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文檔簡介
1、雞舍控制系統設計摘 要雞舍控制系統是基于單片機的智能控制系統。控制系統以AT89S52單片機為核心,實現自動調節光照和溫度以與音樂定時播放的功能。溫度傳感器采用改進型智能傳感器DS18B20,光強傳感器采用TSL2561檢測光照度。將采集的雞舍的數據信息在液晶nokia5110上顯示出來。本文設計的雞舍控制系統,能夠實時采集控制溫雞舍的光照強度、溫度等環境參數,并且定時控制音樂播放,以直觀的數據顯示給用戶。關鍵詞 AT89S52; 溫度控制; 光照控制; 液晶nokia51101 緒論雞舍的溫度光照對蛋雞的生長、發育和產蛋量有直接影響,合理的光照能刺激蛋雞排卵,增加蛋雞產蛋量。對于封閉式雞舍,
2、完全采用人工光照方式,而對開放式或半開放式的雞舍,可以采用自然光照和人工補充光照相結合的方式。當自然光照時間充足時,無需人工光照,只有當自然光照時間不足時,才采用人工光照補充。這樣既可以節省開支,又能滿足雞舍光照強度的要求。溫度的調控可以減弱季節和晝夜溫差對雞的生長發育和產蛋量的影響。音樂可以促進蓄養類動物的生長,并且可以提高肉質的質量還可以提高雞對環境中突發的聲響的適應能力,以免受到驚嚇。人工控制光照度和溫度變化,可提高家禽生產力、繁殖力和產蛋品質,消除或改變家畜生產的季節性。本系統可以根自動調整光照強度和溫度,由獨立鍵盤控制音樂播放,減少了人工參與,同時又能在滿足要求的前提下節約用電量。基
3、于以上認識,本文設計出一種基于單片機技術的雞舍控制系統。2 系統方案與論證為了能夠設計出一種成本低廉,精確度較高,連接簡單的雞舍控制系統,本設計給出了三種方案。21 方案論述方案一:控制系統以AT89S52單片機為核心,溫度傳感器采用改進型智能傳感器DS18B20,光強傳感器采用TSL2561檢測光照強度。所需采集的數據將隨被測各項數據變化的電壓或電流采集過來,進行數據的處理,在顯示電路上,將被測各項數據顯示出來。單片機將采集到數值在液晶nokia5110上顯示出來。所采集的數據經過單片機的比較發出調整指令,通過調整燈的亮度和電熱爐的溫度來調節光照強度和溫度。獨立鍵盤控制音樂播放,經過1min
4、后由單片機控制停止播放音樂。系統的總體結構框圖,如圖2.1所示。圖2.1 系統框圖方案二:控制系統的核心采用AT89C51單片機,溫度采集采用SHT10數字式溫濕度傳感器。光照度傳感器采用GZD-01型光照度感應探頭,A/D轉換模塊采用逐次漸近型8路A/D轉換器ADC0809,利用AT89C51單片機的串行I/O口。單片機將采集到數值在液晶nokia5110上顯示出來。獨立鍵盤控制音樂播放,經過1min后由單片機控制停止播放音樂。系統的總體結構框圖,如圖2.2所示。圖2.2 系統框圖方案三:控制系統以AT89S52單片機為核心,溫度傳感器采用改進型智能傳感器DS18B20,采用加熱爐調整溫度。
5、光照控制不再經過單片機控制而直接利用光敏電阻阻值與光照強度之間的關系來控制雞舍燈光的光照強度。數據采集部分使用AT89S52單片機,將隨被測各項數據變化的電壓或電流采集過來,進行數據的處理,在顯示電路上,將被測各項數據顯示出來。單片機將采集到數值在液晶1602上顯示出來。獨立鍵盤控制音樂播放,經過1min后由單片機控制停止播放音樂。系統的總體結構框圖,如圖2.3所示。圖2.3 系統框圖2.2 方案比較方案一使用的控制器為AT89S52單片機,方案二使用的控制器為AT89C51單片機。與方案二的單片機相比較,AT89S52單片機功耗低,性能高而且成本不高,并且完全能夠滿足本方案的需求。方案一選擇
6、的TSL2561光強傳感器相比于方案二使用GZD-01型光照度感應探頭和方案三的光敏電阻,TSL2561光強傳感器采用先進的電路模塊技術開發變送器,體積小、安裝方便、線性度好、傳輸距離長、抗干擾能力強,來采集雞舍的光照強度。方案一和方案三選擇溫度傳感器DS18B20采集雞舍的溫度,與方案二的溫度傳感器相比SHT10數字式溫濕度傳感器不需外圍元件,直接輸出溫度的數字信號,無需經過AD轉換,連接簡單,可以有效地解決傳統溫度傳感器的不足。方案一和方案二使用的顯示設備是液晶nokia5110相對于方案二的LCD1602有以下優點。性價比高,LCD1602可以顯示32個字符,而Nokia5110可以顯示
