1、雞舍燈光自動控制系統的設計與優化摘 要：本文針對大型家禽養殖基地對雞舍燈光控制方式進行分析，綜合其優缺點提出一種合理的控制模式。采用光照控制電路和時鐘控制電路組合控制，實現了對雞舍進行自動補光。解決了不同天氣、不同季節雞舍燈光控制復雜的問題。控制電路是核心部分，電路設計的優良直接決定了補光效果的高低。關鍵詞：雞舍補光；光照控制；時鐘控制Henhouse light automatic control system design and optimization Abstract：Sheds light on the analysis of control, its advantages and

2、 disadvantages of the integrated control of a reasonable model. Illumination using the clock control circuit and control circuit combination of control, the realization of automatic sheds light up. Solution of different weather, different seasons sheds light control of complex issues. The core of th

3、e control circuits, their advantages and disadvantages determine the reasonableness of premium light, such as overall performance and accuracy. Keywords: sheds light up; light control; clock control2目 錄緒論11 系統設計21.1 要求和功能21.2 方案的確定21.3 原理的闡述21.4 器件的挑選42 電路設計62.1 直流穩壓電源電路圖62.2 器件的選擇和參數計算62.3 補光控制電路的電

4、路圖和原理62.4 電子鐘電路72.4.1 CP模塊72.4.2 計時器模塊82.4.3 譯碼顯示模塊82.4.4 調時模塊82.4.5 邏輯控制電路92.4.6 主電路圖113 系統調試123.1 電子鐘模塊調試123.2 控制模塊調試124 優化與設想135 小結146 參考文獻16附：74160計數器的介紹17緒論技術的進步帶來產業的革命。傳統養殖行業遵循家禽的天然屬性，白天喂養，夜間歇息。這是農業經濟時代的生產方式，不能適應當今規模化養殖，產業化生產。研究人員發現，利用生物對日照或光照的依賴，可以使家禽多進食，多產蛋，從而提高家禽的產蛋率，增加經濟效益，提高養殖戶的收入。 與家庭照明相

5、對高端的控制器作對比，雖然功能不多，精度不準，外形設計也不美觀，但起碼滿足了基本的控制功能，并且還大大降低了成本，使該設計更適合于中小規模的養雞場。 1、 系統設計 1.1 要求和功能該系統應具備以下功能：正常天氣下，滿足在太陽升起之前和太陽落下之后這兩段時間進行補光；在陰天下雨的天氣下，可能夠滿足自動進行補光；在季節交換的時候，能滿足自動調節雞場補光時間的長短 ； 1.2 方案的確定 光照、時鐘雙控電路： 光照控制電路控制著恒定空間的光照強度，時鐘控制電路控制著不同時間的光照，讓設計在需要的時候補充光照，在不需要的時候關閉光源，從而保證了雞生蛋對光的需求，保證了光照的恒定，提高生蛋

6、率！1.3 原理的闡述 主電源變壓器，整流，濾波，得到直流電源照明控制電路穩壓后的系統框圖，時鐘控制電路提供低壓直流電源;照明控制電路，用于控制量補光后處理控制設備的時鐘控制電路運行的主電路，再加上補光燈用來照明； 雞舍燈光控制器的原理框圖如圖1，電路包括以下幾個部分：直流穩壓電源、光照控制電路、時鐘控制電路以及主電路。圖1（原理框圖） 直流穩壓電源如圖2： 圖2 （穩壓電源流程圖）照明控制電路如圖3： 圖3 （照明控制電路）時鐘控制電路如圖4： 圖4 （時鐘控制電路）主電路如圖5：圖5 （主電路圖） 補光原理如圖6.圖6 （補光原理圖）如上圖6所示，電子鐘控制和光照控制這兩種控制方式作用在一

7、起的時候就是雞舍所需額外燈光時間段的實際效果；在夏天補充兩小時到補光燈，天亮之后再接受自然光，天黑之后再延續二個小時補光；隨著晝夜時差；春夏秋冬補光時間自行調節；夏天補充的相對較短，冬天的補光時間相對較長，補光時間可以延長及縮短4到5小時左右。通過人為對光敏電阻值的調控，根據實際需求還可以自行設定陰雨天24H自動補光的功能；電路原理如系統流程圖所示，對大電進行調壓，濾波，整流，穩壓后獲得直流穩壓電源，為時鐘控制電路、光照控制電路提供低壓直流電源；時鐘控制電路，光照控制電路對控制量進行處理后控制主電路中補光設備的運行，進行補光。照明控制電路，直流穩壓電源，主電路，模擬電路; 時鐘控制電

