雛雞雞舍模糊溫濕度控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p>　　雛雞雞舍模糊溫濕度控制器的設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：針對(duì)目前中國(guó)雛雞飼養(yǎng)自動(dòng)化水平低、管理技術(shù)落后的現(xiàn)狀，本文采用高精度的數(shù)字溫濕度傳感器AM2302為測(cè)量元件，并結(jié)合高性能單片機(jī)STC89C52RC，設(shè)計(jì)了一款雛雞雞舍溫濕度模糊控制器。該系統(tǒng)主要由采集模塊、主控模塊和系統(tǒng)軟件三個(gè)部分組成，實(shí)現(xiàn)了對(duì)雛雞雞舍內(nèi)溫濕度的智能監(jiān)控、顯示和報(bào)警等操作。經(jīng)模型測(cè)試結(jié)果表明，本系統(tǒng)溫度控制的最大誤

2、差為0.7℃，濕度控制的最大誤差為2.5%，可滿足育雛的基本條件。本文研究結(jié)果可為雛雞養(yǎng)殖戶提供操作簡(jiǎn)便、控制效果較好的模糊控制器，具有市場(chǎng)推廣價(jià)值。</p><p>　　關(guān)鍵詞：雞舍；模糊控制器；AM2302；STC89C52RC</p><p>　　Chicken coop temperature and humidity fuzzy</p><p>　　con

3、troller design</p><p>　　Abstract: Chickens reared for the current low level of automation in China, managing the technology behind the current situation, we use high-precision digital temperature and humidit

4、y sensor AM2302 as measuring element, combined with the high-performance single-chip STC89C52RC, designed a chicken coop temperature and humidity fuzzy controller. The system consists of three parts acquisition module, c

5、ontrol module, and system software components, to achieve the temperature and humidity within the</p><p>　　Keywords: chicken coop; fuzzy controller; AM2302; STC89C52RC</p><p><b>　　1 緒論<

6、/b></p><p>　　1.1 課題研究的背景及意義</p><p>　　1.1.1 課題研究的背景</p><p>　　中國(guó)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國(guó)，雞禽養(yǎng)殖業(yè)是中國(guó)農(nóng)業(yè)中的重要產(chǎn)業(yè)之一。中國(guó)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(zhǎng)發(fā)育，因此，創(chuàng)造良好的生長(zhǎng)環(huán)境，培育出發(fā)育良好、健壯的雛

7、雞，才能保障最終獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益[1-2]。</p><p>　　目前，針對(duì)雞舍溫濕度控制系統(tǒng)的研究有很多，可謂正向兩個(gè)方向發(fā)展。一是不斷的融入高新科技技術(shù)。例如，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[3]可以實(shí)現(xiàn)大范圍的數(shù)據(jù)采集，也避免了繁瑣的布線工作；智能控制技術(shù)[4]可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜環(huán)境的有效控制；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)[5-6]，養(yǎng)殖戶通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)雞舍進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。這些技術(shù)特征雖為養(yǎng)殖戶帶來(lái)了方便，但是增加了養(yǎng)殖成本。二是設(shè)計(jì)廉

8、價(jià)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(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的綜合分析功能，并提供便捷的人機(jī)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。</p><p>　　科學(xué)研究的市場(chǎng)價(jià)值是檢驗(yàn)研究成果的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，能夠推廣于市場(chǎng)，服務(wù)于社會(huì)，才能充分發(fā)揮研究的價(jià)值。目前，針對(duì)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，該儀器結(jié)合上位機(jī)

9、實(shí)現(xiàn)對(duì)雞舍環(huán)境的控制，功能全面且提供良好的人機(jī)交互界面，該產(chǎn)品由于使用上位機(jī)控制，成本較高，主要適合大規(guī)模飼養(yǎng)的養(yǎng)殖戶。</p><p>　　1.1.2 課題研究的意義</p><p>　　本設(shè)計(jì)是以高性能的單片機(jī)為主控芯片，提供便捷的人機(jī)交互界面，方便養(yǎng)殖戶的操作，啟動(dòng)后便開(kāi)始逐點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，并采用模糊控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了智能監(jiān)控，這是一套價(jià)格低廉、方便實(shí)用的溫濕度控制器。本設(shè)計(jì)具有以下幾項(xiàng)重要

10、意義。</p><p>　?。?）探究調(diào)控溫濕度能夠改善雞舍空氣質(zhì)量。本設(shè)計(jì)主要通過(guò)控制加熱、增濕和通風(fēng)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的自動(dòng)調(diào)控，而溫度與濕度之間存在相互反向制約的關(guān)系，導(dǎo)致溫濕度最終處于動(dòng)態(tài)平衡。若采集的溫度或濕度偏高，控制器便啟動(dòng)通風(fēng)裝置，即可起到凈化雞舍空氣質(zhì)量的作用。</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)采集控制電路節(jié)省單片機(jī)I/O資源。本設(shè)計(jì)采用AM2302數(shù)字溫濕度傳感器，該傳感器

11、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(dú)接至單片機(jī)I/O口完成通信，便導(dǎo)致一個(gè)傳感器占用一個(gè)管腳。</p><p>　　（3）探究51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)模糊控制算法的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的模糊控制算法所涉及的變量較多，又限于單片機(jī)內(nèi)部資源較少，則需對(duì)模糊控制模型進(jìn)行等效簡(jiǎn)化。又因單片機(jī)的浮點(diǎn)運(yùn)算會(huì)占用過(guò)多的資源，故將模糊變量均定義為整型。</p><p>　　1.2 論文研究的內(nèi)容和目

12、標(biāo)</p><p>　　1.2.1 論文研究的內(nèi)容</p><p>　?。?）按鍵模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　按鍵模塊作為養(yǎng)殖戶設(shè)置目標(biāo)溫濕度的輸入接口，其硬件電路的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，和減少占用單片機(jī)I/O口的原則；其軟件功能的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足可設(shè)置任意溫濕度，簡(jiǎn)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(zhǎng)，所需求的溫濕度會(huì)有所變化，本設(shè)計(jì)的按鍵模塊應(yīng)

13、可供養(yǎng)殖戶任何時(shí)刻的操作。</p><p>　?。?）顯示模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　顯示模塊是本設(shè)計(jì)中重要的部分，其任務(wù)是實(shí)現(xiàn)人機(jī)的實(shí)時(shí)交互。由于顯示器件的種類繁多，價(jià)格懸殊。本設(shè)計(jì)應(yīng)選擇一種價(jià)格低廉、高性能的顯示器。另外，顯示器可以實(shí)時(shí)反映出系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境參數(shù)。例如，在溫濕度設(shè)置階段，顯示器能實(shí)時(shí)顯示出養(yǎng)殖戶當(dāng)前設(shè)定的各參數(shù)值；在采集控制階段，其能顯示當(dāng)前溫濕度，以及各個(gè)AM2