7、15個漢字,30個字符,Nokia5110裸屏僅8.8元,LCD1602一般15元左右。接口簡單,僅四根I/O線即可驅動,LCD1602需11根I/O線。速度快,是LCD1602的40倍。Nokia5110工作電壓3.3V,正常顯示時工作電流200uA以下,具有掉電模式,適合電池供電的便攜式移動設備。綜上所述,根據對三種方案的比較以與對設計的雞舍控制系統性價比,精確度較高,連接簡單的要求,選擇方案一來設計本雞舍控制系統。3 系統硬件設計雞舍控制系統硬件部分主要由控制器模塊、電源電路模塊、室溫度檢測模塊、光照強度檢測模塊、顯示電路模塊、控制電路模塊組成。3.1 控制器模塊本設計的控制器模塊選用A
8、T89S52,它是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器,具有8K在系統可編程Flash存儲器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術制造,與工業80C51產品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統可編程,亦適于常規編程器。在單芯片上,擁有靈巧的8 位CPU 和在系統可編程Flash,使得AT89S52在眾多嵌入式控制應用系統中得到廣泛應用。(1) 標準功能:8K字節Flash,256字節RAM,32位I/O口線,看門狗定時器,2個數據指針,三個16位定時器/計數器,一個6向量2級中斷結構,全雙工串行口,片晶振與時鐘電路4。另外,AT89S52可降至0Hz靜態邏輯操作,支
9、持2種軟件可選擇節電模式。空閑模式下,CPU停止工作,允許RAM、定時器/計數器、串口中斷繼續工作。掉電保護方式下,RAM容被保存,振蕩器被凍結,單片機一切工作停止,直到下一個中斷或硬件復位為止。(2) 在外部結構上,AT89S52單片機和MCS-51系列單片機的結構一樣,有三種封裝形式,分別是PDIP形式,為40針腳; PLCC形式,為44針腳;TAFP形式,也為44針腳5。其中,常用的為PDIP形式。AT89S52單片機的引腳分布如圖3.1所示。圖3.1 AT89S52的引腳圖3.2 溫度檢測電路模塊DS18B20可以將現場溫度直接以“一線總線”的數字方式傳輸,大大提高了系統的抗干擾性。適
10、合于惡劣環境的現場溫度測量。DS18B20的溫度檢測和數據輸出全集成于一個芯片之上,從而抗干擾能力更強。其中一個工作周期可分為兩個部分,即溫度檢測和數據處理。其管腳介紹如下:(1)GND為電源地;(2)DQ為數字信號輸入/輸出端;(3)VDD為外接供電電源輸入端(在寄生電源接線方式時接地)。測溫電路連接如圖3.2所示。圖3.2 溫度檢測電路圖3.3光照強度檢測電路模塊本設計選擇TSL2561光強傳感器檢測雞舍的光照強度。各引腳的功能如下:腳1和腳3分別是電源引腳和信號地。其工作電壓工作圍是是2.7V-3.5V。腳2,器件訪問地址選擇引腳。由于該引腳電平不同,該器件有3個不同的訪問地址。腳4和腳
11、6,總線的時鐘信號線和數據線。腳5中斷信號輸出引腳。當光強度超過用戶編程設置的上或下閾值時器件會輸出一個中斷信號。TSL2561光強度數字轉換芯片與單片機P0口相接,電路原理圖如圖3.3所示。圖3.3 TSL2561光強傳感器連接電路圖3.4 顯示模塊液晶nokia5110的特點如下:(1) 84x48 的點陣LCD,可以顯示4 行漢字,采用串行接口與主處理器進行通信,接口信號線數量大幅度減少,包括電源和地在的信號線僅有9 條。(2) 支持多種串行通信協議(如AVR 單片機的SPI、MCS51 的串口模式O等),傳輸速率高達4Mbps,可全速寫入顯示數據,無等待時間。(3)可通過導電膠連接模塊
12、與印制版,而不用連接電纜,用模塊上的金屬鉤可將模塊固定到印制板上,因而非常便于安裝和更LCD 控制器/驅動器芯片已綁定到LCD 晶片上,模塊的體積很小。(4)采用低電壓供電,正常顯示時的工作電流在200A 以下,且具有掉電模式。液晶nokia5110的引腳圖如圖3.4所示。液晶nokia5110與單片機的連接電路圖如圖3.5所示。圖3.4 液晶nokia5110引腳圖圖3.5 液晶nokia5110連接電路圖3.5控制電路模塊本設計的控制電路模塊選用繼電器作為控制系統的開關。繼電器是一種電子控制器件,它具有控制系統(又稱輸入回路)和被控制系統(又稱輸出回路),通常應用于自動控制電路中,它實際上
13、是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關” 。故在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等作用。如圖3.6所示,從機從主機接受指令控制繼電器的開關,從而使各類執行器件起到對溫室環境調節的作用。圖3.6 繼電器控制電路3.6 電源電路模塊本設計中用到3種電源,分別為-5V、+5V、12V。電源電路圖如圖3.7所示,220V交流電經變壓器降壓、橋式整流、電容濾波后由7905、7805、7812三端集成穩壓管分別得到-5V、+5V、12V電壓,為整個系統供電。圖3.7 電源電路圖4 系統軟件設計本設計軟件部分以AT89S52為控制核心,由傳感器采集溫度、光照和鍵盤操作數據,經過單片機比較后作出相
