雞舍電子智能補(bǔ)光器的設(shè)計(jì)

1、天 津 大 學(xué) 網(wǎng) 絡(luò) 教 育 學(xué) 院?？飘厴I(yè)論文題目：雞舍電子智能補(bǔ)光器的設(shè)計(jì)完成期限：2016年1月8日 至 2016年4月20日學(xué)習(xí)中心：嘉興專業(yè)名稱：電氣自動(dòng)化技術(shù)學(xué)生姓名：孫亞權(quán)學(xué)生學(xué)號(hào)：132092433119指導(dǎo)教師：郭永芳天津大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院?？飘厴I(yè)論文雞舍電子智能補(bǔ)光器的設(shè)計(jì)1 引言1.1 課題背景科學(xué)的養(yǎng)雞方法為:雞舍白天正常采光，夜間依靠燈光進(jìn)行補(bǔ)光。經(jīng)驗(yàn)表明補(bǔ)光分兩時(shí)段為宜:即天黑后延續(xù)一段時(shí)間，次日凌晨前補(bǔ)充一段時(shí)間，由于季節(jié)的差異，要求夏天少補(bǔ)、冬季多補(bǔ)、陰雨常補(bǔ)。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 清晨補(bǔ)充光照蛋雞在產(chǎn)蛋期每日的光照必須保持在1516h

2、之間,因地域或季節(jié)的不同,自然光照有時(shí)達(dá)不到這一要求,所以要采用人工補(bǔ)充光照。以往補(bǔ)光習(xí)慣在晚上進(jìn)行,但實(shí)際工作中,晚上是一用電高峰,光照強(qiáng)度往往不夠而且經(jīng)常發(fā)生停電,這樣不僅達(dá)不到補(bǔ)光的目的,還使當(dāng)日最后一次喂料不能正常進(jìn)行。為此,我們采用清晨補(bǔ)光的辦法,收到了較好的效果。補(bǔ)光的時(shí)間從清晨400點(diǎn)開(kāi)始至下午800點(diǎn)結(jié)束。也可根據(jù)具體情況或停電的規(guī)律做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。補(bǔ)光的方法將雞舍燈泡的開(kāi)關(guān)和供水總開(kāi)關(guān)設(shè)在臥室內(nèi)。晚上800點(diǎn)前在料槽內(nèi)加好飼料,將各水槽供水流速調(diào)整好,到臥室內(nèi)把水、電總開(kāi)關(guān)關(guān)閉。清晨400點(diǎn)鬧鐘一響,打開(kāi)水電開(kāi)關(guān),飼養(yǎng)員可以繼續(xù)休息至600點(diǎn)以后再去雞舍工作。清晨補(bǔ)光的優(yōu)點(diǎn):清

3、晨補(bǔ)充光照可避免因晚上用電高峰而使雞舍光照不足,或因停電使補(bǔ)光不能正常進(jìn)行的現(xiàn)象;夏季晚上天氣炎熱,蛋雞食欲下降,清晨空氣涼爽,雞采食量增加使?fàn)I養(yǎng)得以補(bǔ)充;冬季夜間寒冷,清晨補(bǔ)光可使雞群通過(guò)采食和運(yùn)動(dòng)來(lái)增加產(chǎn)熱并維持雞舍溫度;以往晚上補(bǔ)光,雞群每日的產(chǎn)蛋高峰在上午,下午收集完雞蛋后只能待第2d出售。雞蛋放在雞舍內(nèi)受到蒼蠅、老鼠及灰塵的污染，不但從外觀上影響了蛋的新鮮度，同時(shí)因蛋內(nèi)水分的蒸發(fā)減少了蛋重，影響收入。另外還要注意以下7點(diǎn)：1一定要制定周全的光照計(jì)劃，并切實(shí)付諸實(shí)施，不得半途而廢。2在育成期，每天光照時(shí)間應(yīng)當(dāng)保持恒定或逐漸減少，切勿增加。但每天光照時(shí)間不能少于6小時(shí)。3在產(chǎn)蛋期，每天光

