1 引 言
經過多道工序的碾制之后，稻米的谷糠已被剝去，但米粒的表面顯得比較粗糙，為保證米的質量和外觀，需進行稻米加工的最后一道工序：拋光。米粒的拋光是由碾米拋光機來完成的。通過拋光可使米粒表面致密光潔，既保證了米的質量，又改善了米粒的外觀。拋光是在一定溫度和濕度條件下，經過一定時間的研磨完成的。因此拋光過程中一些重要的工藝參數必須得到滿足。首先，加入水的溫度必須嚴格控制，溫度太低或太高都會使拋光后的米粒發黑，影響拋光的質量；其次，加入水量的多少必須嚴格控制。加入的水量太多，拋光后的濕度太大，既影響拋光的質量也影響將來的儲運；加入的水量太少，拋光時的濕度太小，拋光后米粒的光潔度和致密度會達不到要求。 國產的中小型拋光機現有的拋光方法都是采用半人工的方法：用溫度控制器控制水箱的溫度，加水量由手控調節閥來實現。人工調節一方面很難保證質量，另一方面增加了工人的勞動強度。

因此，采用先進的自動控制技術實現碾米拋光機控制的自動化成了拋光機廠家的迫切需要。

2 溫、濕度自動控制的原理及組成

在和廠家多次接觸的基礎上，了解到拋光機生產過程實現自動化的一些基本要求，針對廠家的一些具體要求，設計出了以89C51為核心的稻米拋光機自動控制系統。 (1)實現水溫的自動控制

水的溫度是此道工藝的一個重要參數，為實現溫度的自動控制，外擴了8位A／D轉換芯片ADC0809。自行設計溫度傳感器和變送器，使0～100℃的水溫對應AD0809輸人為0～5V。單片機通過采樣比較后控制加熱絲的開關，實現水溫的自動控制。

(2)實現加濕的均勻性

為保證拋光機加濕的效果，變原來的注水式加濕為霧化式加濕?，F有國產中小型拋光機的加濕方式采用的是注水式，由于拋光機的加濕量不大，此方式很容易造成加濕的不均勻性，進而影響拋光的質量。采用霧化的方式注水基本上消除加濕的不均勻性，可以大大改善拋光的效果。水的霧化采用高頻振動的方式實現，此種霧化裝置可以很容易在市場上購買到。

(3)實現拋光機倉內濕度的自動控制

我們選用廣東風華公司的濕度傳感器，此傳感器集傳感與變送于一體，體積和重量都很小，價格適中，而且比較容易安裝。傳感器輸出的標準電壓信號送人AD0809的另一通道，單片機采樣后轉換為數字信號，通過與設定的濕度值比較，進而控制加濕電磁閥的開合。控制加濕量的電磁閥有大、中、小3個，此方法的應用避免了系統的復雜性，又保證了系統的可靠性和控制的精度。

(4)保證只有水溫達到設定值，進料門才能打開，同時霧化振動器打開 此要求是為防止水溫還沒達到設定值的情況下，向拋光機加入不符合溫度要求的水。為滿足此要求，在進料口處安裝一個電磁閥開關。開始工作，當水溫低于設定值時，此開關閉鎖，禁止原料的進入；只有當水溫達到設定值時，才能開此電磁開關。實際中水溫不可能嚴格等于設定值，他會在設定值附近上下波動，可以限制一定的范圍，只要溫差在限定范圍之內，就認為達到了要求。

3 單片機系統的硬件構成

為降低系統的成本，溫度傳感器探頭采用價格便宜的熱電阻CU50，并自行設計變送器。首先經過橋路把溫度信號轉換為相應的模擬電信號，此橋路輸出的電壓信號比較弱，必須進行相應放大。本系統利用普通的運放組成一個輸入電阻比較高、共模抑制作用比較強的儀用測量放大器，實現變送器的功能，滿足了系統的需要。可調電阻兄可以實現溫度信號的調零，可調電阻Ro可以實現溫度信號放大倍數的調整，這2個可調電阻用于溫度信號的校準。

