閆 磊

（河北省農(nóng)林科學(xué)院 植物保護(hù)研究所，河北 保定 071001）

0 引言

動(dòng)物要生存就必須有適合于自己生存的環(huán)境，野生動(dòng)物可以自由地選擇適合的環(huán)境，而畜禽類動(dòng)物則需要人們?yōu)樗鼈儼才乓粋€(gè)良好的環(huán)境才能更好地生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖。畜禽的大多數(shù)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程是在畜禽舍中完成，畜禽舍可以為畜禽生長(zhǎng)提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境，避免外界環(huán)境變化對(duì)其產(chǎn)生影響，從而最大限度地提高畜禽的產(chǎn)量和質(zhì)量。因此，為更好地發(fā)展家畜養(yǎng)殖業(yè)，就應(yīng)當(dāng)對(duì)畜舍內(nèi)的環(huán)境要素進(jìn)行監(jiān)測(cè)，即調(diào)控好禽舍內(nèi)部溫度、濕度和空氣等，進(jìn)而提高家禽飼養(yǎng)管理質(zhì)量［1－3］。

國(guó)外對(duì)畜禽舍環(huán)境監(jiān)控起步較早，且發(fā)展較為迅速，最早的研究始于20世紀(jì)70年代。日本東京大學(xué)以微型計(jì)算機(jī)為核心，綜合控制溫室內(nèi)的各種環(huán)境因素；以色列環(huán)境控制系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)控對(duì)象的特點(diǎn)，采用各種類型的控制芯片及外圍設(shè)備，能夠監(jiān)控風(fēng)向、風(fēng)速、光照、CO2濃度、溫度、濕度等數(shù)據(jù)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，是典型的環(huán)境監(jiān)控設(shè)備。近年來(lái)，畜禽舍環(huán)境監(jiān)控技術(shù)引入我國(guó)，目前已成為國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械專家研究的重點(diǎn)。2006年北京市農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所以可編程控制器PLC為核心，研制出京鵬環(huán)保配型畜禽舍計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，取得了相當(dāng)不錯(cuò)的效果；2012年，高中霞等采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) （WSN）構(gòu)建了禽舍環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其利用ZigBee技術(shù)，通過(guò)分布在禽舍的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)監(jiān)控禽舍內(nèi)的各種環(huán)境因素，系統(tǒng)組網(wǎng)簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確有效地監(jiān)測(cè)了禽舍內(nèi)的環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)，滿足了精細(xì)養(yǎng)殖的要求［4］。

本文以單片機(jī)AT89C52為核心，集成光照傳感模塊和溫濕度傳感模塊等器件，有效地監(jiān)測(cè)畜禽舍環(huán)境變化，為畜禽舍環(huán)境監(jiān)控提供了一個(gè)新的嘗試。

1 畜禽舍環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)以AT89C52單片機(jī)為核心，通過(guò)溫濕度傳感器和光敏電阻感知溫室里的溫度、相對(duì)濕度和光照強(qiáng)度信號(hào)，將信號(hào)處理后送入單片機(jī)進(jìn)行分析處理，結(jié)果用LCD顯示模塊顯示出來(lái)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框圖

光照傳感模塊利用光敏電阻的感光特性進(jìn)行光照采集，對(duì)采集到的光信號(hào)通過(guò)放大器進(jìn)行放大比較，送往單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行分析處理。光照模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 光照模塊結(jié)構(gòu)圖

通過(guò)AT89C52單片機(jī)與SHT11連接，經(jīng)2條I／O口線分別作為數(shù)據(jù)線DATA和時(shí)鐘線SCK，在DATA端接入一個(gè)上拉電阻，構(gòu)建溫濕度傳感電路，如圖3所示。

當(dāng)采集到的環(huán)境因素?cái)?shù)值超過(guò)所設(shè)置的范圍時(shí)，單片機(jī)會(huì)輸出一信號(hào)，通過(guò)三極管放大后驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。報(bào)警電路如圖4所示，顯示電路模塊如圖5所示。

圖6為單片機(jī)控制最小系統(tǒng)電路。主要包括時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。

（1）時(shí)鐘電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)內(nèi)部具有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器，通常在引腳XTALl和XTAL 2跨接石英晶體和2個(gè)補(bǔ)償電容構(gòu)成自激振蕩。

圖3 溫濕度傳感電路

圖4 報(bào)警電路

圖5 顯示電路模塊

圖6 單片機(jī)控制最小系統(tǒng)電路

（2）復(fù)位電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)采用上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)按鍵復(fù)位兩種方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位操作。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作；手動(dòng)復(fù)位要求在電源接通的條件下，在單片機(jī)運(yùn)行期間，用按鈕開(kāi)關(guān)操作使單片機(jī)復(fù)位。

2 畜禽舍環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)監(jiān)控程序以單片機(jī)AT89C52為核心，監(jiān)測(cè)溫度、濕度和光照數(shù)據(jù)，控制顯示模塊和報(bào)警模塊按預(yù)定方式工作。其工作流程為：系統(tǒng)通電初始化后，單片機(jī)AT89C52進(jìn)入環(huán)境監(jiān)控狀態(tài)，若沒(méi)有外部控制信息輸入，系統(tǒng)將自動(dòng)采集溫度傳感器、濕度傳感器和光照度傳感器數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，同時(shí)將數(shù)據(jù)顯示在LCD顯示器上，然后對(duì)比產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是否超出系統(tǒng)設(shè)定的極限值，如果超限，蜂鳴器報(bào)警，否則，程序結(jié)束。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程如圖7所示。

圖7 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程

3 結(jié)論

本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法，各模塊相互獨(dú)立，提高了系統(tǒng)的可靠性和可擴(kuò)展性，具有較高的性價(jià)比；軟件部分可隨時(shí)修改，外圍電路也十分簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，操作者可根據(jù)畜禽舍內(nèi)禽類的習(xí)性及生長(zhǎng)特點(diǎn)相應(yīng)改變?cè)O(shè)定值，保證畜禽生長(zhǎng)環(huán)境最佳。本系統(tǒng)為科學(xué)及時(shí)獲取畜禽舍內(nèi)各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)提供了精確有效的依據(jù)，可及時(shí)改善大棚禽舍內(nèi)環(huán)境條件，從而提高畜禽生長(zhǎng)的環(huán)境舒適度，帶來(lái)了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

［1］ 杜毓瑾.家禽舍溫度控制系統(tǒng)應(yīng)用研究［J］.農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技，2011，22（10）：41－42.

［2］ 王雷雨.畜禽健康養(yǎng)殖中環(huán)境監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)研究［J］.農(nóng)機(jī)化研究，2012（10）：199－203.

［3］ 楊海青，段麗蓉，張青紅，等.飼養(yǎng)場(chǎng)健康飼養(yǎng)畜禽應(yīng)注意的幾個(gè)環(huán)節(jié)［J］.養(yǎng)殖技術(shù)顧問(wèn)，2012（10）：22.

［4］ 叢希，胡曉麗，袁洪印.國(guó)內(nèi)外畜禽舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀［J］.農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2012，32（6）：106－107.