14、302溫濕度傳感器的輸入和各個(gè)執(zhí)行裝置的輸出狀態(tài)。</p><p>　?。?）采集模塊的研究</p><p>　　溫濕度傳感器是整個(gè)系統(tǒng)誤差的主要來(lái)源，故對(duì)其精度要求較高。由于，本設(shè)計(jì)采用模糊算法實(shí)現(xiàn)高精度的控制，相較于普通控制，增加了對(duì)參數(shù)值變化率的分析，因此，傳感器還應(yīng)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和飄移抑制能力。</p><p>　　采集控制電路的目的是節(jié)約單片機(jī)I/O資源

15、，同時(shí)滿足遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)的傳輸。本設(shè)計(jì)采用七個(gè)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(shí)現(xiàn)單片機(jī)一個(gè)I/O口與各傳感器通信，這也是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。</p><p>　　（4）模糊控制算法的設(shè)計(jì)</p><p>　　模糊控制算法是對(duì)參數(shù)分析處理的核心部分，其運(yùn)算過(guò)程較為復(fù)雜，往往是通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行處理。而本設(shè)計(jì)中是通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)模糊運(yùn)算[7]，而且要達(dá)到理想的控制效

16、果，可見(jiàn)在軟件設(shè)計(jì)上具有相當(dāng)?shù)碾y度。</p><p>　　1.2.2 論文研究的目標(biāo)</p><p>　　本設(shè)計(jì)工作流程為：養(yǎng)殖戶根據(jù)雛雞飼養(yǎng)實(shí)際需求，通過(guò)按鍵設(shè)置溫濕度目標(biāo)值并啟動(dòng)；單片機(jī)通過(guò)參數(shù)采集模塊對(duì)雞舍內(nèi)外溫濕度進(jìn)行定時(shí)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(duì)舍內(nèi)溫濕度進(jìn)行模糊分析；單片機(jī)根據(jù)模糊分析結(jié)果，同時(shí)結(jié)合舍外環(huán)境參數(shù)，得到最終控制信息，并通過(guò)驅(qū)

17、動(dòng)電路直接控制加熱裝置、增濕裝置、通風(fēng)裝置；另外，若溫度或濕度超出允許范圍，控制器進(jìn)行報(bào)警并繼續(xù)進(jìn)行調(diào)控。</p><p>　　基于實(shí)現(xiàn)上述功能，本設(shè)計(jì)研究的具有四大目標(biāo)。一是，參數(shù)采集的出錯(cuò)率接近于零；二是，操作簡(jiǎn)單，良好的人機(jī)交互方式；三是，環(huán)境綜合控制能力強(qiáng)，滿足雛雞飼養(yǎng)條件；四是，整體設(shè)計(jì)低成本，具有市場(chǎng)推廣潛力。</p><p>　　1.3 論文的結(jié)構(gòu)</p>&

18、lt;p><b>　　本論文的結(jié)構(gòu)如下：</b></p><p>　　第一部分初步介紹了基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的溫濕度模糊控制器基本框架，和課題研究的背景和意義，以及論文研究的具體內(nèi)容和目標(biāo)。</p><p>　　第二部分介紹溫濕度模糊控制器的硬件設(shè)計(jì)，其中著重介紹了采集模塊、按鍵模塊、顯示模塊和繼電控制及報(bào)警模塊的電路設(shè)計(jì)。</p><p>　

19、　第三部分介紹溫濕度模糊控制器各個(gè)模塊的軟件設(shè)計(jì)，其中重點(diǎn)針對(duì)模糊控制算法的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，以及結(jié)合舍外環(huán)境劃分的各種控制方式。</p><p>　　第四部分詳細(xì)介紹了對(duì)該控制器性能的測(cè)試方法與測(cè)試結(jié)果。</p><p>　　第五部分客觀地評(píng)價(jià)該模糊控制器，并對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行前景與展望分析。</p><p><b>　　2 總體設(shè)計(jì)</b>&

20、lt;/p><p><b>　　2.1 系統(tǒng)組成</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)主要由采集模塊、主控模塊和系統(tǒng)軟件三大板塊構(gòu)成。其中，采集模塊最多可支持7個(gè)采集點(diǎn)，由采集控制電路選通并實(shí)現(xiàn)；主控模塊主要包括高性能的單片機(jī)、按鍵電路、顯示電路、繼電控制及報(bào)警電路等，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。</p><p><b>　　圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖<

21、/b></p><p><b>　?。?）采集模塊</b></p><p>　　采集模塊是本設(shè)計(jì)的重要部件，所選用傳感器的精度和穩(wěn)定性直接關(guān)系到整個(gè)控制器的控制效果。本設(shè)計(jì)采用具有單總線通信的AM2302數(shù)字溫濕度傳感器，通過(guò)采集控制電路實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)AM2302的數(shù)據(jù)采集工作，由于其僅占用主控芯片一個(gè)I/O通信口，也大大地節(jié)省了管腳資源。</p>&

22、lt;p><b>　?。?）主控模塊</b></p><p>　　主控模塊是本設(shè)計(jì)的核心部件，選用高性能的STC89C52RC單片機(jī)為主控芯片。該模塊連接按鍵電路實(shí)現(xiàn)溫濕度目標(biāo)值的設(shè)定并啟動(dòng)，通過(guò)單片機(jī)P1.0口讀取采集模塊的數(shù)據(jù)，由顯示電路實(shí)時(shí)顯示采集的溫濕度，并連接繼電控制及報(bào)警電路以實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱裝置、增濕裝置和通風(fēng)裝置的實(shí)時(shí)控制；若采集參數(shù)超出設(shè)定值允許的范圍則啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。&l

23、t;/p><p><b>　?。?）系統(tǒng)軟件</b></p><p>　　系統(tǒng)軟件猶如控制器的指揮官，使控制器按預(yù)設(shè)的時(shí)序工作。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)能浖O(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)各個(gè)硬件模塊的正常工作，良好的邏輯設(shè)計(jì)可節(jié)省硬件資源，降低設(shè)計(jì)成本。本設(shè)計(jì)采用模塊化編程，通過(guò)按鍵電路和顯示電路實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，具有操作簡(jiǎn)單、性能可靠的特點(diǎn)，啟動(dòng)后，系統(tǒng)依次循環(huán)調(diào)用采集程序、顯示程序、報(bào)警程序、模糊控制程序、綜

24、合控制程序最終實(shí)現(xiàn)對(duì)各繼電器的開(kāi)關(guān)控制。</p><p><b>　　2.2 系統(tǒng)特征</b></p><p><b>　?。?）結(jié)構(gòu)的人性化</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)將采集控制電路和主控模塊集成于主控板（PCB板）。各路采集和控制的連線方式均采用三線制設(shè)計(jì)，其中包括：電源線、信號(hào)線和地線。該控制器最多可支持7個(gè)

