基于AT89C51單片機的雞舍環境檢測與控制系統

沈華剛 趙旭 蔣世權 李婭 靳德錦

摘 要：目前，隨著養雞規模的增大，養殖業的專業程度越來越高，許多養雞場需要檢測雞舍內的溫度與濕度，因為它們是影響雞生長的重要因素。本系統以AT89C51單片機作為控制中心，利用12864液晶顯示屏進行顯示，使用SHT75溫濕度傳感器檢測溫度，當溫度和濕度不適合小雞生長的合理溫濕度時會發出報警信號。本系統不僅實現了自動檢測與報警，還實現了雞舍環境智能化檢測。

關鍵詞：溫濕度傳感器;智能化檢測;12864液晶屏

中圖分類號：TP331.2文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）02-0024-03

Research on Environmental Monitoring and Control System of Chicken Coop Based on AT89C51 Single-chip Microcomputer

SHEN Huagang ZHAO Xu JIANG Shiquan LI Ya JIN Dejin

（School of Mechanical Engineering， Zhengzhou University of Science and Technology，Zhengzhou Henan 450064）

Abstract： At present， with the increase of the scale of chicken breeding， the professional degree of the breeding industry is getting higher and higher， many chicken farms need to check the temperature and humidity in the chicken house because they are important factors that affect chicken growth. This system uses AT89C51 single-chip microcomputer as the control center， uses 12864 LCD screen for display， uses SHT75 temperature and humidity sensor to detect temperature， and will send out an alarm signal when the temperature and humidity are not suitable for the reasonable temperature and humidity for chicken growth. This system not only realizes automatic detection and alarm， but also realizes intelligent detection of chicken house environment.

Keywords： temperature and humidity sensor;intelligent detection;12864 LCD screen

隨著規模化養殖的發展，雞的生長對雞舍內的環境要求變得很高。雞舍內的環境不好，不僅會造成雞生長發育緩慢、產蛋量下降，還可能使小雞產生疾病，引發死亡，給養殖戶帶來很大的損失，溫濕度是影響雞生長發育的重要因素。同時，小雞孵化過程對溫度的要求很高，前期小雞要求較高的溫度，剛出生一兩天的小雞需要的溫度是34 ℃左右，隨著小雞的生長，每隔一周，就要降低3 ℃，當小雞長到28 d時，雞舍內的合理溫度為21 ℃。如果溫度不合適，那么小雞生長速度緩慢，同時死亡率增高;如果溫度合適，那么小雞精力旺盛，喜歡運動，食欲也比較好。濕度也是影響小雞生長的重要因素，一般比較合適的濕度是60%～70%，如果濕度太低，就會造成空氣中的灰塵很多，容易引起小雞感染呼吸道疾病。所以，選擇合適的溫度傳感器和濕度傳感器，設計一套能夠實時檢測雞舍內的溫濕度的系統，對小雞的生長發育和產蛋都有重要的意義。

1 硬件系統

基于AT89C51單片機的雞舍環境檢測與控制系統主要包括AT89C51單片機最小化系統、溫濕度傳感器模塊和12864液晶顯示模塊。AT89C51單片機擁有一個4K程序數據的存儲器和32個輸入輸出接口，可反復擦寫程序的次數高達1 000次，入門簡單易學。傳感器SHT75價格便宜，可以同時測量溫濕度數據，在工業測量溫濕度時應用非常廣泛。

2 溫濕度檢測模塊及其工作原理

溫濕度檢測電路如圖1所示，溫濕度使用的傳感器是SHT75，SHT75溫濕度傳感器檢測出來的濕度是相對濕度，自身有較強的信號處理電路，能夠完成芯片自身的誤差校準，可以使傳感器在各種復雜的環境中保持較高的測量精度和較高的使用性能，溫濕度傳感器有插針式和SMD封裝式兩種。SHT75溫濕度傳感器既可以檢測溫度，也可以檢測濕度，AT89C51單片機讀取SHT75溫濕度傳感器數據時，首先讀取高八位的數據，延遲后，再讀取低八位的數據。

溫濕度傳感器與AT89C51單片機的硬件連接關系是：溫濕度SHT75的VDD連接5 V電源，溫濕度SHT75的SCL連接51單片機的P2.3引腳，溫濕度SHT75的GND引腳連接GND，SDA連接P2.4。利用AT89C51單片機檢測SHT75溫濕度傳感器的數據控制程序主要分為啟動、讀和寫3個過程。

