便携式简易农用粮食储存安全检测装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种便携式简易农用粮食储存安全检测装置，包括单片机最小系统和电源电路，单片机最小系统分别与A/D转换电路、时钟电路、按键控制电路、复位电路、蜂鸣器报警电路和数码管显示电路相连接，A/D转换电路与传感器电路相连接，电源电路分别与其它各电路相连接。该安全检测装置能够检测粮库内的温度、烟雾浓度和有无鼠害，既避免了安全隐患，又节省了人力物力。该装置操作简单，完全可以帮助农户放心存储粮食。
【专利说明】
便携式简易农用粮食储存安全检测装置
技术领域
[0001]本实用新型属于电子技术领域，涉及一种家用粮食存储安全检测系统，特别涉及一种便携式简易农用粮食储存安全检测装置。
【背景技术】
[0002]我国北方家家户户都会腾出一间房子来存储夏秋之际收获的粮食。通常人们将收获的粮食存放在库房之后便很少出入库房，不会知道该库房里的温度是否适宜存储粮食，更不用说有无老鼠之类的害虫。同时，盛夏季节气温升高时，稍有不慎就会酿成火灾，后果不堪设想。但是，目前还没有一种既能便携，又能对粮食存储进行安全检测的装置。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种具有烟雾、温度和害虫检测功能的便携式简易农用粮食储存安全检测装置，用于随时检测存储在库房内的粮食的安全。
[0004]为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是:一种便携式简易农用粮食储存安全检测装置，包括单片机最小系统和电源电路，单片机最小系统分别与A/D转换电路、时钟电路、按键控制电路、复位电路、蜂鸣器报警电路和数码管显示电路相连接，A/D转换电路与传感器电路相连接，电源电路分别与传感器电路、A/D转换电路、单片机最小系统、时钟电路、按键控制电路、复位电路、蜂鸣器报警电路和数码管显示电路相连接。
[0005]本实用新型安全检测装置以单片机最小系统为主处理器，通过在单片机最小系统上安装超声波测距传感器、温度传感器和烟雾传感器，帮助农民将收获农作物安稳存放到库房之中。本安全检测装置可以事先设定好安全警戒值，假如有老鼠之类的害虫经过且越过事先设定好的警戒值时，蜂鸣器报警;或者当库房有人吸烟且将未熄灭的烟头扔在地上，烟雾传感器将采集到的信息转换为浓度值，若浓度值超过上限值时蜂鸣器报警。这样既避免了安全隐患，又节省了人力物力。该装置操作简单，完全可以帮助农户放心存储粮食。
【附图说明】
[0006]图1是本实用新型安全检测装置的结构示意图。
[0007]图2是本实用新型安全检测装置中传感器电路的示意图。
[0008]图3是本实用新型安全检测装置中A/D转换电路的示意图。
[0009]图4是本实用新型安全检测装置中时钟电路的示意图。
[0010]图5是本实用新型安全检测装置中数码管显示电路的示意图。
[0011 ]图6是本实用新型安全检测装置中按键控制电路的示意图。
[0012]图7是本实用新型安全检测装置中电源电路的示意图。
[0013]图8是本实用新型安全检测装置单片机最小系统中单片机芯片的示意图。
[0014]图9是本实用新型安全检测装置中蜂鸣器报警电路的示意图。
[0015]图10是本实用新型安全检测装置中复位电路的示意图。
[0016]图11是本实用新型安全检测装置的工作流程图。
[0017]图1中:1.传感器电路，2.A/D转换电路，3.单片机最小系统，4.时钟电路，5.按键控制电路，6.复位电路，7.电源电路，8.蜂鸣器报警电路，9.数码管显示电路。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0019]如图1所示，本实用新型安全检测装置，包括单片机最小系统3和电源电路7，单片机最小系统3分别与A/D转换电路2、时钟电路4、按键控制电路5、复位电路6、蜂鸣器报警电路8和数码管显示电路9相连接，A/D转换电路2与传感器电路I相连接，电源电路7分别与传感器电路1、A/D转换电路2、单片机最小系统3、时钟电路4、按键控制电路5、复位电路6、蜂鸣器报警电路8和数码管显示电路9相连接。