25、采集點(diǎn)，經(jīng)測(cè)試，傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)到80米，可充分滿足普通雛雞雞舍的監(jiān)測(cè)條件。另外，采集和控制信號(hào)接口線均位于控制器的左側(cè)，其右側(cè)安裝按鍵電路和顯示電路，具有布局合理，設(shè)計(jì)美觀和安裝調(diào)試方便的特點(diǎn)。</p><p><b>　?。?）操作的安全性</b></p><p>　　該控制器采用繼電器實(shí)現(xiàn)弱電對(duì)強(qiáng)電的開(kāi)關(guān)控制，本設(shè)計(jì)將各繼電器安裝在各個(gè)單獨(dú)的PCB板上，并分別通

26、過(guò)主控板引出的控制信號(hào)線進(jìn)行作用，則避免了由于意外將強(qiáng)電電壓施加到主控板的情況，充分保障了養(yǎng)殖戶的安全。</p><p>　?。?）高性能的傳感器</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用廣州奧松電子有限公司最新推出的AM2302溫濕度傳感器，該傳感器的檢測(cè)精度具有明顯的提高，其溫濕度的分辨率達(dá)到16位。該傳感器在溫度為25℃的條件下，濕度誤差為±2%，在濕度為63%的條件下，溫度誤差僅為

27、±0.5℃，其測(cè)試情況如圖2所示。</p><p>　　圖2 AM2302測(cè)試結(jié)果</p><p><b>　?。?）控制的智能化</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)采用模糊控制算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)采集參數(shù)的分析。模糊控制作為智能技術(shù)的重要組成部分，具有較為完善的理論體系，并已在諸多領(lǐng)域取得良好的控制效果。為此，本設(shè)計(jì)將模糊控制技術(shù)應(yīng)用到雛雞

28、雞舍環(huán)境的監(jiān)控，可以有效克服雞舍環(huán)境的大滯后、非線性等特性，最終實(shí)現(xiàn)代替人工的作用。</p><p>　　（5）良好的人機(jī)交互</p><p>　　開(kāi)機(jī)或復(fù)位，顯示模塊顯示完歡迎界面，便提示并等待養(yǎng)殖戶設(shè)定目標(biāo)值；養(yǎng)殖戶可通過(guò)按鍵模塊進(jìn)行復(fù)位、切換、增大、減小和啟動(dòng)操作；啟動(dòng)后，顯示電路顯示各采集點(diǎn)和各控制信號(hào)接口線是否有信號(hào)，并分別顯示采集的溫濕度。</p><p&g

29、t;<b>　　3 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)為了充分提高溫濕度的控制效果，采用全數(shù)字電路設(shè)計(jì)方式，以增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)用的可靠性，并選擇高精度、穩(wěn)定性強(qiáng)的數(shù)字溫濕度傳感器以減小系統(tǒng)誤差。本設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)操作方便，且具有良好的人機(jī)交互效果，故對(duì)控制器各模塊進(jìn)行人性化布局。該控制器的設(shè)計(jì)流程見(jiàn)如圖3所示。</p><p><b>　　圖3 設(shè)計(jì)流程圖&l

30、t;/b></p><p>　　3.1 采集模塊器件選型及電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1.1器件選型</b></p><p>　?。?）AM2302溫濕度傳感器</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用高精度的AM2302溫濕度傳感器，溫度分辨率為16 bit，濕度分辨率為16 bit。AM2302是含有已校

31、準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，具有極高的可靠性，卓越的穩(wěn)定性，超小的體積和極低的功耗等優(yōu)點(diǎn)[8]。</p><p>　　AM2302采用單總線通信方式，單片機(jī)將數(shù)據(jù)線SDA拉低1毫秒作為起始信號(hào)，AM2302響應(yīng)信號(hào)后直接輸出40位數(shù)據(jù)，其格式為“濕度高位+濕度低位+溫度高位+溫度低位+校驗(yàn)位”。因此可見(jiàn)，采集過(guò)程的數(shù)據(jù)交換、控制均由數(shù)據(jù)線SDA完成，AM2302可方便地與單片機(jī)進(jìn)行單總線通信，AM2302數(shù)

32、傳電路如圖4所示。</p><p>　　圖4 AM2302數(shù)傳電路圖</p><p>　　在圖4中，若數(shù)據(jù)線短于30米時(shí)，通常需要外接約5.1kΩ上拉電阻；反之則根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)減少上拉電阻的阻值。經(jīng)過(guò)測(cè)試，AM2302單總線通信有效距離最遠(yuǎn)可達(dá)80米，可見(jiàn)其完全滿足中、小型規(guī)模育雛室環(huán)境參數(shù)的采集工作。</p><p>　?。?）74LS138芯片</p&g

33、t;<p>　　74LS138是3線-8線的譯碼器，其工作原理為：當(dāng)選通端G1為高電平，且/G2A和/G2B均為低電平時(shí)，才能將地址端A、B、C的二進(jìn)制編碼在對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出；另外，能利用G1、/G2A和/G2B級(jí)聯(lián)拓展成2線- 4線譯碼器，外接反相器可級(jí)聯(lián)拓展成32線譯碼器等等功能。因此，74LS138較為廣泛地被運(yùn)用到數(shù)字電路。其管腳圖如圖5所示。</p><p>　　圖5 74LS13

34、8 管腳圖</p><p>　?。?）74LS125芯片</p><p>　　74LS125為三態(tài)輸出的四總線緩沖器，主要是由四個(gè)獨(dú)立的三態(tài)門緩沖器構(gòu)成。其中，C1、C2、C3、C4作為各緩沖器選通的使能端，僅當(dāng)使能端為低電平時(shí)，輸入端才能將數(shù)據(jù)傳送到輸出端；反之輸出端呈現(xiàn)高阻態(tài)，近似于斷路狀態(tài)，電壓信號(hào)跟隨外部電路變化而變化。其管腳圖如圖6所示。</p><p>

35、　　圖6 74LS125管腳圖</p><p>　?。?）74HC14芯片</p><p>　　74HC14是一款支持高速的CMOS器件，其管腳兼容低功耗肖特基TTL系列，遵循JEDEC標(biāo)準(zhǔn)NO.7A。74HC14實(shí)現(xiàn)了6路施密特觸發(fā)反相器，其主要功能是將上升沿、下降沿較緩，或者畸變較大的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為清晰、無(wú)抖動(dòng)的方波信號(hào)。因此，74HC14的運(yùn)用有利于改善信號(hào)，提升電路穩(wěn)定性。其管腳如