14、應的操作。實現自動調整溫度和光照并且控制音樂播放時間。系統程序流程圖如圖4.1所示。圖4.1 系統程序流程圖5 結論本次設計結合單片機技術和傳感器技術,構建了一個基于單片機技術的雞舍控制系統。本系統是本著在不影響功能實現的前提條件下盡可能降低生產成本的宗旨,以AT89S52為核心,以繼電器控制為主要控制方式,以檢測并調節雞舍溫度、光照度和音樂播放時間為主要目的的測控系統。該系統可以實現對雞舍參數信息的實時檢測和調整并顯示。結果表明,該控制系統具有良好的擴展性和實用性,對于實現雞舍的智能化測控管理,降低勞動強度,提高生產效率,創造雞舍盈利的最佳效益將產生積極作用。參考文獻1鄒存明,滿紅,林強雞舍
15、溫度控制器設計與實現J2011(04):2542童詩白,華成英主編模擬電子技術基礎(第四版)M:高等教育,20065(2010重印)3 王廣輝,吳振橋,光控自動窗簾的設計J電子世界,2007,(08)4 胡漢才單片機原理與系統設計M:清華大學,20015 守義單片機應用技術M:電子科技大學,20026 戴勇,周建平,梁楚華,二明. 基于AT89S52單片機的多功能智能溫室測控系統J農機化研究,2009(5):1397 譚浩強. C程序設計(第三版) M:清華大學,20058 來清民傳感器與單片機接口與實例M:航空航空大學,2008: 1391419錢能主編C+程序設計M 清華大學2009610
16、 宇河,金鈺計算機控制系統M;理工大學,199611 美Katsuhiko Ogata.陸伯英,于海勛等(譯)現代控制工程(第三版)M:電子工業,2000,3.Design of the Intelligent Monitoring System for theHen HouseAbstractThe hen house control system is microcontroller-based intelligent control system. AT89S52 MCU works as the core,the control system is to automatically a
17、djust the light and temperature, as well as the music is broadcast regularly features. Temperature sensor this systerm uses is which with improved smart sensor DS18B20. And the light intensity sensor using TSL2561 light intensity is detected. The sheds data will be collected on the LCD nokia5110 dis
18、played. This article sheds designed control system, real-time acquisition and control temperature sheds light intensity, temperature and other environmental parameters, and timing control to music player, intuitive data displayed to the user. KeywordsAT89S52;temperature control; light control;LCD no
19、kia5110附錄1 系統總電路圖附錄2 程序#include <reg52.h>#include <n5110.h>#include<intrins.h>#include <math.H> /要用到取絕對值函數abs()#define uchar unsigned char #define uint unsigned intsbit light=P05;sbit ds=P10;sbit light1=P06;sbit light2=P07;sbit re=P20;sbit guang=P21;sbit yin=P22;sbit jian=P33
