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鸡舍环境智能监控系统设计

专业:农业电气化与自动化学号:XXX姓名:XXX

指导老师:XXX

摘要:针对目前中国雏鸡饲养自动化水平低,管理技术落后的现状,本文设计了一套基于传感器网络的雏鸡鸡舍环境智能监控系统,该系统由参数采集模块,个部分组成,不仅能实现了对雏鸡鸡舍内温湿度,有害气体浓度的实时监控,还能根据检测的有害气体浓度自行启动清粪装置.经模型测试结果表明,本系统温度控制的最大误差为℃,湿度控制的最大误差为%,有害气体浓度能控制在允许的范围内.本文研究结果可为育雏养殖户提供操作简便,控制的智能养殖模式.1)人工对鸡舍的环境调节不精确,不能及时的对鸡舍环境进行改善,易造成鸡群生活在不利于生长的环境中,(2)在整个饲养,人工依据经验对环境改善的过程中,容易带入疾病传染体.

1.3意义及影响

本设计通过控制鸡舍各项装置,对鸡舍的环境如温度,湿度,有害气体,除粪等进行调节.首先通过传感器的实时监测,然后采取相应的措施进行自动控制,管理和优化操作,设置各个环节最佳操作时机的装置.这样,不但能解决存在的问题,而且可以提高鸡舍环境质量,减轻操作人员的劳动强度,提高劳动效率和经济效益.

1.4本设计研究的内容及设计指标

本设计主要是设计出一套可使用的鸡舍环境智能监控系统,对鸡舍环境进行实时检测和控制,主要做如下4个方面的工作:(1)确定系统的总体功能设计方案,(2)进行传感器的硬件电路和软件系统的设计,(3)单片机及与其相连的各个模块硬件电路及软件系统设计,(4)进行补偿装置驱动电路的设计.

2硬件系统设计方案

2.1系统功能设计

本系统主要实现以下几个功能:温度监控,湿度监控,清粪功能.温度监控:对温室温度进行测量,并通过升温或降温达到鸡群生长的最适温度,湿度监控:对温室湿度进行测量,并通过喷雾或去湿达到鸡群生长最佳湿度,清粪装置:对鸡舍里的粪便及时清除,避免造成空气中有害气体浓度过高,控制处理:当温度,湿度越限时报警,并根据报警信号提示采取一定手段控制,显示:LCD就地显示输入值和相应的温湿度,液晶显示屏摆放在生产现场用于显示当前的温湿度.

2.2系统总体设计

本设计是通过温湿度传感器,气体传感器采集鸡舍环境参数,再将采集的参数传至单片机进行分析处理,然后在传出指令控制驱动装置调节环境.可以通过按键区设置需要控制的温度,湿度的范围.

图1系统框图

2.3控制模块

STC89C52是美国ATMEL公司生产的低功耗,高性能CMOS的8位单片机,片内含4K的可编程的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度,非易失性存储技术生产,兼容标准8051指令系统及引脚,它集Flash程序存储器既可在线编程(ISP),也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片机芯片中,ATMEL公司的功能强大,低价位STC89C52单片机可为您提供许多高性价比的应用场合,可灵活应用于各种控制的领域.STC89C52提供以下的功能标准:4K字节闪烁存储器,128字节随机存取数据存储器,2个16位定时/计数器,32个I/O口,1个串行通信口,1个5向量两级中断结构,另外,AT8951还可以进行0HZ的静态逻辑操作,并支持两种软件的节电模式闲散方式停止中央处理器的工作,允许随机保存随机存取数据存储器中的内容,但震荡器停止工作并禁止其它所有部件的工作直到下一个复位.33MHz.STC89C52单片机管脚如图2所示.

图2STC89C52单片机管脚图

2.4采集模块

2.4.1温度采集模块

本系统对温度参数采集采用DS18B20传感器,DS18B20的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上,从而抗干扰力更强.其一个工作周期可分为两个部分,即温度检测和数据处理.DS18B20共有三种形态的存储器资源,它们分别是:ROM只读存储器,用于存放DS18B20ID编码,其前8位是单线系列编码(DS18B20的编码是19H),后面48位是芯片唯一的序列号,最后8位是以上56的位的CRC码(冗余校验).DS18B20共64位ROM.RAM数据暂存器,用于内部计算和数据存取,数据在掉电后丢失,DS18B20共9个字节RAM,每个字节为8位.第1,2个字节是温度转换后的数据值信息,第3,4个字节是用户EEPROM(常用于温度报警值储存)的镜像.在上电复位时其值将被刷新.温度传感器实物和温度采集电路分别如图3,图4所示.

图3DS18B20实物图

图4温度采集电路图

2.4.2湿度采集模块

本设计对环境中的湿度参数采集选用HF3223湿度传感器,HF3223是一款频率输出湿敏模块,内部集成了湿敏电容HS1101和信号处理电路,其相对湿度20%RH~85%RH区间,最大测量误差低于±5%RH,其中内置的湿敏电容HS1101的稳定性更达到±2%RH.输出频率与相对湿度的线性关系为:Fout等于9740-18*RH.HF3223的输出信号可以直接连接微处理器的定时器/计数器,编写定时器/计数器中断程序即可实现高分辨率的频率测量.真正的湿度值需要经过温度补偿才能得到,温度补偿公式:

RH等于(X%RH)/(1.0546-0.00215*T)(1)

其中,温度T单位取℃,

RH表示真实值,

X表示测量值.

湿度频率转换原理图和湿度传感器实物图如图5,图6所示.

图5湿度/频率转换电路图

图6湿度传感器实物图

2.4.3有害气体采集模块

有害气体浓度检测采用MQ-135传感器和PCF8591模数转换器.MQ-135中气敏材料SnO2的电导率随空气中有害气体浓度的增加而增加,该传感器内部电路将电导率的变化转化为电压信号.MQ135和PCF8591检测有害气体浓度连线如图6所示.MQ135的模拟电压输出信号管脚AO与PCF8591的模拟信号输入端AIN0相连.PCF8591的I2C总线的数据线,时钟线SDA,SCL分别与STC89C52芯片的管脚P1.3,P1.4相连,实现将AIN0通道的模拟电压值转化为数值信号.

图7MQ135和PCF8591连接电路图

2.5显示模块

本设计采用LCD1602液晶显示屏用来实时显示环境中的温度,湿度,这样更能一目了然的知道鸡舍中此时的环境.所使用的LCD1602液晶显示屏引脚图如图8所示.1602字符型液晶模块是点阵型液晶,驱动方便,经过编程后显示内容多样化

图8LCD1602引脚图

LCD液晶显示屏实物图和连接电路图分别如图9,图10所示.

图9LCD液晶显示屏实物图

图10LCD1602液晶显示连接电路

2.5蜂鸣器报警模块

蜂鸣器额定电流≤30,而对于STC89C52单片机,P3口的灌电流为15mA,由此可见,仅靠单片机的P3口电流是不能驱动蜂鸣器的,必须使用晶体管放大电路,为了使单片机的功率更小,所以使用PNP型晶体管,当外部环境的温度或者湿度超过预设值的时候,基级变为低电平,蜂鸣器导通鸣叫

如何写自动控制系统论文
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