36、圖7所示。</p><p>　　圖7 74HC14管腳圖</p><p>　?。?）74LS32芯片</p><p>　　74LS32是四-2輸入的或門集成電路，是一款常用的TTL芯片，其輸出端滿足Y=A+B的邏輯運(yùn)算。例如，若輸入端A、B均為低電平時(shí)，輸出端Y為低電平，否則均輸出高電平。該芯片的管腳圖如圖8所示。 </p><p>　　圖8

37、 74LS32管腳圖</p><p><b>　　3.1.2電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　控制器通過(guò)高性能單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)AM2302的采集工作。本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)最多支持7個(gè)采集點(diǎn)，包括1個(gè)舍外采集點(diǎn)和6個(gè)舍內(nèi)采集點(diǎn)，其中舍內(nèi)采集點(diǎn)安裝的空間位置和數(shù)量可由實(shí)際控制效果確定，其采集控制電路如圖9，詳細(xì)參見(jiàn)附錄A。</p><p>　　圖9

38、 采集控制電路圖</p><p>　　在圖9中，單片機(jī)通過(guò)P1.0輪流讀取各個(gè)采集點(diǎn)參數(shù)值，該過(guò)程是由單片機(jī)P1.1-P1.3和P1.7的控制實(shí)現(xiàn)。P1.1-P1.3通過(guò)74LS138譯碼器實(shí)現(xiàn)了輪流選通各個(gè)采集點(diǎn)，P1.7作為數(shù)據(jù)傳輸方向控制端，當(dāng)P1.7為低電平時(shí)，允許P1.0作用于已選通的采集點(diǎn)，反之則P1.0接收該采集點(diǎn)輸出的數(shù)據(jù)。</p><p>　　單片機(jī)P1.0與各采集點(diǎn)均串

39、接兩個(gè)反向并聯(lián)的三態(tài)門，此運(yùn)用了三態(tài)門在未選通狀態(tài)下的高阻輸出特性，可有效消除各采集點(diǎn)之間的電平影響，從而實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)P1.0與各個(gè)采集點(diǎn)的通信。另外，本設(shè)計(jì)通過(guò)排針CJ引出7個(gè)信號(hào)接口，其中CJ0用于連接舍外采集點(diǎn)，CJ1-CJ6分別連接舍內(nèi)采集點(diǎn)。</p><p>　　3.2 主控模塊的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2.1 主控芯片的選型</p><p>

40、　　STC89C52RC單片機(jī)是STC公司推出的低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有8K的可編程Flash存儲(chǔ)器，其指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的8051系列單片機(jī)，3.3V-5.5V的工作電壓，STC89C52RC單片機(jī)采用PDIP-40封裝形式，其管腳封裝如圖10所示。</p><p>　　圖10 STC89C52RC封裝圖</p><p>　　3.2.2 按鍵模塊的設(shè)計(jì)</p&g

41、t;<p>　　本設(shè)計(jì)為養(yǎng)殖戶提供可實(shí)時(shí)操作的按鍵電路，以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)對(duì)雞舍溫濕度目標(biāo)值的設(shè)置。此采用獨(dú)立按鍵的方法，共使用五個(gè)獨(dú)立按鍵，各按鍵的用途分別是復(fù)位、切換、增大、減小和啟動(dòng)。而按鍵電路在結(jié)構(gòu)上可分為復(fù)位電路和參數(shù)設(shè)置電路。其中，復(fù)位按鍵接至單片機(jī)的復(fù)位管腳，由于單片機(jī)采用兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平作為復(fù)位信號(hào)，故本設(shè)計(jì)的復(fù)位電路如圖11所示。另外，切換按鍵可實(shí)現(xiàn)溫度或濕度的選擇功能；增大按鍵對(duì)溫度作用是+1℃/次，對(duì)

42、濕度是+1%/次；同理，減少按鍵對(duì)溫度的作用是-1℃/次，對(duì)濕度是-1%/次；啟動(dòng)按鍵實(shí)現(xiàn)結(jié)束參數(shù)設(shè)置環(huán)節(jié)。本設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)置電路如圖12所示。</p><p><b>　　圖11 復(fù)位電路圖</b></p><p>　　圖12 參數(shù)設(shè)置電路圖</p><p>　　在圖12中，單片機(jī)P2.4-P2.7分別作為切換（QH）、增大(ZD)、減少(JX)

43、和啟動(dòng)(QD)按鍵的輸入口，各個(gè)輸入口均外接有上拉電阻，并且串接發(fā)光二極管。可見(jiàn)，若沒(méi)有按鍵操作，則P2.4-P2.7均上拉至高電平，二極管不發(fā)光；若有按鍵操作，相應(yīng)輸入口立即被下拉至低電平，并且二極管發(fā)光直到松開(kāi)按鍵。</p><p>　　3.2.3 顯示模塊的設(shè)計(jì)</p><p>　　顯示模塊作為本設(shè)計(jì)人機(jī)交互的重要窗口，需實(shí)時(shí)反饋控制器運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境參數(shù)。本設(shè)計(jì)采用LCD1602液晶

44、屏，其可方便地與8位單片機(jī)相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸；其擁有三條控制端，分別是寄存器選擇端RS，讀/寫端R/W和片選端E，控制信號(hào)的組合功能如下表2。顯示電路如圖13所示。</p><p>　　表2 控制信號(hào)功能表</p><p><b>　　圖13 顯示電路圖</b></p><p>　　3.2.4 繼電及報(bào)警模塊的設(shè)計(jì)</p>&l

45、t;p>　　本設(shè)計(jì)主要是通過(guò)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（加熱裝置、增濕裝置和通風(fēng)裝置）的實(shí)時(shí)調(diào)控，最終實(shí)現(xiàn)雞舍溫度和濕度的控制；若檢測(cè)到雞舍內(nèi)部溫度或者濕度超出允許范圍，則驅(qū)動(dòng)蜂鳴器實(shí)現(xiàn)報(bào)警。單片機(jī)屬于低電壓、弱電流微控芯片，無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因此需要增加驅(qū)動(dòng)電路。本設(shè)計(jì)通過(guò)ULN2003芯片驅(qū)動(dòng)常用的SRD-05VDC-SL-C繼電器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開(kāi)關(guān)控制。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的報(bào)警模塊采用有源蜂鳴器

46、，有源蜂鳴器內(nèi)部集成振蕩器，故僅需在兩個(gè)端口施加直流電壓即可發(fā)聲。有源蜂鳴器額定電流高達(dá)40mA，單片機(jī)無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)其工作，鑒于執(zhí)行機(jī)構(gòu)僅占用ULN2003三個(gè)輸出口。因此，本設(shè)計(jì)中有源蜂鳴器同樣采用ULN2003進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。本設(shè)計(jì)繼電及報(bào)警電路如圖14所示。</p><p>　　圖14 繼電及報(bào)警電路圖</p><p>　　圖14中，單片機(jī)P3.4-P3.7管腳分別控制有源蜂鳴器、加熱裝置