20、;int tempValue1;unsigned int temp;uchar code th0=(65535-3000)/256;uchar code tl0=(65535-3000)%256;uchar dispbuf6;char num="0"uchar code disptab=0x3f,0x6,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x27,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x0;uchar code disptabwithdot=0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x
21、a7,0xff,0xef,0xf7,0xfc,0xb9,0xf9,0xf1;uchar code dispbit=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf;/延時函數, 對于11.0592MHz時鐘, 例i=10,則大概延時10ms. void delay(unsigned int i) unsigned int j; while(i-) for(j = 0; j < 125; j+); void dsInit() /對于11.0592MHz時鐘, unsigned int型的i, 作一個i+操作的時間大于?us unsigned int i; ds = 0; i =
22、100; /拉低約800us, 符合協議要求的480us以上 while(i>0) i-; ds = 1; /產生一個上升沿, 進入等待應答狀態 i = 4; while(i>0) i-; void dsWait() unsigned int i; while(ds); while(ds); /檢測到應答脈沖 i = 4; while(i > 0) i-;/向DS18B20讀取一位數據/讀一位, 讓DS18B20一小周期低電平, 然后兩小周期高電平,/之后DS18B20則會輸出持續一段時間的一位數據bit readBit() unsigned int i; bit b; ds
23、 = 0; i+; /延時約8us, 符合協議要求至少保持1us ds = 1; i+; i+; /延時約16us, 符合協議要求的至少延時15us以上 b = ds; i = 8; while(i>0) i-; /延時約64us, 符合讀時隙不低于60us要求 return b;/讀取一字節數據, 通過調用readBit()來實現unsigned char readByte() unsigned int i; unsigned char j, dat; dat = 0; for(i=0; i<8; i+) j = readBit(); /最先讀出的是最低位數據 dat = (j
24、<< 7) | (dat >> 1); return dat;/向DS18B20寫入一字節數據void writeByte(unsigned char dat) unsigned int i; unsigned char j; bit b; for(j = 0; j < 8; j+) b = dat & 0x01; dat >>= 1; /寫"1", 將DQ拉低15us后, 在15us60us將DQ拉高, 即完成寫1 if(b) ds = 0; i+; i+; /拉低約16us, 符號要求1560us ds = 1; i =
25、 8; while(i>0) i-; /延時約64us, 符合寫時隙不低于60us要求 else /寫"0", 將DQ拉低60us120us ds = 0; i = 8; while(i>0) i-; /拉低約64us, 符號要求 ds = 1; i+; i+; /整個寫0時隙過程已經超過60us, 這里就不用像寫1那樣, 再延時64us了 /向DS18B20發送溫度轉換命令void sendChangeCmd() dsInit(); /初始化DS18B20, 無論什么命令, 首先都要發起初始化 dsWait(); /等待DS18B20應答 delay(1);
26、/延時1ms, 因為DS18B20會拉低DQ 60240us作為應答信號 writeByte(0xcc); /寫入跳過序列號命令字 Skip Rom writeByte(0x44); /寫入溫度轉換命令字 Convert T/向DS18B20發送讀取數據命令void sendReadCmd()EA=0;/關閉中斷是因為進入顯示中斷會影響到DS18B20的讀寫時序 dsInit(); dsWait(); delay(1); writeByte(0xcc); /寫入跳過序列號命令字 Skip Rom writeByte(0xbe); /寫入讀取數據令字 Read ScratchpadEA=1;/獲
