CN103487091B - 烤烟多参数实时监测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烤烟多参数实时监测仪。现有烟叶烘烤监测仪器的功能较为单一，所测参数不够丰富。本发明在烤房环境温湿度、烟叶表面温度测量的基础上，增加了叶间隙风速和风压测量的功能。本发明中叶面温度、叶间隙风速和叶间隙风压传感器的输出端与信号调理模块的输入端连接，信号调理模块输出端与A/D转换模块的输入端相连，信号处理后送至单片机；环境温湿度传感器的输出信号直接接入到单片机处理模块；液晶显示模块、按键模块、通信模块、时钟模块、存储模块都直接与单片机处理模块相连；电源模块为主机部分供电。本发明在能够实现烤房环境温湿度、叶面温度、叶间隙风速和风压多参数实时监测的同时，还具有高精度和便携等优点。

Description

烤烟多参数实时监测仪

技术领域

本发明涉及烟叶烘烤领域和传感测控领域，特别是涉及一种烤烟多参数实时监测仪。

背景技术

一直以来，烟叶烘烤质量始终是影响烟农收入最关键和最直接的因素。在传感测控技术兴起之前，对于烟叶烘烤进程的把握完全是依据烤烟人员个人的经验。伴随着烟草科技的发展，我国从事烟草研究的学者们也不断将国外优秀的烟叶烘烤技术和经验吸收引进，并且在国内提出了“三段式”烤烟和密集烤烟等理论，而用干湿球监测烤烟房中环境温湿度的方法也成为了被使用最多的技术手段。但随着研究的深入，叶面温度、叶间隙风速和叶间隙风压等因素被认为能够更直观和全面的体现烟叶烘烤的质量，单纯的环境温湿度监控的方法已经不能满足人们对烤烟过程控制的需求。

发明内容

本发明的目的在于突破烤房环境温湿度测量在烤烟监测过程中的局限性，将烤烟监测仪升级为可以对烤房环境温湿度、叶面温度、叶间隙风速和叶间隙风压同时测量的烤烟多参数实时监测仪，为烟叶烘烤的过程控制和研究提供积极地帮助以及有效的技术手段。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

烤烟多参数实时监测仪，包括环境温湿度传感器、叶面温度传感器、叶间隙风速传感器、叶间隙风压传感器、信号调理模块、A/D转换模块、电源模块、按键模块、通信模块、时钟模块、液晶显示模块、存储模块和单片机处理模块。

叶面温度传感器、叶间隙风速传感器、叶间隙风压传感器的输出端与信号调理模块的输入端连接，信号调理模块输出端与A/D转换模块的输入端相连，信号处理后送至单片机处理模块；环境温湿度传感器的输出信号直接接入到单片机处理模块；液晶显示模块、按键模块、通信模块、时钟模块、存储模块都直接与单片机处理模块相连。

所述的电源模块包括12V电源模块、3.3V电源模块和-12V电源模块。

12V电源模块包括接插口J1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电感L1、二极管D1、二极管D2、可调电阻W1、电阻R1、电压转换芯片U1；电压转换芯片U1的1脚与电容C1的一端相连，电容C1的另一端与二极管D1的阳极、二极管D2的阴极、电感L1的一端相连，二极管D2的阳极接地，电感L1的另一端接电容C4的正极、电容C5的正极、电容C6的一端，电容C4的负极、电容C5的负极、电容C6的另一端接地；电压转换芯片U1的4脚与可调电阻W1的可调端、电阻R1的一端相连，可调电阻W1的一端接地，另一端悬空，电阻R1的另一端接电感L1的另一端；电压转换芯片U1的6脚接地；电压转换芯片U1的7脚与接插口J1的1脚、电容C2的一端、电容C3的正极、二极管D1的阴极相连，电容C2的另一端、电容C3的负极接地；所述电压转换芯片U1的型号为TPS5410。

3.3V电源模块包括电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电感L2、二极管D3、二极管D4、可调电阻W2、电阻R2、电压转换芯片U2；电压转换芯片U2的1脚与电容C9的一端相连，电容C9的另一端与二极管D3的阳极、二极管D4的阴极、电感L2的一端相连，二极管D4的阳极接地，电感L2的另一端接电容C10的正极、电容C11的正极、电容C12的一端，电容C10的负极、电容C11的负极、电容C12的另一端接地；电压转换芯片U2的4脚与可调电阻W2的可调端、电阻R2的一端相连，可调电阻W2的一端接地，另一端悬空，电阻R2的另一端接电感L2的另一端；电压转换芯片U2的6脚接地；电压转换芯片U2的7脚与接插口J1的1脚、电容C7的一端、电容C8的正极、二极管D3的阴极相连，电容C7的另一端、电容C8的负极接地；所述电压转换芯片U2的型号为TPS5410。

-12V电源模块包括电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电压转换芯片U3；电压转换芯片U3的2脚接电容C13的正极，电容C13的负极接电压转换芯片U3的4脚；电压转换芯片U3的3脚接地；电压转换芯片U3的5脚接电容C14的负极、电容C15的一端，电容C14的正极、电容C15的另一端接地；电压转换芯片U3的8脚与电容C16的一端、12V电源相连，电容C16的另一端接地；所述电压转换芯片U3的型号为ICL7662。