47、、增濕裝置和通風(fēng)裝置。本設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和ULN2003芯片均是采用灌電流驅(qū)動(dòng)方式，故在單片機(jī)與ULN2003芯片之間增加了74HC14反相器，各繼電器和有源蜂鳴器均接至+5V電源。</p><p>　　另外，各繼電器的控制輸入端接有發(fā)光二極管，其主要目的是為了幫助養(yǎng)殖戶直觀地判斷各繼電器是否處于接通狀態(tài)。</p><p><b>　　4 軟件設(shè)計(jì)</b></

48、p><p><b>　　4.1 按鍵模塊</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)采用五個(gè)獨(dú)立按鍵，其復(fù)位鍵接至單片機(jī)專用復(fù)位管腳，因此，隨時(shí)操作復(fù)位按鍵均可實(shí)現(xiàn)控制器的復(fù)位，而其余功能鍵的操作僅在參數(shù)設(shè)置階段才有效。在參數(shù)設(shè)置階段，單片機(jī)的工作流程為：</p><p>　?。?）、讀取P2.4-P2.7電平信息，判斷是否有低電平產(chǎn)生，若無(wú)則繼續(xù)讀取，

49、直到有低電平信號(hào)產(chǎn)生才向下執(zhí)行；</p><p>　　（2）、判斷P2.4是否為低電平，若是則進(jìn)行20mS的延時(shí)消抖，再判斷是否為低，若是則執(zhí)行切換子程序，若兩次判斷中任意次為高電平，表示無(wú)操作；</p><p>　?。?）、判斷P2.5是否為低電平，工作原理同（2）；</p><p>　?。?）、判斷P2.6是否為低電平，工作原理同（2）；</p>

50、<p>　　（5）、判斷P2.7是否為低電平，若是則進(jìn)行20mS的延時(shí)消抖，再判斷是否為低，若是則表示設(shè)置完成，并退出參數(shù)設(shè)置環(huán)節(jié)，若任意次為高繼續(xù)向下執(zhí)行；</p><p>　　（6）、延時(shí)0.3S后跳轉(zhuǎn)到（1）。</p><p>　　按上述方案，本設(shè)計(jì)巧妙地利用0.3S的延時(shí)有效地避免了一次按鍵操作多次執(zhí)行的現(xiàn)象；若長(zhǎng)按按鍵，單片機(jī)將每隔0.3秒執(zhí)行一次該按鍵的功能，詳見(jiàn)附錄

51、C。</p><p>　　4.2 顯示模塊</p><p>　　LCD1602液晶屏功能較為全面，提供192種5×7點(diǎn)字型，32種5×10點(diǎn)字型以及8種可編程字型等等功能。本設(shè)計(jì)采用兩行、16位、5×7點(diǎn)字型和自定義“↓”字型，LCD1602液晶屏的初始化程序如下：</p><p>　　初始化程序的控制指令具體為：0X38H表示設(shè)置

52、顯示模式，0X08H表示關(guān)閉顯示，0X0C表示開(kāi)顯示及光標(biāo)設(shè)置，0X01表示清屏，0X04表示讀或?qū)懖僮骱蟮刂分羔樑c光標(biāo)均減一，寫操作后整屏顯示不移動(dòng)。</p><p>　　顯示模塊是人機(jī)交互的重要窗口，能夠?qū)崟r(shí)反饋運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境參數(shù)。本設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)化編程，并遵循邏輯清晰和信息全面的設(shè)計(jì)原則。在控制器上電或復(fù)位后，LCD1602液晶屏的工作流程如下圖15所示，詳見(jiàn)附錄C。</p><p>

53、　　圖15 LCD1602工作流程圖</p><p><b>　　4.3 采集模塊</b></p><p>　　AM2302采用單總線通信協(xié)議，其典型的工作原理為：?jiǎn)纹瑱C(jī)先將數(shù)據(jù)線拉低1mS，作為傳感器的起始信號(hào)，此后由于上拉電阻的作用數(shù)據(jù)線被拉至高電平，并維持約30uS，直到傳感器出發(fā)80uS低電平和80uS高電平的響應(yīng)信號(hào)；單片機(jī)接收到相應(yīng)信號(hào)后，便立刻轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)

54、接收狀態(tài)，開(kāi)始接收和識(shí)別數(shù)據(jù)線上的電平信號(hào)，并設(shè)定高電平持續(xù)26uS表示0和70uS表示1，從而最終將電平信號(hào)轉(zhuǎn)化為40位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，其中包括16位溫度、16位濕度和8位效驗(yàn)碼。AM2302通信協(xié)議的詳細(xì)信號(hào)特征如表3所示。</p><p>　　表3 AM2302單總線通信的信號(hào)特征表</p><p>　　本設(shè)計(jì)利用采集控制電路，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)P1.0與7個(gè)AM2302的輪流通信。其工作

55、原理為：在初始狀態(tài)，單片機(jī)P1.1-P1.3均為高電平，無(wú)傳感器被選通，并且由于三態(tài)門電路的作用，單片機(jī)與傳感器之間處于高阻態(tài)。單片機(jī)執(zhí)行采集程序時(shí)，首先僅選通P1.0到舍外AM2302方向的三態(tài)門，并向該傳感器發(fā)送1mS的起始信號(hào)，在等待30uS延時(shí)后立刻拉高P1.7，從而實(shí)現(xiàn)僅選通該傳感器到P1.0方向的三態(tài)門，便開(kāi)始接受該傳感器數(shù)據(jù)，其程序?qū)崿F(xiàn)如圖16所示。舍內(nèi)AM2302均采用相同的工作方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，詳見(jiàn)附錄C。</p

56、><p>　　圖16 舍外AM2302采集程序</p><p>　　4.4 模糊控制算法及綜合控制</p><p>　　4.4.1 模糊控制算法</p><p>　　模糊控制實(shí)質(zhì)上是非線性的、典型的智能控制，是利用模數(shù)學(xué)的基本理論創(chuàng)造的控制方法。相比于傳統(tǒng)的控制方案，模糊控制不需要精確的數(shù)學(xué)模型，具有并且很強(qiáng)的魯棒性，能有效地應(yīng)用到非線性、時(shí)變

57、、大滯后的系統(tǒng)控制[9-16]。</p><p>　　模糊控制系統(tǒng)中主要包括模糊化、知識(shí)庫(kù)、模糊推理和解模糊四個(gè)部分。模糊化是實(shí)現(xiàn)輸入精確量轉(zhuǎn)換為論語(yǔ)上的模糊量；知識(shí)庫(kù)主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)，其中數(shù)據(jù)庫(kù)處理模糊數(shù)據(jù)的相關(guān)定義，規(guī)則庫(kù)則根據(jù)控制策略給出一套由語(yǔ)言變量描述的控制規(guī)則的集合；模糊推理是利用知識(shí)庫(kù)的信息模擬人類的推理決策過(guò)程，得到適合的控制量；解模糊則將模糊推理的模糊集合轉(zhuǎn)化為精確值輸出，其通常的有最大隸