[0020]如图2所示，本实用新型安全检测装置中的传感器电路I，包括第一芯片U1、第二芯片U2、第三芯片U3、器件RTl和第四芯片U4，第一芯片Ul采用烟雾浓度传感器MQ-2，第二芯片U2和第三芯片U3采用运算放大器0P07，器件RTl为温度传感器PtlOO，第四芯片U4为超声波测距传感器HC-SR04;第一芯片Ul的第I脚与第2脚相连，第一芯片Ul的第3脚接电源电路7，第一芯片Ul的第5脚分别与第一滑动变阻器VRl的一端和第一滑动变阻器VRl的滑头相连，第一滑动变阻器VRl的另一端、第一电阻Rl的一端、第二芯片U2的第6脚、第二芯片U2的第5脚以及第二滑动变阻器VR2的一端均与第一芯片Ul的第4脚相连，第二滑动变阻器VR2的另一端和第二滑动变阻器VR2的滑头接地;第一电阻Rl的另一端和第二芯片U2的第I脚均接电源电路7，第二芯片U2的第2脚接地，第二芯片U2的第4脚(输出端)接A/D转换电路2。
[0021]器件RTl的一端分别接第二电阻R2的一端和第四电阻R4的一端，第二电阻R2的另一端和第三电阻R3的一端接电源电路7，第三电阻R3的另一端和第三滑动变阻器RPl的一端分别与第五电阻R5的一端相连，第五电阻R5的另一端分别与第一电容Cl的一端、第六电阻R6的一端和第三芯片U3的第3脚相连，第六电阻R6的另一端、第一电容Cl的另一端、第三滑动变阻器RPl的另一端和器件RTl的另一端接地;第四电阻R4的另一端分别与第四滑动变阻器RP2的一端和第三芯片U3的第4脚相连，第四滑动变阻器RP2的另一端和第三芯片U3的第6脚(输出端)与A/D转换电路2相连，第三芯片U3的第I脚接+5V电源，第三芯片U3的第2脚接-5V电源。
[0022]第四芯片U4的第I脚接电源电路7，第四芯片U4的第2脚和第3脚均接单片机最小系统3，第四芯片U4的第4脚接地。
[0023]如图3所示，本实用新型安全检测装置中的A/D转换电路2，包括第五芯片U5，第五芯片U5采用通用ADC0804模/数转换器，该模/数转换器是CMOS 8位单通道逐次渐近型的模/数转换器，其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。第五芯片U5的第I脚、第2脚和第3脚均接单片机最小系统3，第五芯片U5的第4脚分别与第二电容C2的一端和第七电阻R7的一端相连接，第七电阻R7的另一端接第五芯片U5的第19脚，第二电容C2的另一端和第九电阻R9的一端接地，第九电阻R9的另一端接第八电阻R8的一端，第八电阻R8的另一端和第五芯片U5的第20脚接+5V电源;第五芯片U5的第6脚接第二芯片U2的第4脚，第五芯片U5的第7脚分别与第三芯片U3的第6和和第四滑动变阻器RP2的另一端相连接;第五芯片U5的第10脚接地，第五芯片U5的第11脚、第12脚、第13脚、第14脚、第15脚、第16脚、第17脚和第18脚均与单片机最小系统3相连。
[0024]如图4所示，本实用新型安全检测装置中的时钟电路4，采用12MHz有源晶振的时钟模式。时钟电路4包括有源晶振XI，有源晶振Xl为12MHz有源晶振;有源晶振Xl的第I脚分别与第四电容C4的一端和单片机最小系统3相连，有源晶振Xl的第2脚分别与第三电容C3的一端和单片机最小系统3相连，第三电容C3的另一端和第四电容C4的另一端接地。
[0025]有源晶振XI由石英晶体组成，石英晶片具有压电效应:在晶片的两个极上加一电场，会使晶体产生机械变形;在石英晶片上加上交变电压，晶体就会产生机械振动，同时机械变形振动又会产生交变电场，虽然这种交变电场的电压极其微弱，但其振动频率是十分稳定的。稳定且微弱的振动频率不至于使其产生的交变电场影响石英晶片上外加的交变电压，所以不会影响晶振为系统提供基本的时钟信号。
[0026]如图5所示，本实用新型安全检测装置中的数码管显示电路9，包括第六芯片U6，第六芯片U6采用八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元(多一个小数点显示);数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划\、13、(1、64^、(1?”的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制。第六芯片U6的第I脚?第12脚均与单片机最小系统3相连。
