1 导言
粮食测温技能的研讨始于20世纪70年代，是完成现代化贮存粮食的一项重要技能。国内大多数粮库现已选用了计算机粮情测控体系，跟着操控技能不断发展，现在粮情测控体系已具有粮食温湿度检测、超温报警、主动生成各种报表、主动存储历史数据并据此主动生成粮温改变曲线等功用。本文规划的粮情测控体系是以ATmega16为检测与操控中心的单片机，由多个数字温度传感器DS18B20及模仿湿度传感器HS1101构成。
2 体系整体方案规划
粮情测控体系是计算机硬件与软件的结合体，完成了计算机对储粮的检测与预警。体系硬件由操控处理部分和信号检测部分组成，其间，操控部分包含六个模块：操控器模块、电机驱动模块、显现模块、键盘输入模块、通讯模块和报警模块；信号检测部分包含三个模块：温度检测模块(DS18B20)、湿度检测模块(HS1101)、烟雾检测模块(SS-1)。体系整体框图如图1所示。
3 体系硬件规划
本体系硬件首要包含操控电路与检测电路。操控电路担任处理按键、温湿度信息、操控电机、操控蜂鸣器、LED。检测电路担任检测温度信息、湿度信息、烟雾信息。此外，还有显现电路、键盘扫描电路等。
3.1 操控电路规划
操控器是体系的中心部分，其功用好坏与体系功用的完成有亲近的联络。它接纳来自于键盘、温湿度传感器输出的数字信号和频率信号并对其进行处理，再以操控电压的办法将电压信号输出给电机驱动电路，以操控通电扇的开关。操控电路外接七段数码管电路、键盘扫描电路、信号检测电路和通风电机驱动电路，详细电路如图2所示。
U110是单片机电源输入端，在此电路上安装了一个发光二极管以显现体系是否上电。J1是单片机ISP下载输入端，体系程序从该端口载入单片机内。尺101、C101和S101组成了单片机的复位电路。
3.2 传感器电路规划
传感器电路的规划是本体系规划的要点，因为要对温度、湿度和烟雾进行检测，因而需求别离对三种传感器的检测电路进行规划。
3.2.1 温度检测电路规划
选用数字温度传感器DS18B20检测温度。因为温度检测的对象是粮库，其面积较大，所以可对粮库进行分划，每一个库划分红8个区域，每个区域设置12个检测点。经过多路选择开关CD4051操控8个区域的检测信号进行选通输入。
DS18B20是美国Dallas半导体公司的产品。它选用1-Wire总线技能，将地址线、数据线、操控线合为1根信号线，答应在这根信号线上挂接多个1-Wire总线器材。1-Wire总线技能具有节约I／O资源，结构简略、本钱低价，便于总线扩展和保护等特色。
DS18B20选用特有的温度丈量技能：可提供9～12位(二进制)数据来指示传感器温度；数据信息与DS18B20之间只需一根数据线(和地线)衔接即可；DS18B20的测温规模为-55％～+125℃，在-10℃～85％之间的精度达±1／2℃，而在整个温度丈量规模内具有±2℃的丈量精度。
根据DS18B20的粮仓温度检测电路如图3所示。
图中R212为上拉电阻。CD4051的A、B、C端片选温度检测的8个区域。数字1～8标明8个区域的DS18B20数字信号输入端。当进行温度检测时单片机经过对A、B、C输入片选信号，别离选通8个区域的温度检测信号。一起单片机也是经过A、B、C的输入片选信号区别粮仓的8个检测区域。
3.2.2 湿度检测电路规划
湿度检测选用的是湿度传感器HS1101。在粮情测控体系中首要是检测室内与室外的湿度，一般一个粮仓有两个湿度检测点，且精度要求不高。对湿度检测点的操控选用操控温度的办法，选用CD4051完成片选操控。
湿度传感器HS1101是法国Humirel出产的电容式湿度传感器。HS1101是一种在高分子薄膜上构成的电容。高分子薄膜上的电极是很薄的金属微孔蒸腾膜，水分子可经过两头的电极被高分子薄膜吸附或开释，跟着这种水分子的吸附或开释，高分子的介电系数将发生相应的改变。因为介电系数随空气的相对湿度改变而改变，所以只需测定电容C值就可得到相对湿度。
HS1101是根据共同工艺规划的固态聚合物结构，在电路中等效于一个电容器，其电容随所测空气的相对湿度增大而增大。具有极好的线性输出，在相对湿度为0～100％RH的规模内，%&&&&&%的容量由163 pF改变到202 pF，其差错不大于±2％RH；湿度量程为1～99％RH，作业温度规模为-40℃～100℃；湿度输出受温度影响极小(温度系数仅为0.04 pF／℃)；常温下运用无需温度补偿，无需校准。
3.2.3 烟雾检测电路规划
烟雾传感器是气体活络元件，它遇可燃性气体时会发生特别效应，然后到达检测烟雾的意图。现在大多数烟雾传感器都需求预热，并且功耗大、结构杂乱，可是SS-1烟雾传感器则无需预热，并具有工艺结构简略、功耗小、本钱低、活络安稳、寿命长等特色。该传感器作业电压为6 V～12 V，静态功耗小于0.2 W，环境条件：温度规模为-30℃～+50℃的相对湿度≤95％，清洁空气中电阻RL上的电压：V1≤2.5 V，标定气体中RL上的电压(0.2％的LPG)：V2≥5 V。
3.3 通讯电路规划
通讯电路选用RS485总线协议完成与PC机的通讯。单片机将收集到的温湿度数据经过RS485总线输送给上位机(PC机)进行实时记载。因为PC机只能用RS232协议进行通讯，因而需求选用一个RS485和RS232的电平转化电路，该电平转化电路首要包含电源、RS232电平转化、RS485电路三部分。
3.4 显现电路规划
显现电路选用5个七段数码管动态显现，显现成果明晰。其间第一个数码管用于体系标定，即显现当时体系的作业状况；第二、三个数码管显现温湿度的分组，即所显现的数据便是哪组温度传感器或哪个湿度传感器；第四、五个数码管用于显现温度的给定值、温度检测值和湿度检测值。其驱动电路图如图4所示。
在七段数码管的扫描过程中，恣意时刻只要一个数码管被点亮，显现时刻很短(仅1ms～3 ms)，并且是循环显现。因为人眼的视觉暂留效应，在显现改写很快的时分，可以以为悉数数码管继续点亮。
3.5 键盘电路规划
键盘是计算机体系中最常用的输入设备之一，用户可以经过它向计算机输入指令和数据。计算机体系中的键盘按其衔接办法的不同，可以分为非矩阵式键盘和矩阵式键盘两类。本体系因为功用的需求，并没有选用传统的队伍扫描式矩阵键盘，而是选用了端口扫描检测凹凸电平的办法。
ATmega16单片机有32个外部I／O端口资源。除掉温度传感器4个I／O端口、湿度传感器3个I／O端口、LED显现13个I／O端口、烟雾传感器1个I／O端口以及电机操控1个端口，该体系只需求4个按键，其功用别离为设置、移位、自加和承认。其查询接口电路如图5所示。
4 结束语
实践标明，该体系可以对温度、湿度、烟雾进行检测，一起也能操控电机与蜂鸣器；可以判别各个温度区域内平均温度值是否超过所答应的温度规模，也能显现各个区域内的温度平均值和湿度值。因而，粮情检测体系具有安稳性好、精度高级特色，具有必定的使用价值。
