智能加熱攪拌裝置無線溫濕度監控系統設計

陸宇晗　陳明　謝英俊　王濤　李強　李高翔

【摘 要】為解決高原寒區冷補料在低溫環境下養護施工質量不佳的問題，本文基于AT89C52單片機和DHT11溫濕度傳感器設計了一種智能加熱攪拌裝置溫濕度監控系統.將乳化瀝青冷補料加熱到一定溫度，通過無線傳輸實時顯示溫度和濕度，當溫濕度超出閾值范圍時，實現升溫/降溫、加濕/除濕的控制。

【關鍵字】攪拌裝置;單片機;溫濕度監控

中圖分類號： U469.72;U463.851 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）32-0021-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.32.008

Design of Wireless Temperature and Humidity Monitoring System for Intelligent Heating and Stirring Device

LU Yu-han CHEN Ming XIE Ying-jun WANG Tao LI Qiang LI Gao-xiang

（Institute of Mechanical Engineering ， Baoji Shaanxi 721016， China）

【Abstract】In order to solve the problem of poor maintenance and construction quality for plateau cold fill material under low temperature environment， this paper designed a wireless temperature and humidity monitoring system for intelligent heating and stirring Device on account of AT89S51 microcontroller and DHT11 temperature and humidity transducer. The cold filled emulsified asphalt is heated to a certain temperature， the system can display the current real-time temperature and humidity by wireless transmission， when the values exceed the threshold it can realize the system control of heating or cooling，humidifying or dehumidifying.

【Key words】Heating Stirring Device; Single Chip Computer; Temperature and Humidity Monitoring

0 前言

高原寒區的環境較為惡劣，具有凍融循環頻繁且劇烈、晝夜溫差大、空氣稀薄、年平均氣溫較低等特點，對路面的損害比較大，所以如何對路面進行及時有效地養護成了一個亟待解決的難題。

調研發現目前高原寒區公路養護存在以下問題：公路養護線路長，養護資金缺乏;人工養護模式，效率太低，造成修補/養護不及時，加重路面的損壞;傳統熱瀝青養護法，瀝青混合料加熱到160～180℃ 之間，在高原地區不易將其加熱至如此之高的溫度;以冷補料養護施工，碾壓破乳后水分不易蒸發，壓實效果差，導致路面不結實。

針對以上問題，選用乳化瀝青冷補料進行修補/養護路面，只需加熱至40～50℃之間即可使用。基于AT89C51單片機和溫濕度傳感器設計智能加熱攪拌裝置溫濕度監控系統，通過無線傳輸，實時監控攪拌桶內的溫度和濕度，提高高原寒區公路養護質量。

1 加熱攪拌裝置結構設計

選用強制式攪拌，通過旋轉葉片對混合料進行攪拌，設計加熱攪拌裝置結構如圖1所示，電機1通過減速裝置驅動攪拌葉片4轉動攪拌，通過液壓缸15驅動攪拌裝置順時針轉動120度至卸料板13位置卸料。攪拌設備上設計加料斗5，加料斗5固定在支架2上面，加料斗不隨攪拌裝置旋轉。當攪拌裝置在圖示位置時，通過加料斗5把新料加入攪拌裝置，攪拌裝置的右側靠里面安裝溫控柜11，可實時監控攪拌桶內溫濕度，保溫層9采用保溫性能較好的玻璃纖維。

1.電機? 2.支架? 3.攪拌軸? 4.攪拌葉片? 5.加料斗? 6.出料口? 7.內壁? 8.加熱帶? 9.保溫層? 10.外殼? 11.配電柜? 12.傳感器? 13.卸料板? 14.車廂? 15.液壓缸

圖1 加熱攪拌裝置結構設計簡圖

2 溫濕度監控系統設計

基于藍牙串口通信實現遠程溫濕度監控系統的框圖如圖2所示，整個系統的核心部分是單片機，首先設置好溫濕度的閾值，通過傳感器檢測溫濕度，并通過安卓設備進行顯示，當溫濕度不在設置的閾值范圍內，LED燈亮報警，并通過繼電器控制進行升溫或降溫，加濕或除濕操作，使溫濕度恢復正常，報警信號停止。

圖3為系統硬件仿真圖，主控芯片AT89C52單片機功能強大，性價比高;DHT11溫濕度檢測模塊通過內部取值，將采集到的溫濕度模擬量轉換成數據量，直接進行取值和運算，性能穩定、可靠。LCD1602液晶顯示模塊可以顯示中文、英文、數字和溫濕度單位，HC-06藍牙串口通信模塊是一款高性能主從一體藍牙串口模，且編程簡單。圖4給出了電路板連接圖實物圖。

圖2 溫濕度監控系統

圖3 硬件電路圖（不包括通訊電路）

圖4 硬件連接實物圖

系統的軟件包括主程序、數據采集程序、單片機控制藍牙模塊通信程序等。主程序的流程圖如圖5所示，從MAIN函數進入系統，進行初始化，設置溫濕度的閾值，然后檢測溫濕度，判斷溫濕度是否在閾值內，如果在，則顯示出溫濕度，否則將會報警，LED燈亮，蜂鳴器響起，控制系統啟動進行相應的處理，再顯示出溫濕度，解除報警。

圖5 系統主程序流程圖

3 小結

本文基于51單片機設計了一種智能加熱攪拌裝置溫濕度監控系統，完成攪拌任務的同時，實時監測桶內溫濕度并由安卓設備端完成控制。溫濕度檢測系統，采用DHT11溫度度傳感器，具有極高的可靠性和卓越的長期穩定性，同時所有外圍電路與單片機I/O口直接相連，既簡化了外圍電路，又提高了電路工作的可靠性和穩定性，達到了較高的性價比。同時設計加上安卓設備記錄，為溫度的記錄提供方便。

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