4、照時(shí)間應(yīng)當(dāng)保持恒定或逐漸增加，切勿減少，但每天光照時(shí)間不要超過(guò)17小時(shí)。4在產(chǎn)蛋期，必須注意光照時(shí)間的增加應(yīng)當(dāng)是逐漸的，不能突然的大量增加，否則易造成雞的脫肛等病癥的發(fā)生。5不得隨意改變光的顏色和光照時(shí)間，否則會(huì)引起停產(chǎn)。一般都采用紅色或白色光照，其結(jié)果無(wú)論在產(chǎn)蛋量及蛋的質(zhì)量方面都有改進(jìn)，而且能防止或減少啄羽、啄肛、斗毆等惡癖的發(fā)生。同時(shí)對(duì)雞的生長(zhǎng)和飼料消耗等方面也能收到較好的效果。6在光照強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)均勻一致。并且燈光應(yīng)當(dāng)逐漸明或暗，否則會(huì)引起驚群應(yīng)激反應(yīng)，突然關(guān)燈或把光照時(shí)間縮短太快都會(huì)引起換羽，產(chǎn)畸形蛋，甚至停產(chǎn)等不良后果。7必須加強(qiáng)綜合性飼養(yǎng)管理措施，要切實(shí)做好雞的疫病防治工作，以確保人工

5、光照的效果。目前雞舍一般采用自動(dòng)或著智能補(bǔ)光技術(shù)?，F(xiàn)在市場(chǎng)上多數(shù)采用時(shí)鐘控制和光控相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)智能補(bǔ)光。受外界光線制約的光電控制：根據(jù)光敏電阻的特點(diǎn)，在充足的自然光線下光敏電阻R為低阻2K,這時(shí)晶體管BG1飽和導(dǎo)通，繼電器J吸合，當(dāng)夜暮來(lái)臨后光敏電阻呈高阻2M,BG1截止繼電器釋放，常閉觸點(diǎn)接通補(bǔ)光燈泡供電回路。由于季節(jié)的差異，光控時(shí)間也有所不同,以夏季為例，日長(zhǎng)夜短，在光控作用下晚上8點(diǎn)開(kāi)燈，凌晨5點(diǎn)燈滅。采用石英鐘固定控制：由普通的石英鐘芯同軸帶動(dòng)一凹凸輪，轉(zhuǎn)動(dòng)的凹凸輪直接壓動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)。凸面時(shí)開(kāi)關(guān)閉合，繼電器得電吸合，凹面時(shí)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)繼電器釋放，常閉點(diǎn)接通燈亮。適當(dāng)調(diào)整可以完成表芯時(shí)間控

6、制，關(guān)5個(gè)小時(shí)、開(kāi)7個(gè)小時(shí)，每12小時(shí)周而復(fù)始，循環(huán)不變，兩種控制方式疊加在一起就是夏季補(bǔ)光的實(shí)際效果，也就完成了前面要求的凌晨提前二個(gè)小時(shí)補(bǔ)燈光、天亮后接受自然光，天黑后延續(xù)二個(gè)小時(shí)補(bǔ)光。隨著晝夜時(shí)差；春、夏、秋、冬補(bǔ)光時(shí)間自行調(diào)節(jié)，冬季補(bǔ)光時(shí)間相對(duì)最長(zhǎng)，補(bǔ)光時(shí)間可提前及延長(zhǎng)4-5小時(shí)之久。通過(guò)對(duì)光敏電阻的調(diào)整，還可以設(shè)定陰雨天全天自動(dòng)補(bǔ)光的功能。電路中的發(fā)光管LED2可指示補(bǔ)光燈的工作狀態(tài)。1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀德國(guó)西門(mén)子公司的一家子公司近日推出一種發(fā)深紅光的發(fā)光二極管（LED）溫室補(bǔ)光光源，能更有效滿足作物光合作用的需要，節(jié)能效益也更明顯。近年來(lái)大功率LED 的研發(fā)成功為這一技術(shù)在溫室

