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第卷第期华北航天工业学院学报
13 2 Vol 13 No 2
2003 年 6 月 Journal of North China Institute of Astronautic Engineering J un 2003
PIC 单片机在粮食水分子测量仪中的应用
张爱平
(华北航天工业学院电子工程系, 河北廊坊 065000)
摘要: 基于 PIC 单片机控制的粮食水分子测量仪的基本组成原理, 分析湿度、温度传感器检测特性及温度补
偿方法, 借助虚拟曲线拟合仪对传感器输出数据进行曲线拟合, 应用软件编程实现非线性校正。叙述 PIC 单片
机在实际应用中特点及 C 语言编程要点, 并给出系统软件流程图。
关键词: 传感器; 非线性校正; 曲线拟合; SPI 接口; 串行移位寄存器
中图分类号: TP212 文献标识码: A 文章编号: 1009 - 2145(2003) 02 - 0008 - 04
1 引言样水分子含量, 其阻值也不相同, 粮食日常含水量
粮食水分子测量仪是用于测量粮粒中含水量的一般为 10 %~30 %。基于不同含水量的粮食, 其
智能仪器。目前国内生产的同类仪器均为模拟指针导电特性不同的原理, 仪器采用专用探杆式湿度传
式仪表, 存在主要问题是: ①显示品种少; ②传感感器(其实质是一电阻器) 。探杆插入粮堆后, 将
器非线性校正困难, 只能通过表头刻度的非线进行粮粒湿度(含水量) 转换为电阻阻值, 直流激励电
补偿, 测量精度低; ③无法进行温度系数的修正。源加至传感器电路, 经分压后放大输出, 完成湿度
基于 PIC 单片机开发的粮食水分子测量仪很好的到电压的转换, 再经单片机采样变换, 实现水分子
解决了以上问题, 不但可应用于各种粮食的测量, 含量的测定, 硬件电路如图 1 所示。传感器激励电
且可对水分子含量自动进行温度系数修正, 以数字路分为两部分, 当被测粮食水分子含量高时, 采用
形式显示结果, 读数直观清晰, 操作简便。 5V 电压激励, 而当水分子含量低时, 由于传感器
2 湿度传感器与测量电路电阻值高, 为将农作物击穿, 需采用 500V 高压激
粮粒中含有游离水、结合水, 其导电特性与粮励。高压产生电路在单片机控制下, 启动高频自激
食含水量成正比。在粮食干燥时, 粮食导电电阻值振荡器工作, 将直流能量转换为交流能量, 再经高
高达数百 MΩ, 而粮食湿润时, 其导电电阻仅为数频变压器和倍压整流滤波电路输出 500V 直流高
百Ω, 其电阻复盖率高达 106 。粮食品种不同, 同压, 加至传感器电路。
图 1 水分子传感器与硬件电路框图
3 温度检测温度的函数。当粮食温度升高时, 其导电性能增
粮食的导电特性不仅与水分子含量有关, 且是强, 电阻值减小; 反之, 当粮温下降时, 导电性减
小, 电阻值增大, 因此, 在测量水分子含量的同时
必须对温度进行检测, 以便对温度影响进行实时修
收稿日期: 2003 - 03 - 27
正。修正经验公式为:
作者简介: 张爱平(1949 - ) 女, 河北涉县人, 副教授, 主要
从事智能仪表和虚拟仪器系统教学与研发。测量结果= 水分