基于AT89C51的水稻干燥机智能控制系统设计

王 彬

（江苏财经职业技术学院 机械与电子工程系，江苏 淮安 223003）

0 引言

通常粮食收获时含水率较高，粮食干燥多采用传统的自然晾晒法，机械化程度低，由于天气的原因或其他条件的限制，收获的粮食常因得不到及时的干燥而发芽、变质、霉烂，造成巨大的损失。粮食烘干特别是水稻烘干是我国粮食储藏中一个突出的问题［1］。随着我国国民经济的发展和人民生活水平的不断提高，无论水稻用于食用还是深加工，对水稻的品质要求都越来越高，因此，对水稻干燥机的智能控制系统进行研究具有重要意义［2］。

目前国内外对水稻的干燥工艺和设备进行了较多研究，但对滚筒式水稻干燥机及其自动控制研究较少［3］，本文设计了一种以AT89C51单片机为控制核心的水稻干燥机智能控制系统，该系统实现了干燥过程的智能控制。

1 智能控制系统总体设计

本系统以AT89C51单片机为控制核心，结合传感器技术、机电一体化技术，能够将干燥机的温度控制在一定的范围内，当滚筒内温度达到设定值时，进料导管开始进料，将待干燥的水稻送入导管，利用热风对水稻进行干燥；当水稻湿度较大时，通过单片机启动红外加热管进行辅助加热以达到较好的干燥效果。

干燥滚筒为卧式回转圆筒结构，滚筒的圆周内壁上均匀布置着抄板。工作时，由电动机通过减速器带动橡胶滚轮转动，用来摩擦干燥滚筒表面的橡胶圈，使其顺时针回转。热风由风机从热风入口吹入，水稻沿进料导管2进入干燥滚筒，在抄板的带动下，水稻在一定的高度处呈现瀑布状的抛洒状态。在抛洒下落的过程中，均匀地受到安装在支架上的远红外电热管所发出的远红外线的辐射及热风的吹拂，从而使水稻得到干燥。在干燥滚筒的出料端，安装风机，以实现排风除湿。在干燥过程中，随着干燥滚筒的不断回转，水稻被从滚筒的一端带到另外一端，并经过提升机运送，进入缓苏仓，从而完成整个干燥过程。系统工作原理如图1所示。

图1 系统工作原理图

2 系统硬件设计

为满足水稻的干燥要求，需要对水稻干燥的工艺过程及参数进行严格的控制。其中热风风速、热风温度、干燥时间是影响干燥效果及干燥质量的主要因素，这就要求控制装置能够对干燥风速、干燥温度及干燥时间进行设定和自动控制，因此必须采用智能化的控制装置。系统的硬件结构框图如图2所示。

图2 系统的硬件结构框图

2．1 风速的检测

为了更好地对水稻种子进行加热和控制能量损失，需要对风速进行控制。系统通过风速传感器对风速进行监测，可根据需求通过单片机实时调整风速，将风速控制在一定的范围内，并通过LED显示器实时显示。

2．2 滚筒温度的测量

为了更好地对水稻进行干燥，保证水稻种子的干燥质量和存活率，必须对滚筒内温度进行实时监测，以针对不同的水稻湿度将温度控制在一定的范围内。本系统采用温度传感器来测量滚筒内温度，将温度信号反馈给单片机，通过LED显示器实时显示。

2．3 单片机系统硬件设计

本系统的硬件设计是以AT89C51单片机为控制核心，实现对水稻干燥机滚筒内风速和温度的控制及实时显示。

3 控制系统软件设计

本系统的软件设计以单片机为控制器，实现对整个系统的控制。首先控制风机启动，将热风送入滚筒，此时，滚筒内的风速和温度传感器开始检测滚筒中的风速和温度。若风速不在设定范围内，则单片机通过变频器控制电机调整风速；若温度没达到设定要求，则单片机控制启动红外加热装置，直到风速和温度均达到干燥要求，此时启动水稻输送装置，进行干燥。该程序可根据不同的谷物湿度设定不同的风速和干燥温度，智能程度较高。控制系统程序流程图如图3所示。

图3 控制系统程序流程图

4 结论

本文以AT89C51单片机为核心控制器，结合相关机电一体化技术，完成了系统硬件及软件设计。通过热风和辅助红外加热对水稻进行干燥，针对不同的水稻干湿度，可实时调节风速和温度，达到了较好的干燥效果。经过模拟试验证明该系统运行稳定，达到了预定的功能要求，具有较高的研究和实用价值。

［1］ 李军富．我国谷物干燥机械的发展现状及趋势［J］．农机化研究，2006（9）：44－46．

［2］ 张立辉，李君兴．基于虚拟仪器的粮食干燥机智能控制系统设计［J］．广东农业科学，2011（18）：163－164．

［3］ 刘立山，李娟，匡军，等．滚筒式作物种子干燥机自动控制装置的研制［J］．农业工程学报，2004，20（4）：108－111．