用于气调粮库的气体检测仪设计

2014届毕业生毕业设计说明书

题目: 用于气调粮库的气体检测仪设计

院系名称：专业班级：

学生姓名：学号：

指导教师：教师职称：教授

2014 年月日

目录

1 概述 (1)

1.1国内外发展状况 (1)

1.2课题研究的意义 (2)

2系统总体方案 (3)

2.1方案选择 (3)

2.1.1传感器的选择 (3)

2.1.2单片机的选择 (3)

2.2系统结构框图与工作原理 (4)

3系统各单元硬件设计说明 (5)

3.1传感器介绍及放大电路 (5)

3.1.1二氧化碳传感器 (5)

3.1.2氧气传感器 (7)

3.1.3磷化氢传感器 (8)

3.2数据处理 (9)

3.2.1引脚介绍 (10)

3.2.2时钟电路 (10)

3.2.3复位电路 (11)

3.3光报警电路 (11)

3.4液晶显示电路 (12)

4总体软件设计 (14)

4.1系统总体流程设计 (14)

结论 (19)

致谢 (20)

参考文献 (21)

附录 A (22)

附录程序B (23)

1 概述

1.1国内外发展状况

20世界初期，人类开始学会使用化学药剂来针对储藏粮食的杀虫处理。这种方法大部分采用了磷化氢、氯化苦和溴甲烷等药剂应用在储粮杀虫上，在储藏粮食的应用领域得到了很好的推广，是人类进步的文明史。随着人类文明的进步，在100年后，因为磷化氢的长期使用导致很多害虫都产生了免疫，因此这种药剂对害虫没有了效果。随着药剂的失效，全国各地的害虫数量和种类都无法得到有效的控制，而且在一些发展中国家他们由于技术有限在储粮时过分的依赖于化学药剂，导致药剂基本上已经对害虫无影响的状态，因此对于粮食的储藏造成了严重的破坏，同时给人类敲响了警钟。

针对多年来的杀虫历史，传统的方法只要采用了化学药品进行除虫。但是针对这种做法我们可以想到虽然对于害虫来说得到了暂时的遏制，但是随之渐渐地也会产生很多问题。比如在我们的食用粮食中残留的药剂和我们的生活环境遭到了严重的破坏，而且历经岁月的洗礼害虫也渐渐地产生了抗药性。科技的不断发展和进步，改变了很多我们的日常习惯，因此对于食品的安全问题也逐渐的受到了更多人的重视。基于这种状况世界粮农组织要求各成员国在二十一世纪逐步减少直至全部禁止在粮食储藏过程中使用化学药剂，提倡开展绿色储粮，减少化学药剂对储粮和环境的污染，以达到最大限度保持粮食品质、满足广大消费者对绿色食品日益增长需要的目的。

针对传统的化学药剂对杀虫具有局限性，很多科学家逐渐的意识到了这个问题。因此后来我们逐渐的寻找新的方法替换这种方式，运用气调、低温、物理以及生物综合防治等方面进行科研。氮气逐渐成为了大企业储粮的主要模式，随之被广泛的运用在储粮杀虫的方向。氮气拥有着化学和物理的特性，而且它的原子量在14，平时常规情况下以气体的形式存在而且在地球上非常的广泛，储藏量也很大。对人体没有坏处而且无毒无害的一种气体，在日常的情况下很稳定不与其他的气体发生反应，是绿色环保的不二人选。针对这种用之不尽的资源，对杀虫起到了重要的意义。在06年，中储粮针对氮气这一项目展开了深入的研究，通过坚持不懈的实践，技术任务克服了种种难关，最终在氮气来源以及粮堆氧气置换、仓房气密性改造和气体检测以及阻碍氮气调储粮等方面得到了重大的突破性进步，在世界储粮方面的研究中取得了领先的发展以及推广应用。随着第8届国际储藏气

调与熏蒸大学的召开，中储粮公司由于在充氮气调方面的进步发展得到了大会的表彰，此时来自广西的科技代表发表了一篇针对充氮气调方面的研究报告。此报告针对氮气储粮技术的杀虫结果得到了更加的肯定，同时各国开始逐渐的关注我国储粮杀虫技术的发展。随着环境不断地恶劣发展，我们更加需要的是绿色产业的发展，这项技术对世界储粮都起到了历史性的转折。

1.2课题研究的意义

通过针对粮堆里害虫的呼吸作用以及人工改变密闭粮堆中的气体成分最终达到清除害虫的功效。在粮堆中我们可以去充纯度比较搞得氮气或者二氧化碳以便改变粮堆中氮气、氧气和二氧化碳其中的比例，由此这样可以导致害虫的死亡。这一项目不仅可以达到除虫的效果同时也可以保证粮食的呼吸作用，可以更加优质的保证粮食的高品质。充氮气调储粮就是通过人为调节粮仓储藏环境中氮气、氧气气体成分的比例, 使粮仓内氮气浓度上升至95 % ~98 % , 氧气浓度下降为 2 % ~ 5 % , 在这种气体环境中长期储藏的粮食可有效地保持其新鲜度, 延缓储粮品质劣变, 抑制储粮害虫和微生物的生长繁殖, 减少储粮损失, 是一项无公害、无污染的绿色储粮新技术。而由于高浓度氮气是充氮气调储量的基本原理，所以就必须保持粮库内高浓度的氮气，因此我们就需要知道粮库内的氮气是否为能达到要求的高浓度，这就需要我们来设计一个可以得出氮气浓度的仪器。而由于氮气是惰性气体，直接测氮气的浓度比较困难，由于大气中的空气组成成分可以看成是由氮气、二氧化碳、氧气三种气体组成，所以可以先测得的氧气与二氧化碳的浓度从而间接得出氮气的浓度，控制氮气浓度，从而保证气调粮库的正常运行。

本文设计了气调粮库中对二氧化碳、氧气、PH3等三种气体浓度进行实时数据采集和处理，并能够实时显示现场气体浓度，且在浓度超标时报警的便携式气体检测报警系统。当需要对气调粮库内的气体进行检测时，用气体采样泵将粮库内气体抽取出来送入气体检测系统进行检测。整个检测系统由电化学传感器电路、模拟信号放大电路、STC12C5A08S2单片机、液晶显示模块、指示报警模块、电源模块组成。该系统的工作原理为通过气体传感器对气调粮库中气体浓度的检测从而转换成相应的电信号，将所需的模拟信号采集放大后传送给STC12C5A08S2单片机的A/D转换模块，将经过模数转换后的数字信号传送至主机进行处理，判断是否需要报警，以保证气调粮库的正常运转。