27、取當前溫度值int getTmpValue() unsigned int tmpvalue; int value; /存放溫度數值 float t; unsigned char low, high;EA=0; sendReadCmd();/連續讀取兩個字節數據 low = readByte(); high = readByte(); /將高低兩個字節合成一個整形變量 /計算機中對于負數是利用補碼來表示的 /若是負值, 讀取出來的數值是用補碼表示的, 可直接賦值給int型的value tmpvalue = high; tmpvalue <<= 8; tmpvalue |= low;
28、value = tmpvalue;/*/使用DS18B20的默認分辨率12位,精確度為0.0625度,即讀回數據的最低位代表0.0625度*/ t = value * 0.0625; /將它放大100倍, 使顯示時可顯示小數點后兩位, 并對小數點后第三進行4舍5入 /如t=11.0625, 進行計數后, 得到value = 1106, 即11.06 度 /如t=-11.0625, 進行計數后, 得到value = -1106, 即-11.06 度 value = t * 100 + (value > 0 ? 0.5 : -0.5); /大于0加0.5, 小于0減0.5 return va
29、lue;EA=1;void Init_timer0()TMOD=0x01;TH0=th0;TL0=tl0;EA=1;ET0=1;TR0=1;void timer0() interrupt 1uchar tmp;uchar tmp1;staticuchar count;P0|=0x3f;we=1;tmp=dispbitcount;tmp1=tmp;P0&=tmp;we=0;du=1;tmp=dispbufcount;if(tmp1=0xfb)tmp=disptabwithdottmp;elsetmp=disptabtmp;P0=tmp;du=0;count+;if(count=6)cou
30、nt=0;/unsigned int temp = abs(tempValue); dispbuf0 = temp/ 10000; dispbuf1 = temp % 10000 / 1000; dispbuf2 =temp % 1000 / 100; dispbuf3 = temp % 100 / 10; dispbuf4 = temp % 10;TH0=th0;TL0=tl0;void main()dio=0; float a;LCD_init(); /初始化LCD模塊 Init_timer0();while(1) sendChangeCmd();/啟動溫度轉換 tempValue1 =
31、getTmpValue(); temp = abs(tempValue1);LCD_write_hanzi(0,0,0); /雞LCD_write_hanzi(2,0,1); /舍 LCD_write_hanzi(4,0,2); /溫LCD_write_hanzi(6,0,3); /度LCD_write_maohao(8,0,0); /:LCD_write_shuzi(0,2, dispbuf0); /十位LCD_write_shuzi (0,2, dispbuf1); /個位LCD_write_shuzi (0,2,45); /小數點/LCD_write_shuzi (0,2, dispbu
32、f2); /十分位LCD_write_shuzi (0,2, dispbuf3); /百分位LCD_write_shuzi (0,2, dispbuf4); /千分位 <5110zi.h>庫函數如下:sbit sce = P16; /片選sbit res = P11; /復位,0復位sbit dc = P15; /1寫數據,0寫指令sbit sdin = P13; /數據sbit sclk = P14; /時鐘 unsigned char code shuzi=/*- 文字: 0 -*/*- 宋體12; 此字體下對應的點陣為:寬x高=8x16 -*/0x00,0xE0,0x10,0
33、x08,0x08,0x10,0xE0,0x00,0x00,0x0F,0x10,0x20,0x20,0x10,0x0F,0x00,/*- 文字: 1 -*/*- 宋體12; 此字體下對應的點陣為:寬x高=8x16 -*/0x00,0x10,0x10,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x20,0x20,0x3F,0x20,0x20,0x00,0x00,/*- 文字: 2 -*/*- 宋體12; 此字體下對應的點陣為:寬x高=8x16 -*/0x00,0x70,0x08,0x08,0x08,0x88,0x70,0x00,0x00,0x30,0x28,0x24,0x22,0