所述的信号调理模块包括叶面温度信号调理模块、叶间隙风速信号调理模块、叶间隙风压信号调理模块。

叶面温度信号调理模块包括接插口J2、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、可调电阻W3、可调电阻W4、可调电阻W5、电阻R3、电阻R4、三极管Q1、三极管Q2、二极管D5、T/I转换芯片U4、I/U转换芯片U5；T/I转换芯片U4的1脚接电阻R3的一端、可调电阻W3的一端，电阻R3的另一端接三极管Q1的基极、接插座J2的1脚，可调电阻W3的可调端接可调电阻W5的可调端、T/I转换芯片U4的12脚，另一端悬空；T/I转换芯片U4的3脚接可调电阻W4的可调端，可调电阻W4的一端接T/I转换芯片U4的4脚，另一端悬空；T/I转换芯片U4的6脚接电阻R4的一端、电容C17的一端，电阻R4的另一端接电容C17的另一端、三极管Q1的发射极、接插座J2的3脚；T/I转换芯片U4的7脚接电容C18的一端、I/U转换芯片U5的3脚，电容C18的另一端接T/I转换芯片U4的10脚、三极管Q2的集电极、二极管D5的阴极，三极管Q2的基极接T/I转换芯片U4的9脚，三极管Q2的发射极接T/I转换芯片U4的8脚，二极管D5的阳极接电容C19的一端、12V电源，电容C19的另一端接地；I/U转换芯片U5的2脚接地；I/U转换芯片U5的4脚接电容C20的一端、-12V电源，电容C20的另一端接地、I/U转换芯片U5的5脚；I/U转换芯片U5的10脚、11脚、12脚相连；I/U转换芯片U5的13脚接地；I/U转换芯片U5的14脚、15脚相连；I/U转换芯片U5的16脚接电容C21的一端、12V电源，电容C21的另一端接地；所述T/I转换芯片U4的型号为XTR105，I/U转换芯片U5的型号为RCV420；所述的接插座J2的1脚、2脚、3脚外接叶面温度传感器，叶面温度传感器选用PT100。

叶间隙风速信号调理模块包括接插口J3、电容C22、电容C23、I/U转换芯片U6；I/U转换芯片U6的2脚接地；I/U转换芯片U6的3脚接接插口J3的2脚，接插口J3的1脚接24V电源，3脚接地；I/U转换芯片U6的4脚接电容C22的一端、-12V电源，电容C22的另一端接地、I/U转换芯片U6的5脚；I/U转换芯片U6的10脚、11脚、12脚相连；I/U转换芯片U6的13脚接地；I/U转换芯片U6的14脚、15脚相连；I/U转换芯片U6的16脚接电容C23的一端、12V电源，电容C23的另一端接地；所述I/U转换芯片U6的型号为RCV420；所述的接插口J3的1脚、2脚外接叶间隙风速传感器，叶间隙风速传感器选用WD4120。

叶间隙风压信号调理模块包括接插口J4、电容C24、电容C25、I/U转换芯片U7；I/U转换芯片U7的2脚接地；I/U转换芯片U7的3脚接接插口J4的2脚，接插口J4的1脚接24V电源；I/U转换芯片U7的4脚接电容C24的一端、-12V电源，电容C24的另一端接地、I/U转换芯片U7的5脚；I/U转换芯片U7的10脚、11脚、12脚相连；I/U转换芯片U7的13脚接地；I/U转换芯片U7的14脚、15脚相连；I/U转换芯片U7的16脚接电容C25的一端、12V电源，电容C25的另一端接地；所述I/U转换芯片U7的型号为RCV420；所述的接插口J4的1脚、2脚外接叶间隙风压传感器，叶间隙风压传感器选用ND-8。

所述的A/D转换模块包括电容C27、电容C28、电容C29、电容C30、电容C31、电容C32、电容C33、电阻R7、电阻R8、电阻R9、A/D转换芯片U8；A/D转换芯片U8的4脚接电容C27的一端、I/U转换芯片U5的15脚，电容C27的另一端接地；A/D转换芯片U8的5脚接电容C28的一端、I/U转换芯片U6的15脚，电容C28的另一端接地；A/D转换芯片U8的6脚接电容C29的一端、I/U转换芯片U7的15脚，电容C29的另一端接地；A/D转换芯片U8的9脚、24脚相连，A/D转换芯片U8的24脚与电容C30的一端、电容C31的一端、3.3V电源相连，电容C30的另一端与电容C31的另一端、地线、A/D转换芯片U8的25脚相连；A/D转换芯片U8的10脚、15脚、16脚、18脚接地；A/D转换芯片U8的20脚接电阻R7的一端、单片机处理模块U14的30脚，电阻R7的另一端接3.3V电源；A/D转换芯片U8的21脚接电阻R8的一端、单片机处理模块U14的29脚，电阻R8的另一端接3.3V电源；A/D转换芯片U8的22脚接电阻R9的一端、单片机处理模块U14的28脚，电阻R9的另一端接3.3V电源；A/D转换芯片U8的23脚接单片机处理模块U14的25脚；A/D转换芯片U8的26脚、27脚与电容C33的一端相连，电容C33的另一端接地；A/D转换芯片U8的28脚与电容C32的一端相连，电容C32的另一端接地；所述A/D转换芯片U8的型号为ADS7871。

所述的通信模块包括电容C34、电容C35、电容C36、电容C37、电容C38、接插口J6、通信芯片U9；通信芯片U9的1脚接电容C34的一端，电容C34的另一端接通信芯片U9的3脚；通信芯片U9的2脚接电容C35的一端，电容C35的另一端接地；通信芯片U9的4脚接电容C36的一端，电容C36的另一端接通信芯片U9的5脚；通信芯片U9的6脚接电容C37的一端，电容C37的另一端接地；通信芯片U9的11脚、12脚分别接单片机处理模块U14的24脚、35脚；通信芯片U9的13脚、14脚分别接接插口J6的2脚、1脚，接插口J6的3脚接地；通信芯片U9的15脚接地；通信芯片U9的16脚接电容C38的一端、3.3V电源，电容C38的另一端接地；所述通信芯片U9的型号为MAX3232。