[0027]本实用新型安全检测装置中的按键控制电路5设计采用1X3独立按键，分别具有“+”、、“功能”作用。其中“+”、键起到修改上下限值的作用，“功能”键的的作用是改变系统当前功能的作用。如图6所示，按键控制电路5包括第一按键开关S1、第二按键开关S2和第三按键开关S3，第一按键开关SI的一端分别与第十电阻RlO的一端和单片机最小系统3相连，第二按键开关S2的一端分别与第十一电阻Rll的一端和单片机最小系统3相连，第三按键开关S3的一端分别与第十二电阻R12的一端和单片机最小系统3相连，第十电阻RlO的另一端、第^ 电阻Rl I的另一端和第十二电阻Rl 2的另一端均与电源电路7相连，第一按键开关SI的另一端、第二按键开关S2的另一端和第三按键开关S3的另一端均接地。
[0028]如图7所示，本实用新型安全检测装置中的电源电路7，整个系统采用+5V电压来供电。电源电路7的电源输出口与按键开关SO相连，按键开关SO的另一端与第十三电阻R13的一端相连，第十三电阻R13的另一端接发光二极管LEDl的正极，发光二极管LEDl的负极接地。
[0029]本实用新型安全检测装置中的单片机最小系统3由单片机芯片、数模转化电路和时钟电路构成。单片机芯片采用STC89C52RC单片机，STC89C52RC单片机是宏晶科技公司推出的新一代高速、低功耗、超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。STC89C52单片机是一种低功耗、高性能CM0S8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。单片机最小系统3中的单片机芯片为图8所示的第七芯片U7，第七芯片U7的第I脚接第六芯片U6的第11脚，第七芯片U7的第2脚接第六芯片U6的第7脚，第七芯片U7的第3脚接第六芯片U6的第4脚，第七芯片U7的第4脚接第六芯片U6的第2脚，第七芯片U7的第5脚接第六芯片U6的第I脚，第七芯片U7的第6脚接第六芯片U6的第10脚，第七芯片U7的第7脚和接第六芯片U6的第5脚，第七芯片U7的第8脚接第六芯片U6的第3脚;第七芯片U7的第9脚与复位电路6相连，第七芯片U7第25脚与蜂鸣器报警电路8相连，第七芯片U7的第16脚接第五芯片U5第2脚，第七芯片U7的第17脚接第五芯片U5的第3脚，第七芯片U7的第19脚分别与有源晶振Xl的第2脚和第三电容C3的一端相连接，第七芯片U7的第18脚分别与有源晶振Xl的第I脚和第四电容C4的一端相连接，第七芯片U7的第20脚接地;第七芯片U7的第21脚、第22脚、第23脚和第24脚分别与第六芯片U6的第12脚、第9脚、第8脚和第6脚相连;第七芯片U7的第25脚接第一按键开关SI的一端和第十电阻RlO的一端，第七芯片U7的第26脚接第二按键开关S2的一端和第i^一电阻Rl I的一端，第七芯片U7的第27脚接第三按键开关S3的一端和第十二电阻Rl 2的一端;第七芯片U7的第28脚与第五芯片U5的第I脚相连;第七芯片U7的第39脚、第38脚、第37脚、第36脚、第35脚、第34脚、第33脚和第32脚分别与第五芯片U5的第18脚、第17脚、第16脚、第15脚、第14脚、第13脚、第12脚和第11脚相连;第七芯片U7的第40脚与电源电路7相连。
[0030]如图9所示，本实用新型安全检测装置中的蜂鸣器报警电路8，包括三极管Ql，三极管Ql的基极接第七芯片U7的第24脚，三极管Ql的发射极接+5V电源，三极管Ql的集电极与蜂鸣器Buz z er的第I脚相连，蜂鸣器Buz z er的第2脚接地。
[0031]如图10所示，本实用新型安全检测装置中的复位电路6，包括串联的第五电容C5和第十四电阻R14，第五电容C5为电解电容，第五电容C5的负极与第十四电阻R14相连，第五电容C5和第十四电阻R14的接点与第七芯片U7的第9脚相连，第五电容C5的正极接电源电路7，第十四电阻R14的另一端接地。
