雛雞雞舍模糊溫濕度控制器的設計畢業(yè)論文

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1、雛雞雞舍模糊溫濕度控制器的設計畢業(yè)論文1緒論1.1課題研究的背景及意義1.1.1課題研究的背景中國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，雞禽養(yǎng)殖業(yè)是中國農(nóng)業(yè)中的重要產(chǎn)業(yè)之一。中國雞禽養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)歷了穩(wěn)定快速發(fā)展，總產(chǎn)量大幅提高。育雛是雞禽生產(chǎn)中非常關(guān)鍵的養(yǎng)殖環(huán)節(jié)，雞舍環(huán)境控制直接影響著雛雞的生長發(fā)育，因此，創(chuàng)造良好的生長環(huán)境，培育出發(fā)育良好、健壯的雛雞，才能保障最終獲得較好的經(jīng)濟效益[1-2]。目前，針對雞舍溫濕度控制系統(tǒng)的研究有很多，可謂正向兩個方向發(fā)展。一是不斷的融入高新科技技術(shù)。例如，無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)[3]可以實現(xiàn)大范圍的數(shù)據(jù)采集，也避免了繁瑣的布線工作；智能

2、控制技術(shù)[4]可以實現(xiàn)對復雜環(huán)境的有效控制；通過網(wǎng)絡通信技術(shù)[5-6]，養(yǎng)殖戶通過互聯(lián)網(wǎng)對雞舍進行遠程監(jiān)控。這些技術(shù)特征雖為養(yǎng)殖戶帶來了方便，但是增加了養(yǎng)殖成本。二是設計廉價且高效的控制器。這類控制器通常采用高性能的主控芯片，能實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的綜合分析功能，并提供便捷的人機交互界面，其著重解決環(huán)境監(jiān)控中的主要矛盾，優(yōu)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，很大程度地降低成本，因而更容易得到養(yǎng)殖戶的青睞?？茖W研究的市場價值是檢驗研究成果的重要標準之一，能夠推廣于市場，服務于社會，才能充分發(fā)揮研究的價值。目前，針對雞舍環(huán)境控制領(lǐng)域，永星電子儀表有限公司已經(jīng)推出的雞舍智能控制器

3、，該儀器結(jié)合上位機實現(xiàn)對雞舍環(huán)境的控制，功能全面且提供良好的人機交互界面，該產(chǎn)品由于使用上位機控制，成本較高，主要適合大規(guī)模飼養(yǎng)的養(yǎng)殖戶。1.1.2課題研究的意義本設計是以高性能的單片機為主控芯片，提供便捷的人機交互界面，方便養(yǎng)殖戶的操作，啟動后便開始逐點采集數(shù)據(jù)，并采用模糊控制技術(shù)實現(xiàn)了智能監(jiān)控，這是一套價格低廉、方便實用的溫濕度控制器。本設計具有以下幾項重要意義。51（1）探究調(diào)控溫濕度能夠改善雞舍空氣質(zhì)量。本設計主要通過控制加熱、增濕和通風裝置實現(xiàn)對溫濕度的自動調(diào)控，而溫度與濕度之間存在相互反向制約的關(guān)系，導致溫濕度最終處于動態(tài)平衡。若

4、采集的溫度或濕度偏高，控制器便啟動通風裝置，即可起到凈化雞舍空氣質(zhì)量的作用。（2）設計采集控制電路節(jié)省單片機I/O資源。本設計采用AM2302數(shù)字溫濕度傳感器，該傳感器支持單總線通信協(xié)議。據(jù)其資料介紹，傳感器的數(shù)據(jù)線SDA需單獨接至單片機I/O口完成通信，便導致一個傳感器占用一個管腳。（3）探究51單片機實現(xiàn)模糊控制算法的設計。本設計的模糊控制算法所涉及的變量較多，又限于單片機內(nèi)部資源較少，則需對模糊控制模型進行等效簡化。又因單片機的浮點運算會占用過多的資源，故將模糊變量均定義為整型。1.2論文研究的內(nèi)容和目標1.2.1論文研究的內(nèi)容（1）按

5、鍵模塊的設計按鍵模塊作為養(yǎng)殖戶設置目標溫濕度的輸入接口，其硬件電路的設計應遵循結(jié)構(gòu)簡單，和減少占用單片機I/O口的原則；其軟件功能的設計應滿足可設置任意溫濕度，簡單高效以避免養(yǎng)殖戶頻繁的操作。另外，由于隨著育雛日齡的增長，所需求的溫濕度會有所變化，本設計的按鍵模塊應可供養(yǎng)殖戶任何時刻的操作。（2）顯示模塊的設計顯示模塊是本設計中重要的部分，其任務是實現(xiàn)人機的實時交互。由于顯示器件的種類繁多，價格懸殊。本設計應選擇一種價格低廉、高性能的顯示器。另外，顯示器可以實時反映出系統(tǒng)運行狀態(tài)和環(huán)境參數(shù)。例如，在溫濕度設置階段，顯示器能實時顯示出養(yǎng)殖戶當前

6、設定的各參數(shù)值；在采集控制階段，其能顯示當前溫濕度，以及各個AM2302溫濕度傳感器的輸入和各個執(zhí)行裝置的輸出狀態(tài)。（3）采集模塊的研究溫濕度傳感器是整個系統(tǒng)誤差的主要來源，故對其精度要求較高。由于，本設計采用模糊算法實現(xiàn)高精度的控制，相較于普通控制，增加了對參數(shù)值變化率的分析，因此，傳感器還應具有較強的穩(wěn)定性和飄移抑制能力。采集控制電路的目的是節(jié)約單片機I/O資源，同時滿足遠距離數(shù)據(jù)的傳輸。本設計采用七個AM2302傳感器采集環(huán)境參數(shù)，且該傳感器支持單總線通信協(xié)議，故需研究如何實現(xiàn)單片機一個I/O口與各傳感器通信，這也是本設計的重點。（4）

7、模糊控制算法的設計51模糊控制算法是對參數(shù)分析處理的核心部分，其運算過程較為復雜，往往是通過上位機進行處理。而本設計中是通過單片機實現(xiàn)模糊運算[7]，而且要達到理想的控制效果，可見在軟件設計上具有相當?shù)碾y度。1.2.2論文研究的目標本設計工作流程為：養(yǎng)殖戶根據(jù)雛雞飼養(yǎng)實際需求，通過按鍵設置溫濕度目標值并啟動；單片機通過參數(shù)采集模塊對雞舍內(nèi)外溫濕度進行定時輪流采集，由LCD1602模塊顯示舍內(nèi)溫濕度，并調(diào)用模糊控制算法對舍內(nèi)溫濕度進行模糊分析；單片機根據(jù)模糊分析結(jié)果，同時結(jié)合舍外環(huán)境參數(shù)，得到最終控制信息，并通過驅(qū)動電路直接控制加熱裝置、增濕裝

8、置、通風裝置；另外，若溫度或濕度超出允許范圍，控制器進行報警并繼續(xù)進行調(diào)控?；趯崿F(xiàn)上述功能，本設計研究的具有四大目標。一是，參數(shù)采集的出錯率接近于零；二是，操作簡