基于單片機(jī)的雞舍溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)論文(留存版)

　　

【正文】 示 位 置將 命 令 發(fā) 送 到總 線 上延 時(shí) 1 0 u s將 數(shù) 據(jù) 發(fā) 送 到總 線數(shù) 據(jù) 發(fā) 送 完 完 ？N結(jié) 束Y 圖 STC89c52 封裝圖 STC89c52 單片機(jī)的主要引腳功能如表 22 所示： 表 22 STC89c52 引腳功能圖 端口號(hào) 引腳編號(hào) 功能 VCC 40 接 +5V,提供電源 VSS 19 接地 XTAL1 、XTAL2 1 18 分別接 晶振兩端 RST 9 當(dāng)輸入兩個(gè)周期的高電平進(jìn)行復(fù)位 P0 端口 39～ 32 8 位雙向三態(tài) I/O 端口，作為低 8 位地址總線 /數(shù)據(jù)總線的分時(shí)復(fù)用端口，當(dāng)作為通用的 I/O 口使用，為準(zhǔn)雙向口，需外接上拉電阻 。 報(bào)警功能設(shè)計(jì)模塊中，但 溫、濕度 異常時(shí)根據(jù)不同的情況由蜂鳴器發(fā)出不同頻率的鳴叫，同時(shí)顯示屏顯示相應(yīng)的 溫、濕度 高低信息及調(diào)節(jié)器件工作狀態(tài)。當(dāng)溫度高于 23℃時(shí)，進(jìn)行降溫 。 第 5 章系統(tǒng)調(diào)試，主要分為仿真調(diào)試與硬件調(diào)試，并給出了相應(yīng)的調(diào)試步驟及部分調(diào)試功能截圖等。 本設(shè)計(jì)的目的和意義 目前在農(nóng)村大 規(guī)模養(yǎng)雞的農(nóng)戶越來(lái)越多，養(yǎng)雞的周期短且設(shè)施簡(jiǎn)單，對(duì)于擁擠的養(yǎng)雞舍 而言溫度與濕度影響尤為重要。在高密度飼養(yǎng)的雞舍 ，這個(gè)問(wèn)題尤為重要。這樣該系統(tǒng)可以擴(kuò)展到需要維持 溫、濕度 在一定范圍內(nèi)的 環(huán)境中。傳統(tǒng)的 溫、濕度 檢測(cè)是使用濕度紙、溫度表等器件進(jìn)行 溫、濕度 測(cè)量 ,對(duì)于 溫、濕度 不達(dá)標(biāo)的雞舍，通過(guò)人為通風(fēng)、去濕及降溫等工作。研究表明，雞患慢性呼吸道等疾病與養(yǎng)殖環(huán)境的優(yōu)劣密切相關(guān)，目前造成養(yǎng)雞業(yè)生產(chǎn)損失較大的最主要的因素之一是雞場(chǎng)環(huán)境控制不合理。日本生產(chǎn)的環(huán)境調(diào)控集群控制系統(tǒng)還引入了專家系統(tǒng)，不僅能起到環(huán)境調(diào)控的作用，還能診斷出發(fā)病蛋雞。 D．用 C 語(yǔ)言實(shí)現(xiàn) 溫、濕度 異常時(shí) STC89c52 單片機(jī)輸出當(dāng)前 溫、濕度 調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)信號(hào)及報(bào)警信號(hào)。綜上所述正常溫度范圍設(shè)置為 13~23℃，正常濕度的范圍設(shè)置在 40%~72%RH，能夠有效調(diào)高雞的生長(zhǎng)與產(chǎn)蛋率。 輔助單元：包括顯示電路、報(bào)警電路。電源的穩(wěn)壓的特性較好，能夠保證整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定工作。 DHT11 的主要特性有：（ 1）將 溫、濕度 傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換、信號(hào)放大調(diào)理、 IIC 總線接口全部集成于一芯片；（ 2）可給出全校準(zhǔn)相對(duì)濕度及溫度值輸出；（ 3）帶有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 IIC總線數(shù)字輸出接口；（ 4） 具有露點(diǎn)值計(jì)算輸出功能；（ 5）具有卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性；（ 6）是只讀輸出分辨率為 14 位，溫度值輸出分辨率為 12 位；（ 7）小體積（ ），可表面貼裝；（ 8）具有可靠的 CRC 數(shù)據(jù)傳輸校驗(yàn)功能；（ 9）片內(nèi)裝載的校準(zhǔn)系數(shù)可保證 100%互換性；（ 10）電源電壓范圍為 —；（ 11）電流消耗，測(cè)量時(shí)為 550μA，休眠時(shí)為 3μA。