基于Silabs单片机的烟叶初烤控制器

TaylorA

+ \9 d% W( L+ {5 |6 M/ p: ^2 v2 {摘要:介绍一种基于Silabs单片机C8051F021的烟叶初烤自动控制器的设计根据烟叶初烤工艺对
3 ?& J0 T$ P) |$ `8 u4 S) l# I干温、湿溫的要求,控制器可以自动有效地控制初烤过程,提高烤烟质量,降低烟农劳动强度.

4 I# [- b% e5 W) `$ h4 F8 m关键词: C8051F021单片机;初烤;控制器;模糊控制
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, i+ |: u" U. }0引言
7 X: ~# K4 n0 d  ]/ U烤烟是云南重要的农业经济作物,近年来优质烟叶栽培技术的推广使烟叶种植有了较大发展,但烟叶
的初烤还存在问题.烟叶初烤是烤烟生产中的一-个重要环节，初烤的质量直接影响烟农的经济效益.由于
+ E1 e) X- Q8 e7 Z' G% c9 ]; m/ W烟叶初烤周期长,烟叶含水量不同,初烤过程完全要由有-定烤烟经验的人员监控,所以烟农劳动强度很
大,并且烤烟质量不稳定.
+ _6 s& E" |1 D) m8 W为了解决以上问题,设计了基于单片机的烟叶初烤控制器,利用闭环模糊控制,使烤房干温、湿温按照
烟叶最佳生化曲线变化,自动完成初烤过程,提高温度自动控制精度和初烤烟叶质量.
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1烟叶初烤工艺控制要求
烟叶初烤工艺最初在20世纪80年代中期从国外引人,云南省烟科所根据云南烟叶种植情况，研究得到
/ ~- S% L$ S9 D0 n优质烤烟的初烤方法.初烤工艺中的烟叶初烤过程分为3个阶段:变黄期定色期、干筋期,关键是控制烤房内的
6 a+ L8 m5 `; E0 b; G干温(烤房内的空气温度)和湿温(烤房内的水分温度),使干温、湿温按照“3段式”工艺曲线变化，保证烟叶初烤
( O1 t) u$ Y+ ?& y6 t2 Q质量.其干温、湿温和时间关系如图1所示.论文设计的初烤控制器可以存储多条针对不同
7 f* A" \& O0 X6 m品质烟叶的标准工艺曲线温度测控范围20~80 C ,测量精度+0.5 C ,控制精度千温+2.0 C,湿温土1.
0C,分辨率0.1C.自动控制,当干温温度低于设定值启动电机送风助燃,并结合自动加煤,适当的时候
添加燃煤;当湿温温度高于或低于设定值调节烤房排湿口开度和控制排湿电机启停,合理外排多余的水
分;当温度超出控制精度范围蜂鸣器报警.显示初烤过程总时间、工艺曲线及其阶段、千温和湿温的测量
9 Z/ U  v( q8 n- A, Y% c& k值;根据实际情况在线修改工艺曲线阶段的时间参数;记录实际的控制曲线,校正标准曲线.

/ ?+ N6 @4 i) f) U" u/ L( c0 r8 b2控制器硬件设计
% |( m; \* [* n( |! r) C根据烟叶初烤工艺控制要求,研究设计的控制器使用单片机进行初烤过程自动控制.
$ ~7 S2 E6 O* n; q, _2.1单片 机选择
控制器选择C8051F021单片机.Silabs系列单片机C8051F021是完金集成的混合信号系统级芯片,64
) F, l+ J* W* \* n2 a0 V脚封装，具有与MCS-51完全兼容的指令内核,标准8052的所有部件.C8051F021单片机采用流水线处
; a6 c; }) M2 p理技术,不再区分时钟周期和机器周期,提高了指令执行效率,大部分指令执行时间为1~2个系统时钟周
期. C8051F021单片机的一-些主要特性有:①具有32个数字I/0引脚;②12位8通道ADC,带有一个可编
0 ~' d0 Y+ k1 V! w: i程增益放大器PCA;12位DAC;③64K字节可在系统编程的FLASH存储器;4352(4096 + 256)字节的片内
8 T1 T/ C  ?4 G9 w1 lRAM ;④5个通用的16位定时器;⑤片内看门狗定时器,自动排除由于干扰致使软件错误执行“跑飞”非永
- U1 f# L4 f  a: ~/ R6 M0 U4 z久性故障;⑥片内全速非侵人式的在系统调试接口.
9 b5 L+ O" `6 A0 P' g因为使用了较高性能的C8051F021单片机芯片,使用的外围器件较少,可以在系统调试,提高了开发
效率.控制器功能较强,可靠性较好，性价比高.

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控制器选择C8051F021单片机