8、路為數字電路。表1：元器件明細表1.4 器件的挑選序號名稱型號參數數量1TTL集成邏輯與非門740022TTL集成邏輯與非門741013TTL集成邏輯非門740444TTL集成邏輯與門740815TTL集成邏輯或門743236TTL集成邏輯或非門741027十進制BCD碼計數器74LS16068BCD七段譯碼顯示器DCD_HEX49定時器555110電阻150111電阻470112電阻6K113電阻47K214光敏電阻2K/2M115電位器2 K116電位器10 K117電容220F118電容10F119電容10nF120二極管IN4007521穩壓二極管6V122發光二極管LED123三極管

9、9013124電壓繼電器6V225刀開關單級一位226按鈕開關227白熾燈220V/100W228熔斷器1A129交流變壓器220V/15V130導線若干2、電路設計2.1 直流穩壓電源電路圖因為直流穩壓電源地額定輸出電壓相對恒定，輸出電流的變化區間也相對較小，可以使用二極管穩壓電路。電路圖如右圖7：直流穩壓電源 圖7 直流穩壓電源電路圖2.2 器件的選擇和參數計算輸出電壓：負載電流：UI的選擇：UI（23）UZ=1218V變壓器的選擇：變比；可取k=151，此時UI=14.7V；穩壓管的選擇：，限流電阻的選擇： ；取電容的選擇：取C=220整流二極管：D1D4選用 IN4007 2.3 補光

10、控制電路的電路圖和原理采用光敏電阻將點亮信號轉換成電信號，控制繼電器的晶體管放大電路的設計如下圖，如圖8中.根據光敏電阻特殊的特性，在充足太陽光照射的情況下光敏電阻R3的測試值為低阻2K 。晶體管Q1在這種情況下：繼電器K就會釋放，會自動截止，當天黑之后光敏電阻的測試值為2M，處于相對飽和導通，繼電器常開觸點就會自動連接，構成燈泡所需的供電電路，這時候燈泡就會打開，滿足雞場的照明； 圖8 補光控制電路圖 2.4 電子鐘電路2.4.1 CP模塊秒表電路最重要的部分就是 cp信號發生器，他會產生一個脈沖信號；該脈沖信號的頻率是標準頻率；其中振蕩頻率的精度和振蕩頻率的穩定度決定了一個電子鐘的質量和使

11、用壽命。設計中采用555定時器與RC組成多諧振蕩器來實現。設計CP信號發生器如圖9所示。因為電子時鐘計時的最小單位為1s，所以 設定輸出的脈沖頻率為1Hz，占空比為2/3，周期T=1s。 圖9 CP信號發生器由書本可知，多諧振蕩器振蕩周期地計算公式如下所示: 由于實際電路中要求R1、R21K，同時R1+R23.3M，故取C1=10F，代入上式計算得R1=R2=48 K。可取兩個47 K的電阻與一個2K 的電位器串聯實現，電位器滑動端調至50%位置處。為提高555定時器比較器參考電壓的穩定性，在5腳與地之間接電容C2=0.01F。2.4.2 計時器模塊從電子表原理可以看出1s，1min，1h位是

12、十進制；10s，10min位是六進制；10h位是二十四進制；所以10s，10min位用74160構成六進制計數器，1S，1Min，1H位使用十進制計數器74160；10小時74160到24十進制計數器原理圖如圖10所示；可利用置位法接成六進制計數器；圖10 六進制計數器原理圖 利用74160的同步置數端（LD）實現的六進制計數器電路如圖11所示。另外，可用兩片計數器滿足24進制的計數器；計數器采用邏輯門電路連接。 2.4.3 譯碼顯示模塊 采用集成的譯碼顯示模塊；內含譯碼器；顯示器；電阻； 2.4.4 調時模塊 使用按鈕開關1分鐘的控制權， 1H ，脈沖CP信號發生器作為定時脈沖 圖11 六進

13、制計數器電路圖圖12 計數器、譯碼器、顯示器電路圖2.4.5 邏輯控制電路使用兩個74160位輸出時作為控制電路來實現的邏輯的控制信號時， 每天0 3 ， 22 23的控制信號是零時，剩下的時間控制信號是1 時；如表2 列出真值表；列出真值表如表2。 表2 真值表編號輸入輸出ABCDEFYQB2QA2QD1QC1QB1QA10000000010000010200001003000011040001001500010116000110170001111800100019001001110001010×11001011×12001100×13001101&#