由于本系統(tǒng)通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)的只有選擇、加、減三中功能，使用 4 4 矩陣式鍵盤需占用 8 個(gè)端口，對(duì)于 52 端口本來(lái)就少的單安徽新華學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 12 片機(jī)來(lái)說(shuō)無(wú)非是資源的浪費(fèi)，何況本系統(tǒng)根本不需使用 16 個(gè)按鍵，只需 3 個(gè)就行了 。本設(shè)計(jì)中采用 DS1232 看門狗芯片作為復(fù)位電路。表 33 為實(shí)現(xiàn)顯示的基本指令。第二個(gè)作用就是繼電器去驅(qū)動(dòng)其他負(fù)載。主程序流程圖如圖 所示。 //溫、濕度 初始狀態(tài)下的顯示 Delay_xms(20xx*5)。 U8FLAG=2。 //顯示開(kāi)，關(guān)光標(biāo) Delay_xms(5)。 LCD_wcmd(0x34)。 Delay_xms(1)。主要實(shí)現(xiàn)當(dāng)前 溫、濕度 值與 溫、濕度 正常值得比較。rhhum_L) fmq(50， 60)。 if(temp_H==100) temp_H=0。 if(s4==0) { while(!s4)。 d1=1。 報(bào)警功能主要通過(guò)比較當(dāng)前的 溫、濕度 是否處于正常范圍內(nèi)，若處于正常范圍內(nèi)則不進(jìn)行報(bào)警，否者進(jìn)行 溫、濕度 異常情況的匹配，當(dāng)匹配上后進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警。 LCD_wcmd(0x88)。 //寫入要顯示的地址 } 以下為圖像顯示函數(shù)。 //擴(kuò)充指令操作 Delay_xms(5)。 //判斷從機(jī)是否有低電平響應(yīng)信號(hào)如不響應(yīng)則跳出，響應(yīng)則向下運(yùn)行 if(!P2_0) 安徽新華學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 25 { U8FLAG=2。i++) { RH()。本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn) DHT11 溫、濕度 傳感器對(duì)雞舍 溫、濕度 的檢查， LCD12864 顯示屏顯示當(dāng)前 溫、濕度 及 溫、濕度 正常范圍值、 溫、濕度 調(diào)控器件的工作狀態(tài)等，按鍵能夠?qū)崿F(xiàn) 溫、濕度 范圍的調(diào)節(jié)， 溫、濕度 調(diào)控器件能夠在 溫、濕度 異常時(shí)進(jìn)行雞舍 溫、濕度 調(diào)節(jié)、 溫、濕度 異常時(shí)通過(guò)判讀異常的類型進(jìn)行不同頻率的報(bào)警。驅(qū)動(dòng)電流也非常小，而本系統(tǒng)需要它去控制空調(diào)、風(fēng)扇、加濕器等大功率器件，所以，就需要有一個(gè)功率驅(qū)動(dòng)的環(huán)節(jié)來(lái)銜接。傳感器采集電路如圖 所示： 安徽新華學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 16 圖 DHT11 電路圖 顯示模塊 LCD12864 基本介紹 LCD12864 是一種顯示分辯率為 128*64 的顯示屏，具有 4 位 /8 位并行、 2線或 3 線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；內(nèi)置 8192 個(gè) 16*16 點(diǎn)漢字，和 128 個(gè) 16*8 點(diǎn) ASCII 字符集 .利用該模塊靈活的接口方式和簡(jiǎn)單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。基 主 控 單 片 機(jī) ATmeaga128A DTH11 溫、濕度 系 統(tǒng) LCD12864 顯示系 統(tǒng) 最小系 統(tǒng)電 路 按鍵模塊 報(bào)警 模塊 驅(qū)動(dòng) 模塊 安徽新華學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 14 于 STC89C52 單片機(jī)時(shí)鐘周期的要求，選用頻率為 的晶振保證振蕩穩(wěn)定可靠的工作在晶振兩端分別連接 30PF 電容。至于實(shí)時(shí) 溫、濕度 則采用 12864 加DTH11 同步控制，讓人看起來(lái)會(huì)很方便。其供電方式簡(jiǎn)單，可用數(shù)據(jù)線供電，所需的外圍器件較少，甚至不需要外圍器件。 電源模塊 方案一：采用三只干電池作為電源。 