智能加热搅拌装置无线温湿度监控系统设计

陆宇晗　陈明　谢英俊　王涛　李强　李高翔

【摘 要】为解决高原寒区冷补料在低温环境下养护施工质量不佳的问题，本文基于AT89C52单片机和DHT11温湿度传感器设计了一种智能加热搅拌装置温湿度监控系统.将乳化沥青冷补料加热到一定温度，通过无线传输实时显示温度和湿度，当温湿度超出阈值范围时，实现升温/降温、加湿/除湿的控制。

【关键字】搅拌装置;单片机;温湿度监控

中图分类号： U469.72;U463.851 文献标识码： A 文章编号： 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

高原寒區的环境较为恶劣，具有冻融循环频繁且剧烈、昼夜温差大、空气稀薄、年平均气温较低等特点，对路面的损害比较大，所以如何对路面进行及时有效地养护成了一个亟待解决的难题。

调研发现目前高原寒区公路养护存在以下问题：公路养护线路长，养护资金缺乏;人工养护模式，效率太低，造成修补/养护不及时，加重路面的损坏;传统热沥青养护法，沥青混合料加热到160～180℃ 之间，在高原地区不易将其加热至如此之高的温度;以冷补料养护施工，碾压破乳后水分不易蒸发，压实效果差，导致路面不结实。

针对以上问题，选用乳化沥青冷补料进行修补/养护路面，只需加热至40～50℃之间即可使用。基于AT89C51单片机和温湿度传感器设计智能加热搅拌装置温湿度监控系统，通过无线传输，实时监控搅拌桶内的温度和湿度，提高高原寒区公路养护质量。

1 加热搅拌装置结构设计

选用强制式搅拌，通过旋转叶片对混合料进行搅拌，设计加热搅拌装置结构如图1所示，电机1通过减速装置驱动搅拌叶片4转动搅拌，通过液压缸15驱动搅拌装置顺时针转动120度至卸料板13位置卸料。搅拌设备上设计加料斗5，加料斗5固定在支架2上面，加料斗不随搅拌装置旋转。当搅拌装置在图示位置时，通过加料斗5把新料加入搅拌装置，搅拌装置的右侧靠里面安装温控柜11，可实时监控搅拌桶内温湿度，保温层9采用保温性能较好的玻璃纤维。

1.电机  2.支架  3.搅拌轴  4.搅拌叶片  5.加料斗  6.出料口  7.内壁  8.加热带  9.保温层  10.外壳  11.配电柜  12.传感器  13.卸料板  14.车厢  15.液压缸

图1 加热搅拌装置结构设计简图

2 温湿度监控系统设计

基于蓝牙串口通信实现远程温湿度监控系统的框图如图2所示，整个系统的核心部分是单片机，首先设置好温湿度的阈值，通过传感器检测温湿度，并通过安卓设备进行显示，当温湿度不在设置的阈值范围内，LED灯亮报警，并通过继电器控制进行升温或降温，加湿或除湿操作，使温湿度恢复正常，报警信号停止。

图3为系统硬件仿真图，主控芯片AT89C52单片机功能强大，性价比高;DHT11温湿度检测模块通过内部取值，将采集到的温湿度模拟量转换成数据量，直接进行取值和运算，性能稳定、可靠。LCD1602液晶显示模块可以显示中文、英文、数字和温湿度单位，HC-06蓝牙串口通信模块是一款高性能主从一体蓝牙串口模，且编程简单。图4给出了电路板连接图实物图。

图2 温湿度监控系统

图3 硬件电路图（不包括通讯电路）

图4 硬件连接实物图

系统的软件包括主程序、数据采集程序、单片机控制蓝牙模块通信程序等。主程序的流程图如图5所示，从MAIN函数进入系统，进行初始化，设置温湿度的阈值，然后检测温湿度，判断温湿度是否在阈值内，如果在，则显示出温湿度，否则将会报警，LED灯亮，蜂鸣器响起，控制系统启动进行相应的处理，再显示出温湿度，解除报警。

图5 系统主程序流程图

3 小结

本文基于51单片机设计了一种智能加热搅拌装置温湿度监控系统，完成搅拌任务的同时，实时监测桶内温湿度并由安卓设备端完成控制。温湿度检测系统，采用DHT11温度度传感器，具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性，同时所有外围电路与单片机I/O口直接相连，既简化了外围电路，又提高了电路工作的可靠性和稳定性，达到了较高的性价比。同时设计加上安卓设备记录，为温度的记录提供方便。

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