7、補(bǔ)光方面的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。這種LED 溫室補(bǔ)光光源發(fā)光波長(zhǎng)達(dá)到660 納米，對(duì)植物光合作用非常適宜。此外，這種LED 光源能將37% 的輸入電能轉(zhuǎn)換為光能輸出，發(fā)光效率在同色光源中已名列前茅，因而與傳統(tǒng)溫室補(bǔ)光源相比更為節(jié)能。西門(mén)子公司在丹麥的一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目使用大約5 萬(wàn)個(gè)這種LED 光源為幾千平方米的種植面積補(bǔ)光使溫室能耗比過(guò)去降低40%。目前溫室人工補(bǔ)光光源主要有熒光燈、高壓鈉燈、低壓鈉燈和金屬鹵化物燈等，這些光源紅外和綠光等光譜成分所占比重較大，作物光合作用所需的紅、藍(lán)光譜成分較少，光能利用率低，耗能大。相對(duì)而言，LED 光源不僅能提高溫室光能利用率，還能在作物不同的生長(zhǎng)階段有的放矢地促進(jìn)

8、作物生長(zhǎng)，比如紅光有助促進(jìn)作物長(zhǎng)高，藍(lán)光有助作物形成胚芽。在10% 和30% 范圍內(nèi)有針對(duì)性地調(diào)整藍(lán)光在總光照中的比例還可節(jié)約化肥。紅光加藍(lán)光LED 系統(tǒng)的發(fā)光效率比傳統(tǒng)高壓鈉燈高60%，而且LED 光源使用壽命平均為10 萬(wàn)小時(shí)，可以長(zhǎng)年免維護(hù)。1.3 本課題研究?jī)?nèi)容本課題只是研究如何給雞舍補(bǔ)光。要求雞舍有足夠時(shí)間（18小時(shí)）的光照，時(shí)間在凌晨4點(diǎn)到晚上10點(diǎn)之間。也有給雞一定的休息時(shí)間。不需要人工控制光照，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)化控制，并且能結(jié)合自然光照，節(jié)約電能，設(shè)備簡(jiǎn)單易行。1.3.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)采用常見(jiàn)的電子元器件實(shí)現(xiàn)光照控制和時(shí)鐘控制相結(jié)合的控制電路，使雞舍光照時(shí)間恒定為凌晨4點(diǎn)到晚上10點(diǎn)

9、之間的18小時(shí)，在晴天實(shí)現(xiàn)了傍晚、凌晨雙時(shí)段補(bǔ)光，同時(shí)解決了陰雨天氣補(bǔ)光的問(wèn)題，在季節(jié)變換時(shí)也不需要調(diào)節(jié)，基本滿足了實(shí)際需求，適用于中小規(guī)模的養(yǎng)雞場(chǎng)。2 設(shè)計(jì)思路2.1 補(bǔ)光原理補(bǔ)光原理如圖1圖1 補(bǔ)光原理圖如圖1所示，光照控制和時(shí)鐘控制兩種控制方式疊加在一起就是補(bǔ)光的實(shí)際效果，夏季補(bǔ)光實(shí)現(xiàn)了凌晨提前二個(gè)小時(shí)補(bǔ)燈光，天亮后接受自然光，天黑后延續(xù)二個(gè)小時(shí)補(bǔ)光。隨著晝夜時(shí)差；春、夏、秋、冬補(bǔ)光時(shí)間自行調(diào)節(jié)，冬季補(bǔ)光時(shí)間相對(duì)最長(zhǎng)，補(bǔ)光時(shí)間可提前及延長(zhǎng)4-5小時(shí)之久。通過(guò)光敏電阻調(diào)整，還可以有陰雨天全天自動(dòng)補(bǔ)光的功能。 2.2 設(shè)計(jì)方案首先，利用光敏電阻特性設(shè)計(jì)一個(gè)光控檢測(cè)電路。沒(méi)有光照時(shí)，給單片機(jī)相