所述的时钟模块包括电容C39、晶振Y1、电阻R10、电阻R11、电阻R12、纽扣电池BT1、时钟芯片U10；时钟芯片U10的1脚接电容C39的一端、3.3V电源，电容C39的另一端接地；时钟芯片U10的2脚接晶振Y1的一端，晶振Y1的另一端接时钟芯片U10的3脚；时钟芯片U10的4脚接地；时钟芯片U10的5脚接单片机处理模块U14的50脚、电阻R10的一端，电阻R10的另一端接3.3V电源；时钟芯片U10的6脚接单片机处理模块U14的51脚、电阻R11的一端，电阻R11的另一端接3.3V电源；时钟芯片U10的7脚接单片机处理模块U14的59脚、电阻R12的一端，电阻R12的另一端接3.3V电源；时钟芯片U10的8脚接纽扣电池BT1的正极，纽扣电池BT1的负极接地；所述时钟芯片U10的型号为DS1302。

所述的存储模块包括电容C40、电阻R13、电阻R14、存储芯片U11；存储芯片U11的1脚、2脚、3脚、4脚接地；存储芯片U11的5脚接单片机处理模块U14的33脚、电阻R13的一端，电阻R13的另一端接3.3V电源；存储芯片U11的6脚接单片机处理模块U14的32脚、电阻R14的一端，电阻R14的另一端接3.3V电源；存储芯片U11的7脚接单片机处理模块U14的31脚；存储芯片U11的8脚接电容C40的一端、3.3V电源，电容C40的另一端接地；所述存储芯片的型号为24LC515。

所述的按键模块包括电容C41、电容C42、电容C43、电容C44、电容C45、排阻U12、按键J7；按键J7的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚分别接电容C41、电容C42、电容C43、电容C44、电容C45的一端和排阻U12的2脚、3脚、4脚、5脚、6脚和单片机处理模块U14的2脚、3脚、4脚、5脚、6脚，按键J7的6脚、电容C41的2另一端、电容C42的另一端、电容C43的另一端、电容C44的另一端、电容C45的另一端接地，排阻U12的1脚接3.3V电源。

所述的液晶显示模块包括可调电阻W6、接插口U13；接插口U13的1脚接可调电阻W6的一端、地线；接插口U13的2脚、8脚、21脚接3.3V电源；接插口U13的3脚接可调电阻W6的可调端，可调电阻W6的另一端接接插口U13的20脚；接插口U13的22脚接地；接插口U13的4脚、5脚、6脚、7脚、9脚、10脚、12脚、13脚、14脚、15脚、16脚、17脚、18脚、19脚分别接单片机处理模块U14的49脚、48脚、47脚、46脚、45脚、44脚、43脚、42脚、41脚、40脚、39脚、38脚、37脚、36脚。

所述的单片机处理模块包括电容C26、电容C46、电容C47、电容C48、电容C49、电阻R5、电阻R6、晶振Y2、晶振Y3、接插口J5、单片机U14；单片机U14的1脚接电容C46的一端、3.3V电源，电容C46的另一端接地；单片机U14的8脚接晶振Y2的一端，晶振Y2的另一端接单片机U14的9脚；单片机U14的13脚、14脚分别接接插口J5的1脚、4脚和电阻R5的一端、电阻R6的一端，电阻R5的另一端、电阻R6的另一端接3.3V电源，接插口J5的2脚接电容C26的一端、3.3V电源，电容C26的另一端、接插口J5的3脚接地；单片机U14的52脚接晶振Y3的一端、电容C47的一端，电容C47的另一端接地；单片机U14的53脚接晶振Y3的另一端、电容C48的一端，电容C48的另一端接地；单片机U14的62脚、63脚接地；单片机U14的64脚接电容C49的一端、3.3V电源，电容C49的另一端接地；所述单片机U14的型号为MSP430F149；所述的接插口J5的1脚、2脚、3脚、4脚外接环境温湿度传感器，环境温湿度传感器选用SHT15。

本发明具有的有益效果：能实时监测环境温湿度、叶面温度、叶间隙风速、叶间隙风压多个参数，对烟叶烘烤的研究与过程控制带来帮助。

附图说明

图1是本发明电路结构示意图；

图2是12V电源模块电路图；

图3是3.3V电源模块电路图；

图4是-12V电源模块电路图；

图5是叶面温度信号调理模块电路图；

图6是叶间隙风速信号调理模块电路图；

图7是叶间隙风压信号调理模块电路图；

图8是A/D转换模块电路图；

图9是通信模块电路图；

图10是时钟模块电路图；

图11是存储模块电路图；

图12是按键模块电路图；

图13是液晶显示模块电路图；

图14是单片机处理模块电路图；

图15是烤烟多参数实时监测仪测量过程流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步描述。

本发明利用环境温湿度传感器SHT15对烤房环境温湿度进行监测，利用PT100叶面温度传感器测量烟叶表面温度，利用WD4120叶间隙风速传感器测量叶间隙风速，利用ND-8叶间隙风压传感器测量叶间隙风压。将所采集的信号通过以单片机处理模块为核心的测控电路进行转换和处理，从而实现对烤房环境温湿度、叶面温度、叶间隙风速和叶间隙风压的精确测量、显示、存储、通信等功能。

如图1所示，烤烟多参数实时监测仪包括环境温湿度传感器、叶面温度传感器、叶间隙风速传感器、叶间隙风压传感器、信号调理模块、A/D转换模块、电源模块、按键模块、通信模块、时钟模块、液晶显示模块、存储模块和单片机处理模块。单片机处理模块分别与A/D转换模块、环境温湿度传感器、显示模块、存储模块、通信模块、电源模块、时钟模块、按键模块连接；叶面温度传感器、叶间隙风速传感器、叶间隙风压传感器的输出信号经信号调理模块处理后输入到A/D转换模块；环境温湿度传感器的输出信号直接输入到单片机处理模块；显示模块和按键模块实现人机交互；测量数据经单片机处理模块处理后输入到存储模块存储；时钟模块实现定时和计时功能；电源模块向系统供电。