14、215;14001110×15001111×16010000117010001118010010119010011120010100121010101122010110123010111124011000125011001126011010×27011011×28011100×29011101×30011110×31011111×32100000133100001134100010035100011036100100×37100101×38100110×39100111×40

15、101000×41101001×42101010×43101011×44101100×45101101×46101110×47101111×48110000×49110001×50110010×51110011×52110100×53110101×54110110×55110111×56111000×57111001×58111010×59111011×60111100×61111101

16、×62111110×63111111× 2.4.6 主電路圖使用普通照明燈補光的主電路，將燈泡與開關，時間繼電器串聯。電路如圖13。圖13 主電路電路圖3、系統調試3.1 電子鐘模塊調試電子鐘這一塊功能的檢測主要可以分為以下三個部分：首先是六進制與二十四進制計數器地穩定性的檢測：將六進制；二十四進制計數器分別獨立出來，再在CP端連上脈沖信號發生器，觀察電路QAQD端和進位輸出端的信號波形，以此來判斷計數器是否穩定；片之間的進位是否穩定正常的檢測：計數器模塊要獨立，終端耦合脈沖發生器，適當調大數的頻率（如10khz），觀察數字顯示是否為正常的輸入；調時電路的檢測：點

17、擊調時按鈕控制開關，通過觀察數碼管的顯示值去判斷是否實現預期的調時功能，如若沒有實現，繼續調整修改電路；經過仿真，雖然數字顯示剛開始不是很符合標準，但是隨著不停的調整頻率，片間的進位結果符合設計要求；3.2 控制模塊調試控制模塊地檢測主要有以下兩個方面：光照控制電路的測試：在補光控制電路的兩端連接上6V的直流電源；調節光敏電阻的阻值（在亮阻2K到暗阻2M之間循序改變），記錄繼電器處于光敏電阻為亮阻的時候是否釋放以及繼電器在暗阻時能否跳合；時鐘控制電路的測試：邏輯控制電路獨立，位計數器終端耦合脈沖發生器，在邏輯電平輸出的示波器，觀察數碼管顯示輸出邏輯電平為00 03 ， 22 23是一個低的水平

18、，輸出邏輯電平的數字顯示的高。經過仿真，結果符合設計要求；4 、優化與設想雖然進過多次系統優化，但是明顯可見本次設計還存在很多客觀問題，比如實際使用壽命問題，靈敏度高低問題，設施維護與保養問題，實物布置問題，系統智能操控設想等等幾個方面，考慮到為了能夠實際的解決小型養殖場的照明需求，我覺得首先要使用性能穩定，市場口碑良好的元器件，這樣能保證一個基本的使用壽命，其次要保護好電路的防潮，防濕等問題，平時要多注意清理污垢，保證照明設施的良好運行； 隨著社會智能化的推進，自然聯想到怎么才能讓系統更人性化，更簡單實用，再此，我個人覺得如果條件允許，首先我們可以在電路中串聯一個遙控開關裝置，讓使用者能夠更

19、方便的操作；其次可以在大的方面增加一個溫度感應部分，即在溫度偏低但是有一定自然光照射的情況下也可以給雞提供一定的光照，提高生蛋率，當然做好時控，光控，溫控的協調，最終達到最好的光照環境并不容易，對于一些散養殖戶來說，能夠達到基本需求的話，本文的設計已經能夠滿足！額外的增加成本和布置難度并不明智！5、小結經過電路仿真，本次畢業設計的電路結果符合設計要求。經過設計方案的比較、論證、確定，系統電路的設計、仿真測試，最終完成了設計任務，實現了預定功能。電路的主要特點在于采用時鐘控制電路和光照控制電路相結合疊加控制，從而滿足了對雞場內部進行自動補光；能夠適應不同的氣象環境，不同得季節雞舍照明控制復雜的問

20、題。另外，由于采用的是常見簡單廉價的電子元器件，電路相對簡單、不需要編程，實際資金需求也比較小，更是易于更換和維修；在此希望能夠給需要的人們提供一點切實的幫助，造福于社會！6、參考文獻1 Devdas Shetty，Mechatronics System DesignM. BEIJING：China Machine，20042 Zhao Y, Liao Y B, Lai S R. Simultaneous measurement of down-hole high pressure and temperature with a bulkmodulus and FBG sensorC. IEEE, Photonics Tech. Lett，20023 N.Sriskanthan, F. Tan, A. Karande. Bluetooth based home automation system. Microprocessors and Microsystems,2002,(26):281-2894 Farah Magrabi, Nigel H. Lovell, Branko G. Celler. A web-based approach for electroca