單片機選用ATMEI。公司的89C51，此芯片自帶4kFlash存儲器，足以滿足本系統的需求，無需外擴存儲器。A／D轉換器選用ADC0809，他有8路輸入通道，完全滿足本系統的要求。A／D轉換器與CPU采用查詢方式連接，單片機不斷采集A／D送來的數字量，進行相應處理后送7段LED進行實時溫、濕度顯示。顯示電路由7段碼譯碼器4513完成LED的段選，由1413完成位選，這2個芯片由單片機外擴一并行芯片74HC273來驅動。系統的設定采用4個獨立式鍵盤完成：一個是設定鍵，按此鍵系統進入設定模式，每按一次，在溫度和濕度兩種設定模式之間來回切換；一個是工作設定鍵，按此鍵系統進入工作模式；其他2個鍵實現加l和減1功能。加1和減l鍵只有在設定模式下才能工作，在工作模式下，按這2個鍵系統不響應。系統另有5路開關量輸出，P1．3腳用于控制進料電磁閥，P1．4腳用于溫度控制，P1．5，P1．6，P1．7腳用于霧氣振動開關的控制。

考慮到此單片機沒有掉電保護存儲器，在掉電和死機的情況下系統的設定值會回零，而且每次開機都要進行設定，比較煩瑣。為此系統外擴了1片E2PROM存儲器，我們選用12C存儲器--CAT24C021，用于存儲系統的設定值。

CAT24C021是美國CATALYST公司的產品，他是集E2PROM存儲器、看門狗定時器、復位控制器3種功能為一體。他的應用，一方面提供了掉電保護存儲器；另一方面大大增加了系統的可靠性。其內置的看門狗定時器為微處理器提供了獨立的保護系統，一旦系統出現故障，在超時之后，復位信號便做出響應。另外其內部的Vcc檢測電路可使系統免受低電壓的影響，當檢測到最小工作電壓時，系統將復位，直到Vcc返回到正常值為止。其存儲器部分采用的是256B串行的E2PROM，具有簡單的2線I2C接口。他僅用1根雙向數據線SDA和1根時鐘控制線SCL即可進行數據傳送，另外作為輸入口時，該引腳上的電子跳變將復位看門狗定時器。

I2C接口技術的應用，在很大程度上降低了系統成本及其對電路板空間的要求，本系統使用P1．0，P1．1實現他和單片機的數據傳送。

24C021的寫保護引腳WP接單片機的P3．0，WP為高電平時，E2PROM處于寫保護(只讀)狀態；為低電平時，單片機可以對E2PROM實行改寫操作。

為進一步保證系統的可靠性，在單片機的輸出端口和強電接觸器之間采用光電隔離器和12V繼電器進行隔離。

4 系統的軟件設計

(1)設置模塊

單片機首先讀取鍵盤的溫濕度設定值然后存人24C021。本模塊主要包括鍵值讀人、軟件延時消抖子程序和I2C讀寫子程序。

(2)采樣顯示模塊

此模塊主要實現數據采集和顯示。根據A／D的時序要求，啟動A／D轉換，然后查詢是否轉換完畢，接著讀取A／D的轉換結果，采集到2路數字量就是溫、濕度模擬信號的對應值。為進一步增加系統的穩定性，對采集得到的數值進行了平滑和中值濾波處理。最后得到與實際溫濕度對應的二進制數，通過一定的算法把二進制數據轉換為相應的溫度值和濕度值，送LED顯示。

(3)控制模塊

系統的另一個主要任務是實現溫、濕度的自動控制。開機運行時，單片機采集溫度值和設定值比較，如果不在規定范圍內，繼續加熱；達到要求，打開料位開關和霧化振動器，進入正常運行狀態：單片機讀取24C021中的溫、濕度設定值，同時與采樣進行比較，根據比較結果進行加熱、加濕控制。
5 結 語

該系統已于去年用于某糧機廠拋光機的自動控制改造中，投入使用以來運行情況良好，為廠家創造了一定的經濟效益，實踐表明此系統的設計是成功、可靠的。