58、屬度函數(shù)法、重心法、加權(quán)平均法。模糊控制結(jié)構(gòu)圖如圖17。</p><p>　　圖17 模糊控制結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　雛雞雞舍是時(shí)變非線性的系統(tǒng)，故本系統(tǒng)采用模糊控制對(duì)育雛室環(huán)境進(jìn)行控制。其中，選擇溫度和濕度與設(shè)定值之差值，和其差值的變化率作為模糊控制器的輸入，經(jīng)模糊推理得到模糊控制器的輸出值：0表示正常、1表示偏高、2表示偏低。模糊控制通常包括模糊化、模糊推理和清晰化三個(gè)步驟。<

59、;/p><p>　　將溫度偏差E1及其變化率EC1、濕度偏差E2及其變化率EC2等4個(gè)輸入?yún)?shù)進(jìn)行模糊化，經(jīng)模糊推理最終得到模糊控制系統(tǒng)的輸出量，即：U1、U2。溫度輸入變量E1、EC1和輸出量U1的隸屬度函數(shù)如圖18所示，其模糊規(guī)則如表4所示；同理可得，濕度輸入變量E2、EC2和輸出量U2的隸屬度函數(shù)如圖19所示，其模糊規(guī)則如表5所示。</p><p>　　圖18 溫度變量隸屬度函數(shù)<

60、/p><p><b>　　表4 模糊規(guī)則表</b></p><p>　　圖19 濕度變量隸屬度函數(shù)</p><p><b>　　表5 模糊規(guī)則表</b></p><p>　　本系統(tǒng)使用STC89C52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)模糊運(yùn)算，經(jīng)模糊推理后， U1的范圍為[-360,360]，U2的范圍為[-2250,2250

61、]。本系統(tǒng)將輸出量U1和U2均離散為3個(gè)數(shù)值，以分別表征當(dāng)前溫度和濕度的狀態(tài).若U1﹥130時(shí)，U1=1，表示溫度偏高，若U1﹤-130時(shí)，U1=2，表示溫度偏低，若-130≦U1≦130時(shí),U1=0，表示溫度正常；同理，本系統(tǒng)設(shè)定濕度的表征正常的范圍為[-1000,1000] ，詳見(jiàn)附錄C。</p><p>　　4.4.2 綜合控制</p><p>　　本系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)涵蓋指對(duì)外界環(huán)境（

62、溫濕度）的監(jiān)測(cè)，通過(guò)與舍內(nèi)溫濕度進(jìn)行比較，以選擇適當(dāng)?shù)目刂品绞?，可有效避免因外界環(huán)境的差異所造成的錯(cuò)誤操作。因此，本系統(tǒng)設(shè)定，若舍內(nèi)溫度與外界溫度之差在5℃以內(nèi)，則為0；若舍內(nèi)溫度高外界溫度5℃，則為1；若舍外溫度低外界溫度5℃，則為2。</p><p>　　同理可設(shè)，濕度表征為0時(shí)，則是室內(nèi)濕度與外界濕度之差在10%以內(nèi)，其詳細(xì)分類參考表6。</p><p>　　表6 室內(nèi)外溫濕度對(duì)照表

63、</p><p>　　單片機(jī)根據(jù)溫濕度模糊推理的結(jié)果，再結(jié)合舍內(nèi)外溫濕度關(guān)系選擇控制模式，得到控制信息?？刂菩畔⒌母袷綖椤吧嵬鉁囟?舍外濕度+舍內(nèi)溫度+舍內(nèi)濕度”。例如，“0102”表示舍外與舍內(nèi)溫度相等，濕度偏低，以及舍內(nèi)溫度正常，濕度偏低。若雞舍溫度較設(shè)定值偏低，則啟動(dòng)加熱裝置；若雞舍濕度較設(shè)定值偏低，則啟動(dòng)增濕裝置；若雞舍溫度或濕度較設(shè)定值均偏高，則根據(jù)表6和圖20，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的控制電路，控制程序結(jié)構(gòu)如圖20

64、。</p><p>　　圖20 控制程序流程圖</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，若單片機(jī)檢測(cè)到溫度偏差（舍內(nèi)溫度與設(shè)定溫度之差的絕對(duì)值）大于或等于4℃，或者濕度偏差（舍內(nèi)濕度與設(shè)定濕度之差的絕對(duì)值）大于或等于8%，則單片機(jī)P3.0管腳輸出低電平以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，從而實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。</p><p>　　5 溫濕度模糊控制器的測(cè)試</p><p>&

65、lt;b>　　5.1 測(cè)試器件</b></p><p>　　本系統(tǒng)以自行選材搭建的密閉式雛雞雞舍模型箱體為試驗(yàn)平臺(tái)，該模型采用為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)2米，寬0.68米，高0.34米，經(jīng)多次試驗(yàn)，其具有較好的保溫效果，如圖21所示。本設(shè)計(jì)采集模塊共有7個(gè)溫濕度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中室外安裝1個(gè)AM2302，并靠近進(jìn)風(fēng)口，而其余的AM2302分別安裝在模型箱體內(nèi)部，如圖22所示。</p><p&

66、gt;<b>　　圖21 模型箱體</b></p><p><b>　　圖22 傳感器布局</b></p><p>　　系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)如圖23所示，其中加熱裝置采用2個(gè)功率為340瓦的熱源，且對(duì)稱放置在模型箱體內(nèi)；通風(fēng)裝置采用縱向通風(fēng)的方式，模型箱體前后側(cè)安裝通風(fēng)量均為0.003m³/s的風(fēng)扇，以實(shí)現(xiàn)在兩分鐘內(nèi)完成1次箱體換氣操作；增濕

67、裝置采用噴霧頭往容器內(nèi)快速噴霧以實(shí)現(xiàn)增濕的效果，容器所積的水通過(guò)水管排出模型箱體。</p><p><b>　　圖23 執(zhí)行機(jī)構(gòu)</b></p><p><b>　　5.2 測(cè)試方法</b></p><p>　　主控板分別連接各個(gè)AM2302，以及各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)繼電控制信號(hào)線。經(jīng)檢查線路無(wú)誤后打開(kāi)電源，并設(shè)定溫濕度目標(biāo)值分別