檢測(cè)單元 溫、濕度 傳感器采集電路：傳感器負(fù)責(zé)雞舍 溫、濕度 檢測(cè)，并將檢測(cè)的結(jié)果送給控單元 STC89c52 單片機(jī)。通過(guò)顯示電路來(lái)顯示實(shí)時(shí)的溫度、濕度等。 （ 2）在軟件設(shè)計(jì)方面，重點(diǎn)研究了下列內(nèi)容。 國(guó)內(nèi)外畜禽環(huán)境控制的研究概況 雞舍環(huán)境的研究從上世紀(jì) 70 年代開(kāi)始的，最早研究的是荷蘭、美國(guó)和日本。 雞的這種調(diào)能力，在特定的環(huán)境中能夠維持體內(nèi)平衡，但環(huán)境變化過(guò)于突然或強(qiáng)烈，雞無(wú)法依靠自身調(diào)節(jié)能力維持其體內(nèi)平衡，使得雞的生長(zhǎng)、產(chǎn)蛋能力均有所影響，甚至?xí)霈F(xiàn)禽類疾病以致雞的死亡，更甚者出現(xiàn)禽流感影響人的正常生活。據(jù)我所知，除文中特別加以標(biāo)注引用參考文獻(xiàn)資料外，論文（設(shè)計(jì)）中所有數(shù)據(jù)均為自己研究成果，不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。 STC89c52 microcontroller。在溫度適宜的情況下，空氣濕度對(duì)雞體的熱調(diào)節(jié)機(jī)能不會(huì)有大的影響， 因而對(duì)雞的生產(chǎn)性能影響不大，但在低溫時(shí)，濕度影響較明顯。利用單片機(jī) 溫、濕度 自控系統(tǒng)對(duì) 雞舍 的 溫、濕度 進(jìn)行采集，科學(xué)合理地調(diào)節(jié) 雞舍 內(nèi)的溫度、濕度，并及時(shí)進(jìn)行處理，對(duì)減少經(jīng)濟(jì)損耗有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在系統(tǒng)運(yùn)行方案的基礎(chǔ)上建立的。首先依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則對(duì)硬件進(jìn)行初步選型，然后擬定一個(gè)系統(tǒng)的草案，同時(shí)還要考慮軟硬件實(shí)現(xiàn)的可行性。 硬件設(shè)備的選擇 硬件的選擇關(guān)系到系統(tǒng)功能的穩(wěn)定性及系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的成本。普通的輸入端口使用時(shí)，應(yīng)先向端口的輸出鎖存器寫入高電平 和 端口除了上述功能外還具有作為定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 功能 [2]，其具體功能特性如表 23 所示： 安徽新華學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 表 23 和 引腳復(fù)用功能 引腳號(hào) 功能特性 T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 捕獲 /重裝觸發(fā)和方向控制） P3 口作為普通的輸入端口使用時(shí)，應(yīng)先向端口的輸出鎖存器寫入高電平。對(duì)于要顯示大量信息時(shí)，使用顯示功能更好的液晶顯示器比較好，它能顯示更多的數(shù)據(jù)。并將當(dāng)前的 溫、濕度 信息及執(zhí)行部件的工作狀態(tài)通過(guò)控制 LCD12864 液晶顯示器的顯示出來(lái)。用 來(lái)虛擬數(shù)據(jù)線 DATA。 單片機(jī)的 口輸出高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，集電極電流通過(guò)蜂鳴器，從而使蜂鳴器發(fā)出聲音，當(dāng)輸出低電平時(shí)，三極管截止，蜂鳴器不工作。采用這種方法不僅使程序模塊化，使程序結(jié)構(gòu)層次分明，便于管理和維護(hù)，同時(shí)可方便以后開(kāi)發(fā)的調(diào)用，只要按照函數(shù)接口參數(shù)的定義，在功能程序模塊中調(diào)用接口函數(shù)即可，而不必關(guān)心底層驅(qū)動(dòng)是如何實(shí)現(xiàn)的，這樣縮短了開(kāi)發(fā)周期，開(kāi)發(fā)效率大大提高。 //上電，等待穩(wěn)定 安徽新華學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 23 LCD_init()。 P2_0=1。 其部分代碼如下： void LCD_init() { Delay_xms(3)。} else if (X==4) //判讀是否在第四行 {X=0x98。 } for(i=0。 //清屏 Delay_xms(5)。i++) 安徽新華學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 31 keyscan()。 其按鍵工作流程圖如圖 所示： 開(kāi) 始選 擇 鍵 按 下加 鍵 按 下減 鍵 按 下進(jìn) 入 中 斷鍵 盤 掃 描S 4 n u m = ( s 4 n m b e r + 1 ) % 5YNNS 4 n a m = 1 溫 度 上 限 加 1 ；S 4 n a m = 2 溫 度 下 限 加 1 ；S 4 n a m = 3 溫 度 上 限 加 1 ；S 4 n a m = 4 溫 度 下 限 加 1 ；S 4 n a m = 1 溫 度 上 限 減 1 ；S 4 n a m = 2 溫 度 下 限 減 1 ；S 4 n a m = 3 溫 度 上 限 減 1 ；S 4 n a m = 4 溫 度 下 限 減 1 ；YYS 4 n u m = = 0 ?退 出 中 斷YNNS 4 n u m = = 0結(jié) 束 圖 按鍵工作流程圖 以下是按鍵識(shí)別及處理的主要程序，主要通過(guò)按鍵掃描實(shí)現(xiàn)按鍵是否按下，但在按鍵掃描的過(guò)程中應(yīng)排除按鍵抖動(dòng)造成的異常，因此在按鍵識(shí)別過(guò)程中通過(guò) 延時(shí)達(dá)到消抖效果。 中斷處理程序設(shè)計(jì) 單片機(jī)的中斷處理具有及時(shí)響應(yīng)特點(diǎn)，由于本系統(tǒng)在人機(jī)交互功能上要體現(xiàn)及時(shí)性，故在體現(xiàn)人機(jī)交互功能時(shí)使用中斷處理。rhhum_H) fmq(40， 75)。 int rh。主要通過(guò)清屏指令實(shí)現(xiàn)清除顯示屏。i++) { LCD_wcmd(0x80+i)。 } 以下為顯示字符型數(shù)據(jù)設(shè)置顯示地址位置，由于使用 LCD12864 顯示屏自帶的字形庫(kù)編碼，每個(gè)字形用 16*16 點(diǎn)陣表示，因此 LCD12864 顯示屏可以顯示 4安徽新華學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 27 行字形，每行最多能夠顯示 8 個(gè)字。U8FLAG++)。 當(dāng)單片機(jī)上電后首先進(jìn)行 DHT11 傳感器的初始化，接著等待單片機(jī)發(fā)送開(kāi)始信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)發(fā)送一次開(kāi)始信號(hào)后 ，讀取 DHT11 寄存器中的 40 位數(shù)據(jù)（高 8 位溫度數(shù)據(jù)、低 8 位溫度數(shù)據(jù)、高 8 位濕度數(shù)據(jù)、低 8 位濕度數(shù)據(jù)、8 為校驗(yàn)碼）。 安徽新華學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 22 開(kāi) 始顯 示 器 初 始 化讀 取 溫 濕 度 信息溫 濕 度 信 息 處理溫 濕 度 異 常報(bào) 警 及 調(diào) 控 溫濕 度顯 示 當(dāng) 前 狀 態(tài)YN是 否 斷 電結(jié) 束YN 圖 主程序流程圖 其部分代碼如下： void main() { uchar i。 安徽新華學(xué)院 20xx 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 20 按鍵模塊 鍵盤是單片機(jī)最簡(jiǎn)單的輸入設(shè)備，通過(guò)它可以向單片機(jī)系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)和控制命令等，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。為了防止直接加 5v 電壓燒壞背光燈故在第 19 引腳加 10KΩ 電阻用于限流 [10]。 DHT11 接收到單片機(jī)的開(kāi)始信號(hào)后 ,等待主機(jī)開(kāi)始信號(hào)結(jié)束，然后發(fā)送 80us 低電平響應(yīng)信號(hào)。 在本設(shè)計(jì)中所需要的控制點(diǎn)數(shù)的較少，只需要幾個(gè)功能鍵，簡(jiǎn)便、易操作、成本低就成了首要考慮的因素。但在仿真時(shí)由于仿真軟件中不包含 DHT11，因此在仿真過(guò)程中采用方案一。且性能價(jià)格比較高， 本人 選擇 STC 公司 51 系列的單片機(jī)STC89c52。 當(dāng) 溫、濕度 異常時(shí)， 溫、濕安徽新華學(xué)院 20x