基于單片機禽舍環境控制系統設計

付倩

摘 要：禽舍環境監測和監控設備的自動化與智能化程度隨著電子技術的發展越來越高。本設計是基于單片機的禽舍環境監測控制系統。采用模塊化、層次化設計，用新型的智能溫濕度傳感器DHT11、電化學式氣敏傳感器和MH-490W紅外雙氣體傳感器，實現對溫濕度、氨氣和二氧化碳的檢測。將溫濕度和相應的氣體信號通過傳感器進行信號的采集、轉換，用單片機STC89C52進行數據的分析和處理，提供顯示信號和控制信號。本系統電路簡單、集成度高、工作穩定、調試方便、檢測精度高，可以實現多種信號的精確監測，具有一定的實用價值。

關鍵詞：

1 引言

畜禽養殖產業化作為我國畜牧業發展的一個方向和趨勢，對養殖環境特別是封閉式禽舍環境提出了更高的要求。科技畜牧業是我國畜牧業現代化發展的方向，因為科技設施能夠自動調節溫度、濕度和空氣質量等環境條件，受外界和季節的影響較小，能達到全年均衡供應市場畜產品的目的。目前在國內，一些規模化畜禽養殖企業大都采用密閉式禽舍，很多使用了自動化水平較高的禽舍環境調控設備，通過對溫度、濕度、有害氣體和光照等的全面調控，為畜禽創造一個良好的生長和生產環境。

2 系統設計

2.1 需求分析

溫度對畜禽生產性能影響最大，在育雛期，對溫度的要求較高一般為33℃～35℃，而在育成期，一般為18℃～25℃。

濕度在畜禽生長生產中也非常重要，不同的畜禽適宜在不同的濕度中生長。畜禽適宜的溫度在50%～70%之間。

禽舍空氣內的有害氣體主要有NH3、CO2、H2S及空氣中粉塵，其中對畜禽危害最顯著的是NH3和CO2。畜舍中氨氣的最高容許濃度為26ppm，像雞對氨特別敏感，雞舍中NH3最高容許濃度為20ppm。CO2對畜禽的危害也是比較明顯，當禽舍中CO2的濃度超過0.15%時，就會造成禽舍內缺氧，致使畜禽精神不振，食欲減退，影響增重等。以豬為例當豬舍中CO2的濃度到4%時，豬呼吸變深加快，到10%引起嚴重氣喘，甚至出現昏迷；在20%濃度中，體重68kg左右的豬超過lh就有死亡的危險。

2.2 禽舍控制框圖及其控制方法

圖1控制框圖

控制方法說明：圖中1、2、3、4為四個加熱裝置，由繼電器輸出控制。溫濕度檢測裝置在禽舍的棚子上方，用來準確檢測禽舍內的溫濕度。當溫度低于下限設定值時，相應的報警燈會亮起，相應的繼電器也會同時動作帶動外面設施使得加熱裝置進行加熱。同時，當溫度高于設定的上限值時，相應的報警燈會亮起，相應繼電器動作控制加熱裝置停止加熱。濕度的控制方法與溫度相同，只不過繼電器的動作帶動的是加濕裝置的開關。氨氣和二氧化碳的檢測結果則是通過報警和繼電器的輸出來帶動相關設備進行中和反應和相關的處理。

2.3 硬件設計

本設計的設計電路采用模塊化、層次化設計，設計的電路原理圖如圖2所示。

系統各部件的連接方式如下：

DHT11和單片機之間用單總線傳輸，DHT11的數據口與單片機的P1.0相連。

液晶顯示器的RS，RW和E分別與單片機的P2.5，P2.6，P2.7相連，數據輸入口DB0-DB7分別與單片機P0.0-P0.7口相連。

設置按鍵、按鍵加、按鍵減、確認刷新按鍵分別的單片機的P3.2，P3.3，P3.4，P3.5相連。

單片機P1.1，P1.3分別為溫度超過或低于上下限控制腳， P1.2，P1.4分別為濕度超過或低于上下限控制腳。控制腳通過控制加濕設備、除濕設備、加溫設備、降溫設備，調節溫度及濕度。

圖2 電路原理圖

3 軟件設計

系統軟件程序基于Keil uvsion2開發平臺，采用C51語言編寫。本程序采用模塊化程序方法。

本系統采用DHT11溫濕度傳感器對禽舍內溫濕度的采集并轉換成數字信號，供給主控制器進行處理和分析。主控制器開始LCD初始化，進行延時等待溫濕度傳感器數據，將采集的信息處理后傳給LCD1602顯示，同時調用控制模塊，與系統默認設定值比較，系統溫度上下限，濕度上下限默認值均為0，可通過設置按鈕進行設置，按下設置按鈕可對溫度下限、上限，濕度下限、上限的順序依次進行設置。當禽舍實際溫度超過設定溫度上限時，系統將調用控制模塊對降溫設備控制，將禽舍的溫度降低；當禽舍實際溫度低于設定溫度下限時，系統將調用控制模塊對升溫設備控制，將禽舍的溫度升高；當禽舍實際濕度超過設定濕度上限時，系統將調用控制模塊對除濕設備控制，將禽舍的濕度降低；當禽舍實際濕度低于設定濕度下限時，系統將調用控制模塊對加濕設備控制，將禽舍的濕度提高；同理，氨氣和二氧化碳的檢測結果則是通過報警和繼電器的輸出來帶動相關設備進行中和反應和相關的處理。

4 結束語

文章是基于單片機之上的禽舍環境檢測系統，參考了很多已成熟的檢測技術和前人的研究成果，完成了系統的全面設計，實現了對溫度、濕度、NH3和CO2的實時監測。

本系統具有較強的實用性，DHT11傳感器價格僅6.5元。并且對DHT11與DS18B20及一些水銀溫濕度測量器的測量數據進行了比較，驗證了DHT11測量數據的準確性和穩定性。低廉的價格、小巧的體積、準確穩定的測量數據、簡單的單總線控制方式、簡潔的電路連接，這些將使DHT11擁有良好的應用前景。1602液晶也比較便宜，操作比較簡單。另外，本系統還具有較高的擴展性，可以集時鐘，計算器，溫濕度測量等于一體，具有一定的市場價值。