所述的电源模块包括12V电源模块、3.3V电源模块和-12V电源模块。

如图2所示，12V电源模块包括接插口J1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电感L1、二极管D1、二极管D2、可调电阻W1、电阻R1、电压转换芯片U1；电压转换芯片U1的1脚与电容C1的一端相连，电容C1的另一端与二极管D1的阳极、二极管D2的阴极、电感L1的一端相连，二极管D2的阳极接地，电感L1的另一端接电容C4的正极、电容C5的正极、电容C6的一端，电容C4的负极、电容C5的负极、电容C6的另一端接地；电压转换芯片U1的4脚与可调电阻W1的可调端、电阻R1的一端相连，可调电阻W1的一端接地，另一端悬空，电阻R1的另一端接电感L1的另一端；电压转换芯片U1的6脚接地；电压转换芯片U1的7脚与接插口J1的1脚、电容C2的一端、电容C3的正极、二极管D1的阴极相连，电容C2的另一端、电容C3的负极接地；所述电压转换芯片U1的型号为TPS5410。

如图3所示，3.3V电源模块包括电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电感L2、二极管D3、二极管D4、可调电阻W2、电阻R2、电压转换芯片U2；电压转换芯片U2的1脚与电容C9的一端相连，电容C9的另一端与二极管D3的阳极、二极管D4的阴极、电感L2的一端相连，二极管D4的阳极接地，电感L2的另一端接电容C10的正极、电容C11的正极、电容C12的一端，电容C10的负极、电容C11的负极、电容C12的另一端接地；电压转换芯片U2的4脚与可调电阻W2的可调端、电阻R2的一端相连，可调电阻W2的一端接地，另一端悬空，电阻R2的另一端接电感L2的另一端；电压转换芯片U2的6脚接地；电压转换芯片U2的7脚与接插口J1的1脚、电容C7的一端、电容C8的正极、二极管D3的阴极相连，电容C7的另一端、电容C8的负极接地；所述电压转换芯片U2的型号为TPS5410。

如图4所示，-12V电源模块包括电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电压转换芯片U3；电压转换芯片U3的2脚接电容C13的正极，电容C13的负极接电压转换芯片U3的4脚；电压转换芯片U3的3脚接地；电压转换芯片U3的5脚接电容C14的负极、电容C15的一端，电容C14的正极、电容C15的另一端接地；电压转换芯片U3的8脚与电容C16的一端、12V电源相连，电容C16的另一端接地；所述电压转换芯片U3的型号为ICL7662。

所述的信号调理模块包括叶面温度信号调理模块、叶间隙风速信号调理模块、叶间隙风压信号调理模块。

如图5所示，叶面温度信号调理模块包括接插口J2、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、可调电阻W3、可调电阻W4、可调电阻W5、电阻R3、电阻R4、三极管Q1、三极管Q2、二极管D5、T/I转换芯片U4、I/U转换芯片U5；T/I转换芯片U4的1脚接电阻R3的一端、可调电阻W3的一端，电阻R3的另一端接三极管Q1的基极、接插座J2的1脚，可调电阻W3的可调端接可调电阻W5的可调端、T/I转换芯片U4的12脚，另一端悬空；T/I转换芯片U4的3脚接可调电阻W4的可调端，可调电阻W4的一端接T/I转换芯片U4的4脚，另一端悬空；T/I转换芯片U4的6脚接电阻R4的一端、电容C17的一端，电阻R4的另一端接电容C17的另一端、三极管Q1的发射极、接插座J2的3脚；T/I转换芯片U4的7脚接电容C18的一端、I/U转换芯片U5的3脚，电容C18的另一端接T/I转换芯片U4的10脚、三极管Q2的集电极、二极管D5的阴极，三极管Q2的基极接T/I转换芯片U4的9脚，三极管Q2的发射极接T/I转换芯片U4的8脚，二极管D5的阳极接电容C19的一端、12V电源，电容C19的另一端接地；I/U转换芯片U5的2脚接地；I/U转换芯片U5的4脚接电容C20的一端、-12V电源，电容C20的另一端接地、I/U转换芯片U5的5脚；I/U转换芯片U5的10脚、11脚、12脚相连；I/U转换芯片U5的13脚接地；I/U转换芯片U5的14脚、15脚相连；I/U转换芯片U5的16脚接电容C21的一端、12V电源，电容C21的另一端接地；所述T/I转换芯片U4的型号为XTR105，I/U转换芯片U5的型号为RCV420；所述的接插座J2的1脚、2脚、3脚外接叶面温度传感器，叶面温度传感器选用PT100。

如图6所示，叶间隙风速信号调理模块包括接插口J3、电容C22、电容C23、I/U转换芯片U6；I/U转换芯片U6的2脚接地；I/U转换芯片U6的3脚接接插口J3的2脚，接插口J3的1脚接24V电源，3脚接地；I/U转换芯片U6的4脚接电容C22的一端、-12V电源，电容C22的另一端接地、I/U转换芯片U6的5脚；I/U转换芯片U6的10脚、11脚、12脚相连；I/U转换芯片U6的13脚接地；I/U转换芯片U6的14脚、15脚相连；I/U转换芯片U6的16脚接电容C23的一端、12V电源，电容C23的另一端接地；所述I/U转换芯片U6的型号为RCV420；所述的接插口J3的1脚、2脚外接叶间隙风速传感器，叶间隙风速传感器选用WD4120。

