付倩

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

關(guān)鍵詞：

1 引言

畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)化作為我國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展的一個(gè)方向和趨勢(shì)，對(duì)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(guó)畜牧業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的方向，因?yàn)榭萍荚O(shè)施能夠自動(dòng)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(dá)到全年均衡供應(yīng)市場(chǎng)畜產(chǎn)品的目的。目前在國(guó)內(nèi)，一些規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖企業(yè)大都采用密閉式禽舍，很多使用了自動(dòng)化水平較高的禽舍環(huán)境調(diào)控設(shè)備，通過(guò)對(duì)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(gè)良好的生長(zhǎng)和生產(chǎn)環(huán)境。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 需求分析

溫度對(duì)畜禽生產(chǎn)性能影響最大，在育雛期，對(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)。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(duì)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(duì)氨特別敏感，雞舍中NH3最高容許濃度為20ppm。CO2對(duì)畜禽的危害也是比較明顯，當(dāng)禽舍中CO2的濃度超過(guò)0.15%時(shí)，就會(huì)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(dāng)豬舍中CO2的濃度到4%時(shí)，豬呼吸變深加快，到10%引起嚴(yán)重氣喘，甚至出現(xiàn)昏迷；在20%濃度中，體重68kg左右的豬超過(guò)lh就有死亡的危險(xiǎn)。

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(shuō)明：圖中1、2、3、4為四個(gè)加熱裝置，由繼電器輸出控制。溫濕度檢測(cè)裝置在禽舍的棚子上方，用來(lái)準(zhǔn)確檢測(cè)禽舍內(nèi)的溫濕度。當(dāng)溫度低于下限設(shè)定值時(shí)，相應(yīng)的報(bào)警燈會(huì)亮起，相應(yīng)的繼電器也會(huì)同時(shí)動(dòng)作帶動(dòng)外面設(shè)施使得加熱裝置進(jìn)行加熱。同時(shí)，當(dāng)溫度高于設(shè)定的上限值時(shí)，相應(yīng)的報(bào)警燈會(huì)亮起，相應(yīng)繼電器動(dòng)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(guò)繼電器的動(dòng)作帶動(dòng)的是加濕裝置的開(kāi)關(guān)。氨氣和二氧化碳的檢測(cè)結(jié)果則是通過(guò)報(bào)警和繼電器的輸出來(lái)帶動(dòng)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行中和反應(yīng)和相關(guān)的處理。

2.3 硬件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)電路采用模塊化、層次化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)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(jī)之間用單總線傳輸，DHT11的數(shù)據(jù)口與單片機(jī)的P1.0相連。

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

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

單片機(jī)P1.1，P1.3分別為溫度超過(guò)或低于上下限控制腳， P1.2，P1.4分別為濕度超過(guò)或低于上下限控制腳?？刂颇_通過(guò)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(jì)

系統(tǒng)軟件程序基于Keil uvsion2開(kāi)發(fā)平臺(tái)，采用C51語(yǔ)言編寫(xiě)。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(duì)禽舍內(nèi)溫濕度的采集并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，供給主控制器進(jìn)行處理和分析。主控制器開(kāi)始LCD初始化，進(jìn)行延時(shí)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(shí)調(diào)用控制模塊，與系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)定值比較，系統(tǒng)溫度上下限，濕度上下限默認(rèn)值均為0，可通過(guò)設(shè)置按鈕進(jìn)行設(shè)置，按下設(shè)置按鈕可對(duì)溫度下限、上限，濕度下限、上限的順序依次進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)禽舍實(shí)際溫度超過(guò)設(shè)定溫度上限時(shí)，系統(tǒng)將調(diào)用控制模塊對(duì)降溫設(shè)備控制，將禽舍的溫度降低；當(dāng)禽舍實(shí)際溫度低于設(shè)定溫度下限時(shí)，系統(tǒng)將調(diào)用控制模塊對(duì)升溫設(shè)備控制，將禽舍的溫度升高；當(dāng)禽舍實(shí)際濕度超過(guò)設(shè)定濕度上限時(shí)，系統(tǒng)將調(diào)用控制模塊對(duì)除濕設(shè)備控制，將禽舍的濕度降低；當(dāng)禽舍實(shí)際濕度低于設(shè)定濕度下限時(shí)，系統(tǒng)將調(diào)用控制模塊對(duì)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(cè)結(jié)果則是通過(guò)報(bào)警和繼電器的輸出來(lái)帶動(dòng)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行中和反應(yīng)和相關(guān)的處理。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章是基于單片機(jī)之上的禽舍環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)，參考了很多已成熟的檢測(cè)技術(shù)和前人的研究成果，完成了系統(tǒng)的全面設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度、濕度、NH3和CO2的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

本系統(tǒng)具有較強(qiáng)的實(shí)用性，DHT11傳感器價(jià)格僅6.5元。并且對(duì)DHT11與DS18B20及一些水銀溫濕度測(cè)量器的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，驗(yàn)證了DHT11測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。低廉的價(jià)格、小巧的體積、準(zhǔn)確穩(wěn)定的測(cè)量數(shù)據(jù)、簡(jiǎn)單的單總線控制方式、簡(jiǎn)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(jiǎn)單。另外，本系統(tǒng)還具有較高的擴(kuò)展性，可以集時(shí)鐘，計(jì)算器，溫濕度測(cè)量等于一體，具有一定的市場(chǎng)價(jià)值。