基于單片機禽舍環(huán)境控制系統(tǒng)設(shè)計

付倩

摘 要：禽舍環(huán)境監(jiān)測和監(jiān)控設(shè)備的自動化與智能化程度隨著電子技術(shù)的發(fā)展越來越高。本設(shè)計是基于單片機的禽舍環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)。采用模塊化、層次化設(shè)計，用新型的智能溫濕度傳感器DHT11、電化學式氣敏傳感器和MH-490W紅外雙氣體傳感器，實現(xiàn)對溫濕度、氨氣和二氧化碳的檢測。將溫濕度和相應(yīng)的氣體信號通過傳感器進行信號的采集、轉(zhuǎn)換，用單片機STC89C52進行數(shù)據(jù)的分析和處理，提供顯示信號和控制信號。本系統(tǒng)電路簡單、集成度高、工作穩(wěn)定、調(diào)試方便、檢測精度高，可以實現(xiàn)多種信號的精確監(jiān)測，具有一定的實用價值。

關(guān)鍵詞：

1 引言

畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)化作為我國畜牧業(yè)發(fā)展的一個方向和趨勢，對養(yǎng)殖環(huán)境特別是封閉式禽舍環(huán)境提出了更高的要求?？萍夹竽翗I(yè)是我國畜牧業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的方向，因為科技設(shè)施能夠自動調(diào)節(jié)溫度、濕度和空氣質(zhì)量等環(huán)境條件，受外界和季節(jié)的影響較小，能達到全年均衡供應(yīng)市場畜產(chǎn)品的目的。目前在國內(nèi)，一些規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖企業(yè)大都采用密閉式禽舍，很多使用了自動化水平較高的禽舍環(huán)境調(diào)控設(shè)備，通過對溫度、濕度、有害氣體和光照等的全面調(diào)控，為畜禽創(chuàng)造一個良好的生長和生產(chǎn)環(huán)境。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 需求分析

溫度對畜禽生產(chǎn)性能影響最大，在育雛期，對溫度的要求較高一般為33℃～35℃，而在育成期，一般為18℃～25℃。

濕度在畜禽生長生產(chǎn)中也非常重要，不同的畜禽適宜在不同的濕度中生長。畜禽適宜的溫度在50%～70%之間。

禽舍空氣內(nèi)的有害氣體主要有NH3、CO2、H2S及空氣中粉塵，其中對畜禽危害最顯著的是NH3和CO2。畜舍中氨氣的最高容許濃度為26ppm，像雞對氨特別敏感，雞舍中NH3最高容許濃度為20ppm。CO2對畜禽的危害也是比較明顯，當禽舍中CO2的濃度超過0.15%時，就會造成禽舍內(nèi)缺氧，致使畜禽精神不振，食欲減退，影響增重等。以豬為例當豬舍中CO2的濃度到4%時，豬呼吸變深加快，到10%引起嚴重氣喘，甚至出現(xiàn)昏迷；在20%濃度中，體重68kg左右的豬超過lh就有死亡的危險。

2.2 禽舍控制框圖及其控制方法

圖1控制框圖

控制方法說明：圖中1、2、3、4為四個加熱裝置，由繼電器輸出控制。溫濕度檢測裝置在禽舍的棚子上方，用來準確檢測禽舍內(nèi)的溫濕度。當溫度低于下限設(shè)定值時，相應(yīng)的報警燈會亮起，相應(yīng)的繼電器也會同時動作帶動外面設(shè)施使得加熱裝置進行加熱。同時，當溫度高于設(shè)定的上限值時，相應(yīng)的報警燈會亮起，相應(yīng)繼電器動作控制加熱裝置停止加熱。濕度的控制方法與溫度相同，只不過繼電器的動作帶動的是加濕裝置的開關(guān)。氨氣和二氧化碳的檢測結(jié)果則是通過報警和繼電器的輸出來帶動相關(guān)設(shè)備進行中和反應(yīng)和相關(guān)的處理。

2.3 硬件設(shè)計

本設(shè)計的設(shè)計電路采用模塊化、層次化設(shè)計，設(shè)計的電路原理圖如圖2所示。

系統(tǒng)各部件的連接方式如下：

DHT11和單片機之間用單總線傳輸，DHT11的數(shù)據(jù)口與單片機的P1.0相連。

液晶顯示器的RS，RW和E分別與單片機的P2.5，P2.6，P2.7相連，數(shù)據(jù)輸入口DB0-DB7分別與單片機P0.0-P0.7口相連。

設(shè)置按鍵、按鍵加、按鍵減、確認刷新按鍵分別的單片機的P3.2，P3.3，P3.4，P3.5相連。

單片機P1.1，P1.3分別為溫度超過或低于上下限控制腳， P1.2，P1.4分別為濕度超過或低于上下限控制腳?？刂颇_通過控制加濕設(shè)備、除濕設(shè)備、加溫設(shè)備、降溫設(shè)備，調(diào)節(jié)溫度及濕度。

圖2 電路原理圖

3 軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件程序基于Keil uvsion2開發(fā)平臺，采用C51語言編寫。本程序采用模塊化程序方法。

本系統(tǒng)采用DHT11溫濕度傳感器對禽舍內(nèi)溫濕度的采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，供給主控制器進行處理和分析。主控制器開始LCD初始化，進行延時等待溫濕度傳感器數(shù)據(jù)，將采集的信息處理后傳給LCD1602顯示，同時調(diào)用控制模塊，與系統(tǒng)默認設(shè)定值比較，系統(tǒng)溫度上下限，濕度上下限默認值均為0，可通過設(shè)置按鈕進行設(shè)置，按下設(shè)置按鈕可對溫度下限、上限，濕度下限、上限的順序依次進行設(shè)置。當禽舍實際溫度超過設(shè)定溫度上限時，系統(tǒng)將調(diào)用控制模塊對降溫設(shè)備控制，將禽舍的溫度降低；當禽舍實際溫度低于設(shè)定溫度下限時，系統(tǒng)將調(diào)用控制模塊對升溫設(shè)備控制，將禽舍的溫度升高；當禽舍實際濕度超過設(shè)定濕度上限時，系統(tǒng)將調(diào)用控制模塊對除濕設(shè)備控制，將禽舍的濕度降低；當禽舍實際濕度低于設(shè)定濕度下限時，系統(tǒng)將調(diào)用控制模塊對加濕設(shè)備控制，將禽舍的濕度提高；同理，氨氣和二氧化碳的檢測結(jié)果則是通過報警和繼電器的輸出來帶動相關(guān)設(shè)備進行中和反應(yīng)和相關(guān)的處理。

4 結(jié)束語

文章是基于單片機之上的禽舍環(huán)境檢測系統(tǒng)，參考了很多已成熟的檢測技術(shù)和前人的研究成果，完成了系統(tǒng)的全面設(shè)計，實現(xiàn)了對溫度、濕度、NH3和CO2的實時監(jiān)測。

本系統(tǒng)具有較強的實用性，DHT11傳感器價格僅6.5元。并且對DHT11與DS18B20及一些水銀溫濕度測量器的測量數(shù)據(jù)進行了比較，驗證了DHT11測量數(shù)據(jù)的準確性和穩(wěn)定性。低廉的價格、小巧的體積、準確穩(wěn)定的測量數(shù)據(jù)、簡單的單總線控制方式、簡潔的電路連接，這些將使DHT11擁有良好的應(yīng)用前景。1602液晶也比較便宜，操作比較簡單。另外，本系統(tǒng)還具有較高的擴展性，可以集時鐘，計算器，溫濕度測量等于一體，具有一定的市場價值。