如图7所示，叶间隙风压信号调理模块包括接插口J4、电容C24、电容C25、I/U转换芯片U7；I/U转换芯片U7的2脚接地；I/U转换芯片U7的3脚接接插口J4的2脚，接插口J4的1脚接24V电源；I/U转换芯片U7的4脚接电容C24的一端、-12V电源，电容C24的另一端接地、I/U转换芯片U7的5脚；I/U转换芯片U7的10脚、11脚、12脚相连；I/U转换芯片U7的13脚接地；I/U转换芯片U7的14脚、15脚相连；I/U转换芯片U7的16脚接电容C25的一端、12V电源，电容C25的另一端接地；所述I/U转换芯片U7的型号为RCV420；所述的接插口J4的1脚、2脚外接叶间隙风压传感器，叶间隙风压传感器选用ND-8。

如图8所示，A/D转换模块包括电容C27、电容C28、电容C29、电容C30、电容C31、电容C32、电容C33、电阻R7、电阻R8、电阻R9、A/D转换芯片U8；A/D转换芯片U8的4脚接电容C27的一端、I/U转换芯片U5的15脚，电容C27的另一端接地；A/D转换芯片U8的5脚接电容C28的一端、I/U转换芯片U6的15脚，电容C28的另一端接地；A/D转换芯片U8的6脚接电容C29的一端、I/U转换芯片U7的15脚，电容C29的另一端接地；A/D转换芯片U8的9脚、24脚相连，A/D转换芯片U8的24脚与电容C30的一端、电容C31的一端、3.3V电源相连，电容C30的另一端与电容C31的另一端、地线、A/D转换芯片U8的25脚相连；A/D转换芯片U8的10脚、15脚、16脚、18脚接地；A/D转换芯片U8的20脚接电阻R7的一端、单片机处理模块U14的30脚，电阻R7的另一端接3.3V电源；A/D转换芯片U8的21脚接电阻R8的一端、单片机处理模块U14的29脚，电阻R8的另一端接3.3V电源；A/D转换芯片U8的22脚接电阻R9的一端、单片机处理模块U14的28脚，电阻R9的另一端接3.3V电源；A/D转换芯片U8的23脚接单片机处理模块U14的25脚；A/D转换芯片U8的26脚、27脚与电容C33的一端相连，电容C33的另一端接地；A/D转换芯片U8的28脚与电容C32的一端相连，电容C32的另一端接地；所述A/D转换芯片U8的型号为ADS7871。

如图9所示，通信模块包括电容C34、电容C35、电容C36、电容C37、电容C38、接插口J6、通信芯片U9；通信芯片U9的1脚接电容C34的一端，电容C34的另一端接通信芯片U9的3脚；通信芯片U9的2脚接电容C35的一端，电容C35的另一端接地；通信芯片U9的4脚接电容C36的一端，电容C36的另一端接通信芯片U9的5脚；通信芯片U9的6脚接电容C37的一端，电容C37的另一端接地；通信芯片U9的11脚、12脚分别接单片机处理模块U14的24脚、35脚；通信芯片U9的13脚、14脚分别接接插口J6的2脚、1脚，接插口J6的3脚接地；通信芯片U9的15脚接地；通信芯片U9的16脚接电容C38的一端、3.3V电源，电容C38的另一端接地；所述通信芯片U9的型号为MAX3232。

如图10所示，时钟模块包括电容C39、晶振Y1、电阻R10、电阻R11、电阻R12、纽扣电池BT1、时钟芯片U10；时钟芯片U10的1脚接电容C39的一端、3.3V电源，电容C39的另一端接地；时钟芯片U10的2脚接晶振Y1的一端，晶振Y1的另一端接时钟芯片U10的3脚；时钟芯片U10的4脚接地；时钟芯片U10的5脚接单片机处理模块U14的50脚、电阻R10的一端，电阻R10的另一端接3.3V电源；时钟芯片U10的6脚接单片机处理模块U14的51脚、电阻R11的一端，电阻R11的另一端接3.3V电源；时钟芯片U10的7脚接单片机处理模块U14的59脚、电阻R12的一端，电阻R12的另一端接3.3V电源；时钟芯片U10的8脚接纽扣电池BT1的正极，纽扣电池BT1的负极接地；所述时钟芯片U10的型号为DS1302。

如图11所示，存储模块包括电容C40、电阻R13、电阻R14、存储芯片U11；存储芯片U11的1脚、2脚、3脚、4脚接地；存储芯片U11的5脚接单片机处理模块U14的33脚、电阻R13的一端，电阻R13的另一端接3.3V电源；存储芯片U11的6脚接单片机处理模块U14的32脚、电阻R14的一端，电阻R14的另一端接3.3V电源；存储芯片U11的7脚接单片机处理模块U14的31脚；存储芯片U11的8脚接电容C40的一端、3.3V电源，电容C40的另一端接地；所述存储芯片的型号为24LC515。

如图12所示，按键模块包括电容C41、电容C42、电容C43、电容C44、电容C45、排阻U12、按键J7；按键J7的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚分别接电容C41、电容C42、电容C43、电容C44、电容C45的一端和排阻U12的2脚、3脚、4脚、5脚、6脚和单片机处理模块U14的2脚、3脚、4脚、5脚、6脚，按键J7的6脚、电容C41的2另一端、电容C42的另一端、电容C43的另一端、电容C44的另一端、电容C45的另一端接地，排阻U12的1脚接3.3V电源。