[0032]本实用新型安全检测装置的使用流程如图11所示，首先，在上电之后系统的各部分包括单片机各个端口输入输出的设置、外围驱动电路和数据存储电路等完成初始化，其次通过传感器电路1(包括测距、温感和烟雾传感器)将现场距离、温度、烟雾等非电信号转化为电信号，A/D转换电路2将传感器输出的电信号进行放大、滤波等调理，使之满足A/D转换的要求，由A /D转换电路2将超声波传感器、温度传感器和烟雾传感器输出的模拟信号转换为数字信号。同时，数码管显示电路9将传感器测得的数据实时显示，用户可以根据屋内情况通过按键控制电路5设定测量上下限值。当各个传感器所测结果在设定值范围之内时，系统正常工作，若测量值低于设定的下限值时，蜂鸣器报警电路8报警。为了降低误报率，系统采用多次采集、多次判断的方法。每次数据采集后根据得到的数据对现场情况进行判断，然后综合多次判断结果做出最终的判断。
【主权项】
1.一种便携式简易农用粮食储存安全检测装置，其特征在于，包括单片机最小系统(3)和电源电路(7)，单片机最小系统(3)分别与A/D转换电路(2)、时钟电路(4)、按键控制电路(5)、复位电路(6)、蜂鸣器报警电路(8)和数码管显示电路(9)相连接，A/D转换电路(2)与传感器电路(I)相连接，电源电路(7)分别与传感器电路(1)、A/D转换电路(2)、单片机最小系统(3)、时钟电路(4)、按键控制电路(5)、复位电路(6)、蜂鸣器报警电路(8)和数码管显示电路(9)相连接。2.根据权利要求1所述的便携式简易农用粮食储存安全检测装置，其特征在于，所述的传感器电路(I)包括第一芯片(Ul)、第二芯片(U2)、第三芯片(U3)、器件(RTl)和第四芯片(U4)，第一芯片(Ul)采用烟雾浓度传感器MQ-2，第二芯片(U2)和第三芯片(U3)采用运算放大器0P07，器件(RTl)为温度传感器PtlOO，第四芯片(U4)为超声波测距传感器HC-SR04;第一芯片(Ul)的第I脚与第2脚相连，第一芯片(Ul)的第3脚接电源电路(7)，第一芯片(Ul)的第5脚分别与第一滑动变阻器(VRl)的一端和第一滑动变阻器(VRl)的滑头相连，第一滑动变阻器(VRl)的另一端、第一电阻(Rl)的一端、第二芯片(U2)的第6脚、第二芯片(U2)的第5脚以及第二滑动变阻器(VR2)的一端均与第一芯片(Ul)的第4脚相连，第二滑动变阻器(VR2)的另一端和第二滑动变阻器(VR2)的滑头接地；第一电阻(Rl)的另一端和第二芯片(U2 )的第I脚均接电源电路(7 )，第二芯片(U2)的第2脚接地，第二芯片(U2)的第4脚接A/D转换电路(2); 器件(RTl)的一端分别接第二电阻(R2)的一端和第四电阻(R4)的一端，第二电阻(R2)的另一端和第三电阻(R3 )的一端接电源电路(7 )，第三电阻(R3 )的另一端和第三滑动变阻器(RPl)的一端分别与第五电阻(R5 )的一端相连，第五电阻(R5 )的另一端分别与第一电容(Cl)的一端、第六电阻(R6)的一端和第三芯片(U3)的第3脚相连，第六电阻(R6)的另一端、第一电容(Cl)的另一端、第三滑动变阻器(RPI)的另一端和器件(RTI)的另一端接地;第四电阻(R4)的另一端分别与第四滑动变阻器(RP2)的一端和第三芯片(U3)的第4脚相连，第四滑动变阻器(RP2)的另一端和第三芯片(U3)的第6脚与A/D转换电路(2)相连，第三芯片(U3)的第I脚接+5V电源，第三芯片(U3 )的第2脚接-5V电源； 第四芯片(U4)的第I脚接电源电路(7)，第四芯片(U4)的第2脚和第3脚均接单片机最小系统(3)，第四芯片(U4)的第4脚接地。3.根据权利要求2所述的便携式简易农用粮食储存安全检测装置，其特征在于，所述的A/D转换电路(2)包括第五芯片(U5)，第五芯片(U5)采用通用ADC0804模/数转换器，第五芯片(U5)的第I脚、第2脚和第3脚均接单片机最小系统(3)，第五芯片(U5)的第4脚分别与第二电容(C2 )的一端和第七电阻(R7 )的一端相连接，第七电阻(R7 )的另一端接第五芯片(U5 )的第19脚，第二电容(C2)的另一端和第九电阻(R9)的一端接地，第九电阻(R9)的另一端接第八电阻(R8)的一端，第八电阻(R8)的另一端和第五芯片(U5)的第20脚接+5V电源;第五芯片(U5)的第6脚接第二芯片(U2)的第4脚，第五芯片(U5)的第7脚分别与第三芯片(U3)的第6和和第四滑动变阻器(RP2 )的另一端相连接;第五芯片(U5 )的第1脚接地，第五芯片(U5 )的第11脚、第12脚、第13脚、第14脚、第15脚、第16脚、第17脚和第18脚均与单片机最小系统⑶相连。