【Abstract】In order to solve the problem of poor maintenance and construction quality for plateau cold fill material under low temperature environment， this paper designed a wireless temperature and humidity monitoring system for intelligent heating and stirring Device on account of AT89S51 microcontroller and DHT11 temperature and humidity transducer. The cold filled emulsified asphalt is heated to a certain temperature， the system can display the current real-time temperature and humidity by wireless transmission， when the values exceed the threshold it can realize the system control of heating or cooling，humidifying or dehumidifying.

【Key words】Heating Stirring Device; Single Chip Computer; Temperature and Humidity Monitoring

0 前言

高原寒區(qū)的環(huán)境較為惡劣，具有凍融循環(huán)頻繁且劇烈、晝夜溫差大、空氣稀薄、年平均氣溫較低等特點(diǎn)，對(duì)路面的損害比較大，所以如何對(duì)路面進(jìn)行及時(shí)有效地養(yǎng)護(hù)成了一個(gè)亟待解決的難題。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)目前高原寒區(qū)公路養(yǎng)護(hù)存在以下問(wèn)題：公路養(yǎng)護(hù)線(xiàn)路長(zhǎng)，養(yǎng)護(hù)資金缺乏;人工養(yǎng)護(hù)模式，效率太低，造成修補(bǔ)/養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，加重路面的損壞;傳統(tǒng)熱瀝青養(yǎng)護(hù)法，瀝青混合料加熱到160～180℃ 之間，在高原地區(qū)不易將其加熱至如此之高的溫度;以冷補(bǔ)料養(yǎng)護(hù)施工，碾壓破乳后水分不易蒸發(fā)，壓實(shí)效果差，導(dǎo)致路面不結(jié)實(shí)。

針對(duì)以上問(wèn)題，選用乳化瀝青冷補(bǔ)料進(jìn)行修補(bǔ)/養(yǎng)護(hù)路面，只需加熱至40～50℃之間即可使用?；贏T89C51單片機(jī)和溫濕度傳感器設(shè)計(jì)智能加熱攪拌裝置溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸，實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)嚢柰皟?nèi)的溫度和濕度，提高高原寒區(qū)公路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。

1 加熱攪拌裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

選用強(qiáng)制式攪拌，通過(guò)旋轉(zhuǎn)葉片對(duì)混合料進(jìn)行攪拌，設(shè)計(jì)加熱攪拌裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示，電機(jī)1通過(guò)減速裝置驅(qū)動(dòng)攪拌葉片4轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌，通過(guò)液壓缸15驅(qū)動(dòng)攪拌裝置順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)120度至卸料板13位置卸料。攪拌設(shè)備上設(shè)計(jì)加料斗5，加料斗5固定在支架2上面，加料斗不隨攪拌裝置旋轉(zhuǎn)。當(dāng)攪拌裝置在圖示位置時(shí)，通過(guò)加料斗5把新料加入攪拌裝置，攪拌裝置的右側(cè)靠里面安裝溫控柜11，可實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)嚢柰皟?nèi)溫濕度，保溫層9采用保溫性能較好的玻璃纖維。

1.電機(jī)? 2.支架? 3.攪拌軸? 4.攪拌葉片? 5.加料斗? 6.出料口? 7.內(nèi)壁? 8.加熱帶? 9.保溫層? 10.外殼? 11.配電柜? 12.傳感器? 13.卸料板? 14.車(chē)廂? 15.液壓缸

圖1 加熱攪拌裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖

2 溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于藍(lán)牙串口通信實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)的框圖如圖2所示，整個(gè)系統(tǒng)的核心部分是單片機(jī)，首先設(shè)置好溫濕度的閾值，通過(guò)傳感器檢測(cè)溫濕度，并通過(guò)安卓設(shè)備進(jìn)行顯示，當(dāng)溫濕度不在設(shè)置的閾值范圍內(nèi)，LED燈亮報(bào)警，并通過(guò)繼電器控制進(jìn)行升溫或降溫，加濕或除濕操作，使溫濕度恢復(fù)正常，報(bào)警信號(hào)停止。

圖3為系統(tǒng)硬件仿真圖，主控芯片AT89C52單片機(jī)功能強(qiáng)大，性?xún)r(jià)比高;DHT11溫濕度檢測(cè)模塊通過(guò)內(nèi)部取值，將采集到的溫濕度模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)量，直接進(jìn)行取值和運(yùn)算，性能穩(wěn)定、可靠。LCD1602液晶顯示模塊可以顯示中文、英文、數(shù)字和溫濕度單位，HC-06藍(lán)牙串口通信模塊是一款高性能主從一體藍(lán)牙串口模，且編程簡(jiǎn)單。圖4給出了電路板連接圖實(shí)物圖。

圖2 溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)

圖3 硬件電路圖（不包括通訊電路）

圖4 硬件連接實(shí)物圖

系統(tǒng)的軟件包括主程序、數(shù)據(jù)采集程序、單片機(jī)控制藍(lán)牙模塊通信程序等。主程序的流程圖如圖5所示，從MAIN函數(shù)進(jìn)入系統(tǒng)，進(jìn)行初始化，設(shè)置溫濕度的閾值，然后檢測(cè)溫濕度，判斷溫濕度是否在閾值內(nèi)，如果在，則顯示出溫濕度，否則將會(huì)報(bào)警，LED燈亮，蜂鳴器響起，控制系統(tǒng)啟動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的處理，再顯示出溫濕度，解除報(bào)警。

圖5 系統(tǒng)主程序流程圖

3 小結(jié)

本文基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種智能加熱攪拌裝置溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，完成攪拌任務(wù)的同時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)桶內(nèi)溫濕度并由安卓設(shè)備端完成控制。溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)，采用DHT11溫度度傳感器，具有極高的可靠性和卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，同時(shí)所有外圍電路與單片機(jī)I/O口直接相連，既簡(jiǎn)化了外圍電路，又提高了電路工作的可靠性和穩(wěn)定性，達(dá)到了較高的性?xún)r(jià)比。同時(shí)設(shè)計(jì)加上安卓設(shè)備記錄，為溫度的記錄提供方便。

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