如图13所示，液晶显示模块包括可调电阻W6、接插口U13；接插口U13的1脚接可调电阻W6的一端、地线；接插口U13的2脚、8脚、21脚接3.3V电源；接插口U13的3脚接可调电阻W6的可调端，可调电阻W6的另一端接接插口U13的20脚；接插口U13的22脚接地；接插口U13的4脚、5脚、6脚、7脚、9脚、10脚、12脚、13脚、14脚、15脚、16脚、17脚、18脚、19脚分别接单片机处理模块U14的49脚、48脚、47脚、46脚、45脚、44脚、43脚、42脚、41脚、40脚、39脚、38脚、37脚、36脚。

如图14所示，单片机处理模块包括电容C26、电容C46、电容C47、电容C48、电容C49、电阻R5、电阻R6、晶振Y2、晶振Y3、接插口J5、单片机U14；单片机U14的1脚接电容C46的一端、3.3V电源，电容C46的另一端接地；单片机U14的8脚接晶振Y2的一端，晶振Y2的另一端接单片机U14的9脚；单片机U14的13脚、14脚分别接接插口J5的1脚、4脚和电阻R5的一端、电阻R6的一端，电阻R5的另一端、电阻R6的另一端接3.3V电源，接插口J5的2脚接电容C26的一端、3.3V电源，电容C26的另一端、接插口J5的3脚接地；单片机U14的52脚接晶振Y3的一端、电容C47的一端，电容C47的另一端接地；单片机U14的53脚接晶振Y3的另一端、电容C48的一端，电容C48的另一端接地；单片机U14的62脚、63脚接地；单片机U14的64脚接电容C49的一端、3.3V电源，电容C49的另一端接地；所述单片机U14的型号为MSP430F149；所述的接插口J5的1脚、2脚、3脚、4脚外接环境温湿度传感器，环境温湿度传感器选用SHT15。

如图15所示，烤烟多参数实时监测仪的工作过程：本仪器通过外接电源供电，将环境温湿度传感器SHT15置于烤房内，将PT100叶面温度传感器通过夹具与烤烟叶片接触，将WD4120叶间隙风速传感器的测头通过夹具固定在叶间隙内，将ND-8叶间隙风压传感器的引压管通过夹具固定在叶间隙内，闭合电源开关后，开始测量。外部提供的24V电源通过电源模块转换为3.3V、12V和-12V三种电源，分别满足不同模块的供电。外部电源为叶间隙风速传感器和叶间隙风压传感器供电，12V电源、-12V电源为信号调理模块供电，3.3V电源为环境温湿度传感器、单片机处理模块、A/D转换模块、液晶显示模块、通信模块、存储模块、时钟模块和按键模块供电。仪器上电后，首先进行初始化，并在液晶屏上显示操作界面，即可通过按键进行操作，选择参数测量功能、数据通信功能、修改时间功能、历史数据查看功能。选择参数测量功能，则所测叶温数据、风速数据、风压数据、环境温湿度数据均会在液晶屏上显示，并且所测数据会按设置时间间隔，定时被存储模块存储起来，不需要继续操作可按返回键回到主界面；选择数据通信功能，则烤烟多参数实时监测仪能与上位机进行通信并交互信息，信息传输完毕后同样可通过按返回键回主界面；选择修改时间功能，可通过按键来调整时间，按返回键返回主界面；选择历史数据查看功能，液晶屏上显示储存在存储模块中的所有数据，当历史数据不再需要或内部存储块存满时，可以选择删除历史数据功能，通过返回键返回主界面。

烤烟多参数实时监测仪技术指标如下：

(1)环境温度：量程(0~100)℃

最大误差±0.3℃

(2)环境湿度：量程(0~100%)RH

最大误差±2.0%RH

(3)叶面温度：量程(0~100)℃

最大误差±0.1℃

(4)叶间隙风速：量程(0~1)m/s

最大误差±0.05m/s

(5)叶间隙风压：量程(0~500)Pa

最大误差±1Pa。

Claims (1)

1.烤烟多参数实时监测仪，包括环境温湿度传感器、叶面温度传感器、叶间隙风速传感器、叶间隙风压传感器、信号调理模块、A/D转换模块、电源模块、按键模块、通信模块、时钟模块、液晶显示模块、存储模块和单片机处理模块，其特征在于：

叶面温度传感器、叶间隙风速传感器、叶间隙风压传感器的输出端与信号调理模块的输入端连接，信号调理模块输出端与A/D转换模块的输入端相连，信号处理后送至单片机处理模块；环境温湿度传感器的输出信号直接接入到单片机处理模块；液晶显示模块、按键模块、通信模块、时钟模块、存储模块都直接与单片机处理模块相连；

所述的电源模块包括12V电源模块、3.3V电源模块和-12V电源模块；

12V电源模块包括接插口J1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电感L1、二极管D1、二极管D2、可调电阻W1、电阻R1、电压转换芯片U1；电压转换芯片U1的1脚与电容C1的一端相连，电容C1的另一端与二极管D1的阳极、二极管D2的阴极、电感L1的一端相连，二极管D2的阳极接地，电感L1的另一端接电容C4的正极、电容C5的正极、电容C6的一端，电容C4的负极、电容C5的负极、电容C6的另一端接地；电压转换芯片U1的4脚与可调电阻W1的可调端、电阻R1的一端相连，可调电阻W1的一端接地，另一端悬空，电阻R1的另一端接电感L1的另一端；电压转换芯片U1的6脚接地；电压转换芯片U1的7脚与接插口J1的1脚、电容C2的一端、电容C3的正极、二极管D1的阴极相连，电容C2的另一端、电容C3的负极接地；所述电压转换芯片U1的型号为TPS5410；