4.根据权利要求1所述的便携式简易农用粮食储存安全检测装置，其特征在于，所述的时钟电路(4)包括有源晶振(XI)，有源晶振(Xl)的第I脚分别与第四电容(C4)的一端和单片机最小系统(3)相连，有源晶振(Xl)的第2脚分别与第三电容(C3)的一端和单片机最小系统(3)相连，第三电容(C3)的另一端和第四电容(C4)的另一端接地。5.根据权利要求1所述的便携式简易农用粮食储存安全检测装置，其特征在于，所述的数码管显示电路(9)包括第六芯片(U6)，第六芯片(U6)采用八段数码管，第六芯片(U6)的第I脚?第12脚均与单片机最小系统(3)相连。6.根据权利要求1所述的便携式简易农用粮食储存安全检测装置，其特征在于，所述的按键控制电路(5)包括第一按键开关(SI)、第二按键开关(S2)和第三按键开关(S3)，第一按键开关(SI)的一端分别与第十电阻(RlO)的一端和单片机最小系统(3)相连，第二按键开关(S2)的一端分别与第^ 电阻(Rl I)的一端和单片机最小系统(3)相连，第三按键开关(S3)的一端分别与第十二电阻(R12)的一端和单片机最小系统(3)相连，第十电阻(RlO)的另一端、第十一电阻(Rll)的另一端和第十二电阻(R12)的另一端均与电源电路(7)相连，第一按键开关(SI)的另一端、第二按键开关(S2)的另一端和第三按键开关(S3)的另一端均接地。7.根据权利要求2?6任一所述的便携式简易农用粮食储存安全检测装置，其特征在于，所述的单片机最小系统(3)由单片机芯片、数模转化电路和时钟电路构成;单片机芯片采用STC89C52RC单片机，该单片机芯片为第七芯片(U7)，第七芯片(U7)的第I脚接第六芯片(U6)的第11脚，第七芯片(U7)的第2脚接第六芯片(U6)的第7脚，第七芯片(U7)的第3脚接第六芯片(U6)的第4脚，第七芯片(U7)的第4脚接第六芯片(U6)的第2脚，第七芯片(U7)的第5脚接第六芯片(U6)的第I脚，第七芯片(U7)的第6脚接第六芯片(U6)的第10脚，第七芯片(U7)的第7脚和接第六芯片(U6)的第5脚，第七芯片(U7)的第8脚接第六芯片(U6)的第3脚；第七芯片(U7)的第9脚与复位电路(6)相连，第七芯片(U7)第25脚与蜂鸣器报警电路(8)相连，第七芯片(U7)的第16脚接第五芯片(U5)第2脚，第七芯片(U7)的第17脚接第五芯片(U5)的第3脚，第七芯片(U7)的第19脚分别与有源晶振(Xl)的第2脚和第三电容(C3)的一端相连接，第七芯片(U7 )的第18脚分别与有源晶振(Xl)的第I脚和第四电容(C4 )的一端相连接，第七芯片(U7)的第20脚接地;第七芯片(U7)的第21脚、第22脚、第23脚和第24脚分别与第六芯片(U6)的第12脚、第9脚、第8脚和第6脚相连;第七芯片(U7)的第25脚接第一按键开关(SI)的一端和第十电阻(RlO)的一端，第七芯片(U7)的第26脚接第二按键开关(S2)的一端和第i^一电阻(Rll)的一端，第七芯片(U7)的第27脚接第三按键开关(S3)的一端和第十二电阻(R12)的一端;第七芯片(U7)的第28脚与第五芯片(U5)的第I脚相连;第七芯片(U7)的第39脚、第38脚、第37脚、第36脚、第35脚、第34脚、第33脚和第32脚分别与第五芯片(U5)的第18脚、第17脚、第16脚、第15脚、第14脚、第13脚、第12脚和第11脚相连;第七芯片(U7 )的第40脚与电源电路(7)相连。
【文档编号】G05B19/048GK205540173SQ201620265513
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】宋海声, 魏煜秦, 苏丽, 朱小娜, 滕喜龙, 周义洋, 朱长驹
【申请人】西北师范大学