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1、 X X 大 学 淀粉水分控制系统设计目目 录录第 1 章 绪论.11.1选题背景.11.2 设计过程及工艺要求 .21.2.1 基本功能 .21.2.2 主要技术参数 .2第 2 章 方案的比较和论证.32.1 温度传感器的选择.32.1.1 采用热电阻温度传感器.32.1.2 采用 AD590 温度传感器 .32.2 湿度传感器的选择.42.2.1 采用 HOS-201 湿敏传感器 .42.2.2 采用 HS1100/HS1101 湿度传感器 .42.3 信号采集通道的选择.42.3.1 采用多路并行模拟量输入通道.52.3.2 采用多路分时的模拟量输入通道.5第 3 章 系统总体设计.6
2、3.1 信号采集.63.1.1 温度传感器 .63.1.2 湿度传感器 .113.1.3 多路开关 .133.2 信号分析与处理.143.2.1 A/D 转换.143.2.2 MC14433 与 AT89S51 单片机的接口设计.173.3 单片机 AT89S51 .183.3.1 主要特性.183.3.2 内部结构.193.3.3 外部特性（引脚功能）.213.3.4 工作方式 .223.3.5 数据存储器的掉电保护 .23X X 大 学 淀粉水分控制系统设计I3.4 显示与报警的设计 .233.4.1 显示电路 .233.4.2 报警电路 .24第 4 章 软件设计.25致 谢.34参考文
3、献.35X X 大 学 淀粉水分控制系统设计0第第 1 1 章章 绪论绪论1.1选题背景选题背景近几年来随着国内淀粉由供大于求向供不应求方向的转变，淀粉的流通领域亦发生了重大的变化，由过去分散的小规模经营逐步向集中的大规模经营过渡，使高水分淀粉贮存矛盾突出。因此北方淀粉集中产区大量使用淀粉烘干设备，将淀粉烘干后贮存和销售，由于不恰当的使用烘干设备，造成大量的高温烘干淀粉上市，给淀粉深加工业带来不良影响，造成重大经济损失，应该引起淀粉生产行业和加工行业高度重视。提高淀粉烘干效率，降低烘干费用，从而降低成本，以进一步扩大淀粉的工业应用等要求显的日益紧迫。因此淀粉的生产是我国玉米淀粉应用中一个突出的
4、问题。淀粉烘干的质量，直接影响到后道工序淀粉的正常生产，包括淀粉生产的出率、质量和产量。因此，淀粉烘干是淀粉生产工艺中非常重要的工序之一。淀粉烘干的目的是把湿润的淀粉烘干加工来得到干燥的优质淀粉，以便淀粉的存放。烘干时间在整个生产工艺流程中比其它各步使用的时间均长，这就限制了淀粉生产的效率，生产时间长，消耗的能源多。烘干时间的掌握也是至关重要的，烘干时间过短，蛋白质网分散不完全，可溶性物质不能全部提出，影响淀粉的质量和得率;时间过长，细胞壁的纤维强度下降，有一部分细小纤维留在淀粉中很难分离。目前，世界各国研究人员正在致力十在保证烘干效果，缩短烘干时间的研究，以期达到提高淀粉烘干效果，缩短烘干时
5、间，提高生产效率，得到干燥的优质淀粉的目的。人工烘干尤其是高温烘干高水分的淀粉对其物理性质、化学组成、营养价值及工业加工价值都有不良的影响。人工烘干后淀粉由于水分不均匀、容重低、及热损率高而降低了淀粉的等级从而降低了淀粉的品质和价格。此外高温烘干的淀粉加工困难降低了工业价值27。为取代人工操作，提高测量温湿度过程及控制过程的自动化程度，本课题研究将单片机技术引入测量与控制过程，实现干燥参数的自动调整。单片机自二十世纪七十年代出现以来，以其具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠的特点，在智能仪器仪表、家用电器和实时工业控制等控制系统领域得到广泛应用。同时，在数据采集处理、外部设备输出控制