3.3V电源模块包括电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电感L2、二极管D3、二极管D4、可调电阻W2、电阻R2、电压转换芯片U2；电压转换芯片U2的1脚与电容C9的一端相连，电容C9的另一端与二极管D3的阳极、二极管D4的阴极、电感L2的一端相连，二极管D4的阳极接地，电感L2的另一端接电容C10的正极、电容C11的正极、电容C12的一端，电容C10的负极、电容C11的负极、电容C12的另一端接地；电压转换芯片U2的4脚与可调电阻W2的可调端、电阻R2的一端相连，可调电阻W2的一端接地，另一端悬空，电阻R2的另一端接电感L2的另一端；电压转换芯片U2的6脚接地；电压转换芯片U2的7脚与接插口J1的1脚、电容C7的一端、电容C8的正极、二极管D3的阴极相连，电容C7的另一端、电容C8的负极接地；所述电压转换芯片U2的型号为TPS5410；

-12V电源模块包括电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电压转换芯片U3；电压转换芯片U3的2脚接电容C13的正极，电容C13的负极接电压转换芯片U3的4脚；电压转换芯片U3的3脚接地；电压转换芯片U3的5脚接电容C14的负极、电容C15的一端，电容C14的正极、电容C15的另一端接地；电压转换芯片U3的8脚与电容C16的一端、12V电源相连，电容C16的另一端接地；所述电压转换芯片U3的型号为ICL7662；

所述的信号调理模块包括叶面温度信号调理模块、叶间隙风速信号调理模块、叶间隙风压信号调理模块；

叶面温度信号调理模块包括接插口J2、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21、可调电阻W3、可调电阻W4、可调电阻W5、电阻R3、电阻R4、三极管Q1、三极管Q2、二极管D5、T/I转换芯片U4、I/U转换芯片U5；T/I转换芯片U4的1脚接电阻R3的一端、可调电阻W3的一端，电阻R3的另一端接三极管Q1的基极、接插座J2的1脚，可调电阻W3的可调端接可调电阻W5的可调端、T/I转换芯片U4的12脚，另一端悬空；T/I转换芯片U4的3脚接可调电阻W4的可调端，可调电阻W4的一端接T/I转换芯片U4的4脚，另一端悬空；T/I转换芯片U4的6脚接电阻R4的一端、电容C17的一端，电阻R4的另一端接电容C17的另一端、三极管Q1的发射极、接插座J2的3脚；T/I转换芯片U4的7脚接电容C18的一端、I/U转换芯片U5的3脚，电容C18的另一端接T/I转换芯片U4的10脚、三极管Q2的集电极、二极管D5的阴极，三极管Q2的基极接T/I转换芯片U4的9脚，三极管Q2的发射极接T/I转换芯片U4的8脚，二极管D5的阳极接电容C19的一端、12V电源，电容C19的另一端接地；I/U转换芯片U5的2脚接地；I/U转换芯片U5的4脚接电容C20的一端、-12V电源，电容C20的另一端接地、I/U转换芯片U5的5脚；I/U转换芯片U5的10脚、11脚、12脚相连；I/U转换芯片U5的13脚接地；I/U转换芯片U5的14脚、15脚相连；I/U转换芯片U5的16脚接电容C21的一端、12V电源，电容C21的另一端接地；所述T/I转换芯片U4的型号为XTR105，I/U转换芯片U5的型号为RCV420；所述的接插座J2的1脚、2脚、3脚外接叶面温度传感器，叶面温度传感器选用PT100；

叶间隙风速信号调理模块包括接插口J3、电容C22、电容C23、I/U转换芯片U6；I/U转换芯片U6的2脚接地；I/U转换芯片U6的3脚接接插口J3的2脚，接插口J3的1脚接24V电源，3脚接地；I/U转换芯片U6的4脚接电容C22的一端、-12V电源，电容C22的另一端接地、I/U转换芯片U6的5脚；I/U转换芯片U6的10脚、11脚、12脚相连；I/U转换芯片U6的13脚接地；I/U转换芯片U6的14脚、15脚相连；I/U转换芯片U6的16脚接电容C23的一端、12V电源，电容C23的另一端接地；所述I/U转换芯片U6的型号为RCV420；所述的接插口J3的1脚、2脚外接叶间隙风速传感器，叶间隙风速传感器选用WD4120；

叶间隙风压信号调理模块包括接插口J4、电容C24、电容C25、I/U转换芯片U7；I/U转换芯片U7的2脚接地；I/U转换芯片U7的3脚接接插口J4的2脚，接插口J4的1脚接24V电源；I/U转换芯片U7的4脚接电容C24的一端、-12V电源，电容C24的另一端接地、I/U转换芯片U7的5脚；I/U转换芯片U7的10脚、11脚、12脚相连；I/U转换芯片U7的13脚接地；I/U转换芯片U7的14脚、15脚相连；I/U转换芯片U7的16脚接电容C25的一端、12V电源，电容C25的另一端接地；所述I/U转换芯片U7的型号为RCV420；所述的接插口J4的1脚、2脚外接叶间隙风压传感器，叶间隙风压传感器选用ND-8；

