基于AT89C51的水稻干燥機智能控制系統設計

王 彬

（江蘇財經職業技術學院 機械與電子工程系，江蘇 淮安 223003）

0 引言

通常糧食收獲時含水率較高，糧食干燥多采用傳統的自然晾曬法，機械化程度低，由于天氣的原因或其他條件的限制，收獲的糧食常因得不到及時的干燥而發芽、變質、霉爛，造成巨大的損失。糧食烘干特別是水稻烘干是我國糧食儲藏中一個突出的問題［1］。隨著我國國民經濟的發展和人民生活水平的不斷提高，無論水稻用于食用還是深加工，對水稻的品質要求都越來越高，因此，對水稻干燥機的智能控制系統進行研究具有重要意義［2］。

目前國內外對水稻的干燥工藝和設備進行了較多研究，但對滾筒式水稻干燥機及其自動控制研究較少［3］，本文設計了一種以AT89C51單片機為控制核心的水稻干燥機智能控制系統，該系統實現了干燥過程的智能控制。

1 智能控制系統總體設計

本系統以AT89C51單片機為控制核心，結合傳感器技術、機電一體化技術，能夠將干燥機的溫度控制在一定的范圍內，當滾筒內溫度達到設定值時，進料導管開始進料，將待干燥的水稻送入導管，利用熱風對水稻進行干燥；當水稻濕度較大時，通過單片機啟動紅外加熱管進行輔助加熱以達到較好的干燥效果。

干燥滾筒為臥式回轉圓筒結構，滾筒的圓周內壁上均勻布置著抄板。工作時，由電動機通過減速器帶動橡膠滾輪轉動，用來摩擦干燥滾筒表面的橡膠圈，使其順時針回轉。熱風由風機從熱風入口吹入，水稻沿進料導管2進入干燥滾筒，在抄板的帶動下，水稻在一定的高度處呈現瀑布狀的拋灑狀態。在拋灑下落的過程中，均勻地受到安裝在支架上的遠紅外電熱管所發出的遠紅外線的輻射及熱風的吹拂，從而使水稻得到干燥。在干燥滾筒的出料端，安裝風機，以實現排風除濕。在干燥過程中，隨著干燥滾筒的不斷回轉，水稻被從滾筒的一端帶到另外一端，并經過提升機運送，進入緩蘇倉，從而完成整個干燥過程。系統工作原理如圖1所示。

圖1 系統工作原理圖

2 系統硬件設計

為滿足水稻的干燥要求，需要對水稻干燥的工藝過程及參數進行嚴格的控制。其中熱風風速、熱風溫度、干燥時間是影響干燥效果及干燥質量的主要因素，這就要求控制裝置能夠對干燥風速、干燥溫度及干燥時間進行設定和自動控制，因此必須采用智能化的控制裝置。系統的硬件結構框圖如圖2所示。

圖2 系統的硬件結構框圖

2．1 風速的檢測

為了更好地對水稻種子進行加熱和控制能量損失，需要對風速進行控制。系統通過風速傳感器對風速進行監測，可根據需求通過單片機實時調整風速，將風速控制在一定的范圍內，并通過LED顯示器實時顯示。

2．2 滾筒溫度的測量

為了更好地對水稻進行干燥，保證水稻種子的干燥質量和存活率，必須對滾筒內溫度進行實時監測，以針對不同的水稻濕度將溫度控制在一定的范圍內。本系統采用溫度傳感器來測量滾筒內溫度，將溫度信號反饋給單片機，通過LED顯示器實時顯示。

2．3 單片機系統硬件設計

本系統的硬件設計是以AT89C51單片機為控制核心，實現對水稻干燥機滾筒內風速和溫度的控制及實時顯示。

3 控制系統軟件設計

本系統的軟件設計以單片機為控制器，實現對整個系統的控制。首先控制風機啟動，將熱風送入滾筒，此時，滾筒內的風速和溫度傳感器開始檢測滾筒中的風速和溫度。若風速不在設定范圍內，則單片機通過變頻器控制電機調整風速；若溫度沒達到設定要求，則單片機控制啟動紅外加熱裝置，直到風速和溫度均達到干燥要求，此時啟動水稻輸送裝置，進行干燥。該程序可根據不同的谷物濕度設定不同的風速和干燥溫度，智能程度較高。控制系統程序流程圖如圖3所示。

圖3 控制系統程序流程圖

4 結論

本文以AT89C51單片機為核心控制器，結合相關機電一體化技術，完成了系統硬件及軟件設計。通過熱風和輔助紅外加熱對水稻進行干燥，針對不同的水稻干濕度，可實時調節風速和溫度，達到了較好的干燥效果。經過模擬試驗證明該系統運行穩定，達到了預定的功能要求，具有較高的研究和實用價值。

［1］ 李軍富．我國谷物干燥機械的發展現狀及趨勢［J］．農機化研究，2006（9）：44－46．

［2］ 張立輝，李君興．基于虛擬儀器的糧食干燥機智能控制系統設計［J］．廣東農業科學，2011（18）：163－164．

［3］ 劉立山，李娟，匡軍，等．滾筒式作物種子干燥機自動控制裝置的研制［J］．農業工程學報，2004，20（4）：108－111．