6、及作为机电一体化设备核心方面，更好的发挥了性能。计算机的控制应用一般分为两个方面:一是计算机在控制系统中的离线应用，另一是计算机在控制系统中的在线应用。在线控制方面，由于计算机身处其中，因此要求计算机体积小、功耗低、系统在淀粉干燥中的应用研究价格低廉以及控制功能强等，这正是单片机的用武之地。单片机的应用不仅在于它的广阔范围以及所带来的经济效益上，更重要的还在于它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法等的设计。X X 大 学 淀粉水分控制系统设计1单片机是本系统的核心，它控制本系统的各种功能，因此选择性能可靠的单片机就显得尤为重要，考虑到满足功能要求、性价比、货源保证、开发手段等因素,本
7、次设计采用软件技术成熟、性价比高的 Intel 公司推出的一种低功耗、高性能的 8 位单片机89S51。本文的研究是通过控制烘干过程中的烘干温度、烘干时间等因素，来增加淀粉得率，使成品淀粉中蛋白质含量降低，得到最佳的烘干条件。通过对干燥玉米采取不同的烘干条件，来增加淀粉的得率;通过添加乳酸来减少烘干时间，来减少淀粉的能量及资金消耗;通过对烘干玉米微观结构的分析来进一步了解烘干过程中玉米的微观结构变化，根据淀粉得率确定最佳烘干工艺28。淀粉除直接用十食品、造纸、纺织、医药等领域外，绝大多数用十深加工。随着石油危机的出现及石油化工生产过程严重污染环境，也使淀粉衍生物开发和利用更加引人注目，这一新型
8、产业已发展成为精细化学品和能源工业的一个新领域，具有十分广阔的前景。目前，国内存在的原料品质波动大、烘干工艺参数选择手段落后以及新工艺开发困难等问题，严重制约了淀粉企业产品品质的提高、竞争力的发挥，也限制了企业经济效益的提升，这一状况迫切需要通过技术攻关加以解决。本研究对淀粉企业的技术进步、淀粉的品质、经济效益和环境效益都具有重要的意义29。 1.21.2 设计过程及工艺要求设计过程及工艺要求1.2.11.2.1 基本功能基本功能检测温度、湿度显示温度、湿度控制温度、湿度过限报警1.2.21.2.2 主要技术参数主要技术参数 温度检测范围 ： -30-+150测量精度 ： 0.5湿度检测范围
9、： 10%-100%RH检测精度 ： 2%RH显示方式 ： 温度：四位显示 湿度：四位显示报警方式 ： 三极管驱动的蜂鸣音报警X X 大 学 淀粉水分控制系统设计2第第 2 2 章章 方案的比较和论证方案的比较和论证当将单片机用作测控系统时，系统总要有被测信号懂得输入通道，由计算机拾取必要的输入信息。对于测量系统而言，如何准确获得被测信号是其核心任务；而对测控系统来讲，对被控对象状态的测试和对控制条件的监察也是不可缺少的环节。传感器是实现测量与控制的首要环节，是测控系统的关键部件，如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换，一切准确的测量和控制都将无法实现。工业生产过程的自动化测量和
10、控制，几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参量，使设备和系统正常运行在最佳状态，从而保证生产的高效率和高质量。2.12.1 温度传感器的选择温度传感器的选择2.1.12.1.1 采用热电阻温度传感器采用热电阻温度传感器热电阻是利用导体的电阻随温度变化的特性制成的测温元件。现应用较多的有铂、铜、镍等热电阻。其主要的特点为精度高、测量范围大、便于远距离测量。铂的物理、化学性能极稳定，耐氧化能力强，易提纯，复制性好，工业性好，电阻率较高，因此，铂电阻用于工业检测中高精密测温和温度标准。缺点是价格贵，温度系数小，受到磁场影响大，在还原介质中易被玷污变脆。按 IEC 标准测温范围-200650，百度电阻比 W（100）=1.3850 时，R0 为 100 和 10，其允许的测量误差 A 级为（0.15+0.002 |t|） ，B