首先對溫濕度傳感器SHT75進行初始化，然后判斷讀取的是溫度還是濕度，如果是溫度，就用寫入溫度的命令SHT75_WriteByte（MEASURE_TEMP），將其寫入單片機;如果是濕度，就用寫入濕度的命令SHT75_WriteByte（MEASURE_HUMI），將其寫入單片機[1]。AT89C51單片機將命令發送出去后，等待SHT75的回應，首先讀取第一個字節（測量值的高8位），返回一個應答信號，接著讀取第二個字節（測量值的低8位），返回一個應答信號，然后讀取第三個字節（校驗值，防止傳輸過程數據出錯），不再返回應答信號，讀取測量值結束。但此時的測量值是數字量，其需要轉換成溫度值或濕度值[2]。

3 顯示模塊

顯示模塊的電路圖如圖2所示，12864液晶屏的GND引腳連接GND，VCC連接外部電源，電壓為5 V，滑動變阻器一端連接5 V電源，一端連接NC2引腳，滑動變阻器的滑動頭連接V0引腳，滑動變阻器R4的阻值為10 kΩ，LED-A連接5 V的外部電源，LED-K連接GND，單片機的P1.0～P1.7和P0.0～P0.5連接12864液晶屏的RS、R/W、E、BD0、BD1、BD2、BD3、BD4、BD5、BD6、BD7、PSB、NC1、/RES引腳。顯示模塊使用LCD-12864液晶屏顯示雞舍內的溫濕度環境指標，利用滑動變阻器實現12864液晶屏背光亮度調節。

12864液晶屏比1206液晶屏顯示功能強大，1206液晶屏只可以顯示字符，不能顯示漢字，而12864液晶屏既可以顯示漢字，也可以顯示英文或圖片，當顯示中文時，需要利用數組來儲存中文字符的內碼。12864液晶屏擁有64行，每行有128列[3]。由于本智能雞舍系統要用來顯示漢字，以增強系統的可讀性，因此系統選用12864液晶顯示屏。利用12864液晶顯示屏顯示AT89C51單片機數據的控制程序思路是：首先對12864液晶顯示屏進行初始化，單片機讀取液晶屏的寫指令，0為不可寫入，1為可寫入，然后單片機把字符寫入液晶屏的行地址，延遲一段時間，再寫入液晶屏的列地址[4]。

4 報警模塊

報警與顯示模塊的電路圖如圖3所示，其采用LED燈和蜂鳴器實現報警，報警電路采用的是1 kΩ的電阻和LED燈連接，最后連接單片機的P2.7引腳，當檢測雞舍內的環境不合格時，單片機P2.7的端口輸出低電平，LED燈亮，延時0.5 s，然后單片機P2.7端口輸出高電平，LED燈滅，循環反復，通過LED燈的閃爍實現報警。當檢測雞舍內的環境合格時，單片機P2.7的端口輸出恒為高電平，LED燈滅[5]。蜂鳴器利用PNP三極管控制，當檢測雞舍內的環境不合格時，單片機P2.5的端口輸出的是低電平，延時一段時間，然后單片機P2.5的端口輸出高電平，以不同的頻率反復循環，實現蜂鳴器報警;當檢測雞舍內的環境合格時，單片機P2.5的端口輸出恒為高電平，三極管處于截至狀態，蜂鳴器不發出聲音[6]。

5 系統的總體編程思路

首先利用AT89C51單片機檢測SHT75溫濕度傳感器的數據，如果雞舍內的環境數據合適，單片機的P2.7為高電平，LED燈兩端沒有電壓差，LED滅，同時單片機的P2.5為高電平，三極管截止，蜂鳴器不發出聲音，系統不報警;反之，單片機的P2.7為低電平，LED燈兩端有電壓差，LED亮，同時，單片機的P2.5高、低電平交替，實現蜂鳴器報警。

系統利用51單片機處理溫濕度傳感的數據并將其顯示在液晶屏上，同時系統可以實現LED和蜂鳴器報警，有利于雞舍環境的檢測與控制。

參考文獻：

[1]黃智偉.數字溫度傳感器的設計[J].傳感器技術，2002（9）：31-33.

[2]Ma Zhongmei.MCU C language application design[M].Beijing：Beijing University of Aeronautics and Astronautics Press，2003：37-39.

[3]嚴天峰.AD7416數字溫度傳感器及其應用[J].電子世界，2001（6）：34-35.

[4]李驍駑.半開放式雞舍籠養商品蛋雞的光照管理[J].中國家禽，2009（18）：56-57.

[5]劉引弟.基于單片機的雞舍環境智能控制器的設計[D].呼和浩特：內蒙古農業大學，2013：3-4.

[6]邵林.多傳感器數據融合技術在畜禽舍環境監測系統中的應用研究[D].保定：河北農業大學，2013：21-23.