34、x21,0x30,0x00,/*- 文字: 3 -*/*- 宋體12; 此字體下對應的點陣為:寬x高=8x16 -*/0x00,0x30,0x08,0x88,0x88,0x48,0x30,0x00,0x00,0x18,0x20,0x20,0x20,0x11,0x0E,0x00,/*- 文字: 4 -*/*- 宋體12; 此字體下對應的點陣為:寬x高=8x16 -*/0x00,0x00,0xC0,0x20,0x10,0xF8,0x00,0x00,0x00,0x07,0x04,0x24,0x24,0x3F,0x24,0x00,/*- 文字: 5 -*/*- 宋體12; 此字體下對應的點陣為:寬x高
35、=8x16 -*/0x00,0xF8,0x08,0x88,0x88,0x08,0x08,0x00,0x00,0x19,0x21,0x20,0x20,0x11,0x0E,0x00,/*- 文字: 6 -*/*- 宋體12; 此字體下對應的點陣為:寬x高=8x16 -*/0x00,0xE0,0x10,0x88,0x88,0x18,0x00,0x00,0x00,0x0F,0x11,0x20,0x20,0x11,0x0E,0x00,/*- 文字: 7 -*/*- 宋體12; 此字體下對應的點陣為:寬x高=8x16 -*/0x00,0x38,0x08,0x08,0xC8,0x38,0x08,0x00,0
36、x00,0x00,0x00,0x3F,0x00,0x00,0x00,0x00,/*- 文字: 8 -*/*- 宋體12; 此字體下對應的點陣為:寬x高=8x16 -*/0x00,0x70,0x88,0x08,0x08,0x88,0x70,0x00,0x00,0x1C,0x22,0x21,0x21,0x22,0x1C,0x00,/*- 文字: 9 -*/*- 宋體12; 此字體下對應的點陣為:寬x高=8x16 -*/0x00,0xE0,0x10,0x08,0x08,0x10,0xE0,0x00,0x00,0x00,0x31,0x22,0x22,0x11,0x0F,0x00,/*- 文字: a -
37、10*/*- 宋體12; 此字體下對應的點陣為:寬x高=8x16 -*/0x00,0x00,0x80,0x80,0x80,0x80,0x00,0x00,0x00,0x19,0x24,0x22,0x22,0x22,0x3F,0x20,/*- 文字: b -11*/*- 宋體12; 此字體下對應的點陣為:寬x高=8x16 -*/0x08,0xF8,0x00,0x80,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x3F,0x11,0x20,0x20,0x11,0x0E,0x00,/*- 文字: c -12*/*- 宋體12; 此字體下對應的點陣為:寬x高=8x16 -*/0x00,0x00,
38、0x00,0x80,0x80,0x80,0x00,0x00,0x00,0x0E,0x11,0x20,0x20,0x20,0x11,0x00,/*- 文字: d -13*/*- 宋體12; 此字體下對應的點陣為:寬x高=8x16 -*/0x00,0x00,0x00,0x80,0x80,0x88,0xF8,0x00,0x00,0x0E,0x11,0x20,0x20,0x10,0x3F,0x20,/*- 文字: e -14*/*- 宋體12; 此字體下對應的點陣為:寬x高=8x16 -*/0x00,0x00,0x80,0x80,0x80,0x80,0x00,0x00,0x00,0x1F,0x22,0
39、x22,0x22,0x22,0x13,0x00,/*- 文字: f -15*/*- 宋體12; 此字體下對應的點陣為:寬x高=8x16 -*/0x00,0x80,0x80,0xF0,0x88,0x88,0x88,0x18,0x00,0x20,0x20,0x3F,0x20,0x20,0x00,0x00,/*- 文字: g -16*/*- 宋體12; 此字體下對應的點陣為:寬x高=8x16 -*/0x00,0x00,0x80,0x80,0x80,0x80,0x80,0x00,0x00,0x6B,0x94,0x94,0x94,0x93,0x60,0x00,/*- 文字: h -17*/*- 宋體12
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