68、為30℃和60%（默認(rèn)值），再啟動(dòng)。同時(shí)，記錄下初始溫濕度，此后每隔半分鐘則記錄1次舍內(nèi)溫濕度。如圖24所示。</p><p><b>　　圖24 主控板測(cè)試</b></p><p><b>　　5.3 測(cè)試結(jié)果</b></p><p>　　模型箱體內(nèi)起始溫度為26.7℃，濕度為52.5％，經(jīng)過(guò)13分鐘后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，測(cè)試

69、數(shù)據(jù)詳細(xì)見(jiàn)附錄D，并利用Matlab對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可得測(cè)試曲線如圖25所示。由圖可知，穩(wěn)定后的最大溫度誤差為0.7℃，濕度為2.5％。</p><p><b>　　圖25 測(cè)試曲線</b></p><p>　　由圖25可知，隨著溫度或者濕度的增加，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟通風(fēng)裝置，故易導(dǎo)致內(nèi)部環(huán)境的波動(dòng)；其中，溫度曲線具有較好的收斂性，并且基本不受到濕度和通風(fēng)的影響；而因濕度

70、易受到溫度和通風(fēng)的影響，導(dǎo)致濕度曲線波動(dòng)較大。本設(shè)計(jì)所采用的模糊控制算法增強(qiáng)了系統(tǒng)抗干擾能力，快速達(dá)到平衡，最終實(shí)現(xiàn)溫濕度的自動(dòng)控制。</p><p><b>　　6 總結(jié)</b></p><p>　　6.1 難點(diǎn)與創(chuàng)新</p><p>　　本設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)主要有2個(gè)方面，一是主控板的設(shè)計(jì)，二是模糊控制編程。 </p>&l

71、t;p>　　主控板作為本設(shè)計(jì)中最為核心的硬件部件，集成了絕大部分電路，然而其采用的STC89C52RC單片機(jī)I/O管腳數(shù)量有限。因此，單片機(jī)管腳的分配直接影響到主控板布局和PCB布線。同時(shí)，主控板分別連接至AM2302模塊的7組的導(dǎo)線（包括電源線、數(shù)據(jù)線和地線），和繼電控制及報(bào)警電路的4條控制信號(hào)線等等，所需外接的導(dǎo)線較多，故本設(shè)計(jì)采用排針組引出這些導(dǎo)線，并對(duì)其進(jìn)行合理分組；另外，采集控制電路位于單片機(jī)的左側(cè)，按鍵電路和顯示電路的

72、均位于單片機(jī)的右側(cè)，提高主控板的美觀性（見(jiàn)附錄B）。</p><p>　　模糊控制的程序設(shè)計(jì)是本文研究的重、難點(diǎn)。STC89C52單片機(jī)的運(yùn)算能力較弱，尤其模糊控制的浮點(diǎn)或除法運(yùn)算均會(huì)占用單片機(jī)大量的資源，并且容易導(dǎo)致程序運(yùn)算出錯(cuò)。因此，本文研究著重實(shí)現(xiàn)模糊控制算法的等效簡(jiǎn)化，并采用整型變量以避免浮點(diǎn)運(yùn)算，由于采集的溫濕度往往帶有小數(shù)位，故對(duì)溫濕度均采用放大10倍轉(zhuǎn)化為整型輸入，而放大過(guò)后的數(shù)值可能會(huì)超過(guò)256，

73、故在程序設(shè)計(jì)中溫濕度變量均采用16位定義；另外，本設(shè)計(jì)不采用除法運(yùn)算，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)算中的所有中間變量均為整數(shù)，減少單片機(jī)的運(yùn)算負(fù)擔(dān)。 </p><p>　　本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)也包括2個(gè)方面，一是采集控制電路的設(shè)計(jì)，二是雞舍內(nèi)外環(huán)境對(duì)照的分類處理。采集控制電路成功實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的一個(gè)I/O口與多個(gè)傳感器的輪流通信，而且數(shù)據(jù)采集也非常穩(wěn)定可靠，其設(shè)計(jì)原理已得到證實(shí)；本設(shè)計(jì)最多支持7個(gè)AM2302傳感器，若是針對(duì)大型的育雛室往往需

74、要增加傳感器數(shù)量，則可以級(jí)聯(lián)1個(gè)74LS138實(shí)現(xiàn)支持15個(gè)采集點(diǎn)的拓展。由此可見(jiàn)，采集控制電路能很大程度上地節(jié)約單片機(jī)的管腳資源。</p><p>　　本文研究充分考慮到通風(fēng)操作對(duì)舍內(nèi)環(huán)境的影響，通風(fēng)除了將舍內(nèi)空氣排出，也會(huì)使舍內(nèi)環(huán)境受到舍外環(huán)境的干擾，嚴(yán)重時(shí)可能使舍內(nèi)環(huán)境發(fā)生劇變。為此，本設(shè)計(jì)增設(shè)對(duì)雞舍外部環(huán)境的檢測(cè)，建立雞舍內(nèi)外環(huán)境的對(duì)照表。</p><p>　　6.2 優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

75、</p><p>　　經(jīng)過(guò)多次模擬測(cè)試，本文研究主要包括4個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：一是設(shè)計(jì)成本低，本設(shè)計(jì)均選用價(jià)格低廉、高性能的電子元器件；二是良好的人機(jī)交互，本設(shè)計(jì)從硬件布局的合理性到軟件設(shè)計(jì)的全面性兩個(gè)方面，以實(shí)現(xiàn)便捷的人機(jī)交互；三是系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)，參數(shù)采集的出錯(cuò)率接近于零；四是控制效果好，溫度最大誤差為0.7℃，濕度最大誤差為2.5%，可滿足飼養(yǎng)雛雞的環(huán)境要求。</p><p>　　另外，本設(shè)計(jì)

76、業(yè)也存在3個(gè)方面的缺點(diǎn)：一是控制器通用性不強(qiáng)，需根據(jù)雞舍的空間大小和硬件設(shè)施等等因數(shù)人為地調(diào)整模糊算法的量化因子；二是需要額外地提供5V的直流電源；三是布線復(fù)雜，采用有線傳輸方式雖可顯著減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)某鲥e(cuò)率和降低成本，但在本設(shè)計(jì)中則需要外接25條高質(zhì)量的導(dǎo)線。</p><p>　　6.3 前景與展望</p><p>　　目前，中國(guó)中小規(guī)模的雛雞飼養(yǎng)企業(yè)，還是主要依靠人工經(jīng)驗(yàn)管理，而且需全

77、天候監(jiān)督，呈現(xiàn)以下幾個(gè)特點(diǎn)：養(yǎng)殖基礎(chǔ)設(shè)施落后，機(jī)械化程度低，人力勞動(dòng)成本高；自動(dòng)、智能化程度低，環(huán)境控制波動(dòng)大，養(yǎng)殖安全隱患高[17-18]。</p><p>　　總之，本文所研究的溫濕度模糊控制器在原理上實(shí)現(xiàn)了代替人工的作用，并且以其價(jià)格低廉、穩(wěn)定性強(qiáng)和控制效果好等等優(yōu)勢(shì)，具備較大的市場(chǎng)推廣潛力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p>