所述的A/D转换模块包括电容C27、电容C28、电容C29、电容C30、电容C31、电容C32、电容C33、电阻R7、电阻R8、电阻R9、A/D转换芯片U8；A/D转换芯片U8的4脚接电容C27的一端、I/U转换芯片U5的15脚，电容C27的另一端接地；A/D转换芯片U8的5脚接电容C28的一端、I/U转换芯片U6的15脚，电容C28的另一端接地；A/D转换芯片U8的6脚接电容C29的一端、I/U转换芯片U7的15脚，电容C29的另一端接地；A/D转换芯片U8的9脚、24脚相连，A/D转换芯片U8的24脚与电容C30的一端、电容C31的一端、3.3V电源相连，电容C30的另一端与电容C31的另一端、地线、A/D转换芯片U8的25脚相连；A/D转换芯片U8的10脚、15脚、16脚、18脚接地；A/D转换芯片U8的20脚接电阻R7的一端、单片机处理模块U14的30脚，电阻R7的另一端接3.3V电源；A/D转换芯片U8的21脚接电阻R8的一端、单片机处理模块U14的29脚，电阻R8的另一端接3.3V电源；A/D转换芯片U8的22脚接电阻R9的一端、单片机处理模块U14的28脚，电阻R9的另一端接3.3V电源；A/D转换芯片U8的23脚接单片机处理模块U14的25脚；A/D转换芯片U8的26脚、27脚与电容C33的一端相连，电容C33的另一端接地；A/D转换芯片U8的28脚与电容C32的一端相连，电容C32的另一端接地；所述A/D转换芯片U8的型号为ADS7871；

所述的通信模块包括电容C34、电容C35、电容C36、电容C37、电容C38、接插口J6、通信芯片U9；通信芯片U9的1脚接电容C34的一端，电容C34的另一端接通信芯片U9的3脚；通信芯片U9的2脚接电容C35的一端，电容C35的另一端接地；通信芯片U9的4脚接电容C36的一端，电容C36的另一端接通信芯片U9的5脚；通信芯片U9的6脚接电容C37的一端，电容C37的另一端接地；通信芯片U9的11脚、12脚分别接单片机处理模块U14的24脚、35脚；通信芯片U9的13脚、14脚分别接接插口J6的2脚、1脚，接插口J6的3脚接地；通信芯片U9的15脚接地；通信芯片U9的16脚接电容C38的一端、3.3V电源，电容C38的另一端接地；所述通信芯片U9的型号为MAX3232；

所述的时钟模块包括电容C39、晶振Y1、电阻R10、电阻R11、电阻R12、纽扣电池BT1、时钟芯片U10；时钟芯片U10的1脚接电容C39的一端、3.3V电源，电容C39的另一端接地；时钟芯片U10的2脚接晶振Y1的一端，晶振Y1的另一端接时钟芯片U10的3脚；时钟芯片U10的4脚接地；时钟芯片U10的5脚接单片机处理模块U14的50脚、电阻R10的一端，电阻R10的另一端接3.3V电源；时钟芯片U10的6脚接单片机处理模块U14的51脚、电阻R11的一端，电阻R11的另一端接3.3V电源；时钟芯片U10的7脚接单片机处理模块U14的59脚、电阻R12的一端，电阻R12的另一端接3.3V电源；时钟芯片U10的8脚接纽扣电池BT1的正极，纽扣电池BT1的负极接地；所述时钟芯片U10的型号为DS1302；

所述的存储模块包括电容C40、电阻R13、电阻R14、存储芯片U11；存储芯片U11的1脚、2脚、3脚、4脚接地；存储芯片U11的5脚接单片机处理模块U14的33脚、电阻R13的一端，电阻R13的另一端接3.3V电源；存储芯片U11的6脚接单片机处理模块U14的32脚、电阻R14的一端，电阻R14的另一端接3.3V电源；存储芯片U11的7脚接单片机处理模块U14的31脚；存储芯片U11的8脚接电容C40的一端、3.3V电源，电容C40的另一端接地；所述存储芯片的型号为24LC515；

所述的按键模块包括电容C41、电容C42、电容C43、电容C44、电容C45、排阻U12、按键J7；按键J7的1脚、2脚、3脚、4脚、5脚分别接电容C41、电容C42、电容C43、电容C44、电容C45的一端和排阻U12的2脚、3脚、4脚、5脚、6脚和单片机处理模块U14的2脚、3脚、4脚、5脚、6脚，按键J7的6脚、电容C41的另一端、电容C42的另一端、电容C43的另一端、电容C44的另一端、电容C45的另一端接地，排阻U12的1脚接3.3V电源；

所述的液晶显示模块包括可调电阻W6、接插口U13；接插口U13的1脚接可调电阻W6的一端、地线；接插口U13的2脚、8脚、21脚接3.3V电源；接插口U13的3脚接可调电阻W6的可调端，可调电阻W6的另一端接接插口U13的20脚；接插口U13的22脚接地；接插口U13的4脚、5脚、6脚、7脚、9脚、10脚、12脚、13脚、14脚、15脚、16脚、17脚、18脚、19脚分别接单片机处理模块U14的49脚、48脚、47脚、46脚、45脚、44脚、43脚、42脚、41脚、40脚、39脚、38脚、37脚、36脚；

所述的单片机处理模块包括电容C26、电容C46、电容C47、电容C48、电容C49、电阻R5、电阻R6、晶振Y2、晶振Y3、接插口J5、单片机U14；单片机U14的1脚接电容C46的一端、3.3V电源，电容C46的另一端接地；单片机U14的8脚接晶振Y2的一端，晶振Y2的另一端接单片机U14的9脚；单片机U14的13脚、14脚分别接接插口J5的1脚、4脚和电阻R5的一端、电阻R6的一端，电阻R5的另一端、电阻R6的另一端接3.3V电源，接插口J5的2脚接电容C26的一端、3.3V电源，电容C26的另一端、接插口J5的3脚接地；单片机U14的52脚接晶振Y3的一端、电容C47的一端，电容C47的另一端接地；单片机U14的53脚接晶振Y3的另一端、电容C48的一端，电容C48的另一端接地；单片机U14的62脚、63脚接地；单片机U14的64脚接电容C49的一端、3.3V电源，电容C49的另一端接地；所述单片机U14的型号为MSP430F149；所述的接插口J5的1脚、2脚、3脚、4脚外接环境温湿度传感器，环境温湿度传感器选用SHT15。