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91、感謝**老師給予我悉心的指導(dǎo)，從論文選題、技術(shù)實(shí)現(xiàn)和論文撰寫等等都給予了我很多幫助，她嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和樂(lè)觀的生活態(tài)度深深地影響著我；其次，我也非常感謝與我共同參與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的同學(xué)，我們共同奮斗的難忘經(jīng)歷讓我深深地體會(huì)到團(tuán)隊(duì)合作的力量，讓我學(xué)到了許多專業(yè)知識(shí)。</p><p>　　四年的學(xué)習(xí)生活，我非常感謝我的專業(yè)老師，您們的諄諄教誨讓我收獲到了非常豐富的課堂知識(shí)，也讓我了解到電子世界的神奇，逐漸樹(shù)立了走向電子崗位的

92、職業(yè)目標(biāo)，再次由衷地感謝各位老師。</p><p>　　最后，我由衷地感謝我的父母，您們?cè)谖仪髮W(xué)的路上默默地付出與支持，我會(huì)加倍努力地做好自己的工作，走向自己遠(yuǎn)大的目標(biāo)。</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　附錄A：主控板電路圖</p><p>　　附錄B：主控板PCB</p>&

93、lt;p><b>　　附錄C：系統(tǒng)程序</b></p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#include<intrins.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint un

94、signed int</p><p>　　#define uintlong unsigned long int</p><p>　　sbit E = P1^6; //1602使能引腳</p><p>　　sbit RW = P1^4; //1602讀寫引腳</p><p>　　sbit

95、 RS = P1^5; //1602數(shù)據(jù)/命令選擇引腳</p><p>　　sbit P_QH = P2^4; //切換</p><p>　　sbit P_ZD = P2^5;//增大</p><p>　　sbit P_JX = P2^6;//減小</p><p>

96、　　sbit P_QD = P2^7;//啟動(dòng)</p><p>　　sbit P_BJ = P3^0;//報(bào)警</p><p>　　sbit P_JR = P3^1;//加熱</p><p>　　sbit P_ZS = P3^2;//增濕</p><p>　　sbit P_TF = P3^3;

97、//通風(fēng)</p><p>　　sbit PYM_0= P1^1; // A</p><p>　　sbit PYM_1= P1^2; // B</p><p>　　sbit PYM_2= P1^3; // C</p><p>　　sbit

98、 FX = P1^7; //方向控制端 O--發(fā)出，1--收回</p><p>　　sbit Sensor_SDA = P1^0;</p><p>　　uchar xdata Sensor_Data[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};</p><p>　　uintlong xdata Sensors[1

99、4]={0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};</p><p>　　// {溫度0，濕度0,溫度1，濕度1,溫度2，濕度3......} 實(shí)際值*10</p><p>　　uchar Sensor_Check; //校驗(yàn)和</p><p>　　uchar Sensor_AnswerFlag; //收到起始標(biāo)志位</

100、p><p>　　uchar Sensor_ErrorFlag; //讀取傳感器錯(cuò)誤標(biāo)志</p><p>　　uint Sys_CNT;</p><p>　　uint code jiantou_xi[] = {0X04,0X04,0X04,0X04,0X15,0X0E,0X04,0X04};//細(xì)箭頭 ,已選</p><p>　　ui

101、ntlong wendu=300; //放大10倍有 ：wendu=wendu_add/wendushidu_cnt </p><p>　　uintlong shidu=600; //放大10倍有 ：shidu=shidu_add/wendushidu_cnt </p><p>　　idata uintlong wendu_set=300;

102、//存儲(chǔ)溫度設(shè)置值 </p><p>　　idata uintlong shidu_set=600;//存儲(chǔ)濕度設(shè)置值 </p><p>　　idata uintlong wendu_add=0; //有效溫度之和</p><p>　　idata uintlong shidu_add=0; //有效濕度之和</p

103、><p>　　uint flag_QH=0;//切換標(biāo)志位</p><p>　　uint flag_ZD=0;//增大標(biāo)志位</p><p>　　uint flag_JX=0;//減小標(biāo)志位</p><p>　　uint flagwendu_NW=0;//NW表示（內(nèi)-外），0表示相等，1表示內(nèi)高外，2表

104、示內(nèi)低高</p><p>　　uint flagwendu_NS=0;//NS表示（內(nèi)-設(shè)），0表示相等，1表示內(nèi)高設(shè)，2表示內(nèi)低設(shè)</p><p>　　uint flagshidu_NW=0;//同上設(shè)置</p><p>　　uint flagshidu_NS=0; //初始均相等，意在執(zhí)行機(jī)構(gòu)初始不動(dòng)作</p><p&

105、gt;　　uintlong xdata EC_wendu[2]={300,300}; //溫度{原態(tài)，現(xiàn)態(tài)}，用于求每輪采集的變化值EC_wendu[1]-EC_wendu[0];</p><p>　　uintlong xdata EC_shidu[2]={600,600}; //濕度{原態(tài)，現(xiàn)態(tài)}, 用于求每輪采集的變化值EC_shidu[1]-EC_shidu[0];</p><

106、;p>　　idata int wendu_e = 0;</p><p>　　idata int wendu_ec= 0;</p><p>　　idata uintlong wendu_OUT = 0;//解模糊wendu_OUT</p><p>　　idata int shidu_e = 0;//可能有負(fù)數(shù)</p><

107、;p>　　idata int shidu_ec= 0;</p><p>　　idata uintlong shidu_OUT = 0;//解模糊shidu_OUT</p><p>　　int code rules[7][7]={ // 溫度規(guī)則表 濕度規(guī)則表</p><p>　　//誤差變化率 -12 -8 -4

108、 0 4 8 12 // 誤差±1℃ -30 -20 -10 0 10 20 30 // 誤差±3%</p><p>　　{-9, -9, -9, -9, -6, -6, -3}, // -30 {-9, -9, -9, -9, -6, -6, -3}, // -75</p><p>

109、　　{-9, -9, -9, -6, -6, -3, -3}, // -20 {-9, -9, -9, -6, -6, -3, -3}, // -50</p><p>　　{-9, -9, -6, -3, -3, 0, 0}, // -10 {-9, -9, -6, -3, -3, 0, 0}, // -25</p>&

110、lt;p>　　{-6, -6, -3, 0, 3, 6, 6}, // 0 {-6, -6, -3, 0, 3, 6, 6}, // 0</p><p>　　{ 0, 0, 3, 3, 6, 9, 9}, // 10 { 0, 0, 3, 3, 6, 9, 9}, // 25</