10、應(yīng)引腳一個(gè)高電平信號(hào)，有光照時(shí)給該引腳一個(gè)低電平信號(hào)（設(shè)為輸入信號(hào)）。再利用單片機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘控制：當(dāng)有輸入信號(hào)時(shí)，單片機(jī)相應(yīng)引腳為高電平；當(dāng)沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí)，且時(shí)間在凌晨四點(diǎn)到晚上十點(diǎn)時(shí)，單片機(jī)該引腳為低電平信號(hào)（設(shè)輸出信號(hào)），如果不在這個(gè)時(shí)間段，該引腳仍為高電平。再利用繼電器設(shè)計(jì)一個(gè)燈光開(kāi)關(guān)控制電路，當(dāng)有輸出信號(hào)時(shí)，繼電器吸合使電燈工作，當(dāng)沒(méi)有輸出信號(hào)時(shí)，繼電器不吸合電燈不工作。本方案是以單片機(jī)為主體的設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)框圖如圖2所示感光電路時(shí)鐘調(diào)節(jié)復(fù)位電路晶振電路單片機(jī)液晶顯示LCD1602燈光開(kāi)關(guān)控制電路圖2 系統(tǒng)框圖3 各模塊電路設(shè)計(jì)3.1 直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)圖3 電源電路圖如圖3所示，

11、對(duì)220V市電進(jìn)行變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后獲得5V的直流穩(wěn)壓電源，為感光控制電路、時(shí)鐘控制電路提供低壓直流電源；感光控制電路、時(shí)鐘控制電路對(duì)控制量進(jìn)行處理后控制主電路中補(bǔ)光設(shè)備的運(yùn)行，進(jìn)行補(bǔ)光。3.2 單片機(jī)芯片STC89C52原理本系統(tǒng)需要單片機(jī)完成24小時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)的產(chǎn)生并送LCD1602進(jìn)行顯示、接受兩個(gè)輕觸開(kāi)關(guān)送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行時(shí)鐘調(diào)節(jié)、處理感光電路送來(lái)的信號(hào)并結(jié)合時(shí)鐘系統(tǒng)對(duì)電燈開(kāi)關(guān)電路控制。本系統(tǒng)對(duì)處理速度無(wú)特殊要求，故選擇ATMEL公司生產(chǎn)的STC89C52單片機(jī)，STC89C52增加了在線調(diào)試功能，即程序可以通過(guò)JTAG接口下載，調(diào)試和固化，因而該芯片的開(kāi)發(fā)不再需要昂貴的硬件仿真器，可

12、實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)仿真，所有的資源都可以為用戶所使用，可以在線編程或在系統(tǒng)編程，更進(jìn)一步地說(shuō)，在線編程或在系統(tǒng)編程是開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)具有了通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級(jí)、維護(hù)的潛在功能。STC89C52的性能及特點(diǎn)：（1）與MCS-51系列單片機(jī)兼容。（2）片內(nèi)有8K可在線重復(fù)編程的快速內(nèi)部ROM。（3）存可擦寫(xiě)存儲(chǔ)器（Flash Memory）。（4）存儲(chǔ)器可循環(huán)寫(xiě)入/擦寫(xiě)10000次以上。（5）存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)保存時(shí)間為10年以上。（6）工作電壓范圍：Vcc可為2.7V-6.5V。（7）全靜態(tài)工作：可從0Hz-24MHz。（8）程序存儲(chǔ)器具有三級(jí)加密保護(hù)。（9）256字節(jié)的內(nèi)部RAM。（10）32條可編程I/O口線。（11）

13、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。（12）中斷結(jié)構(gòu)具有5級(jí)（6級(jí)）中斷源和兩個(gè)優(yōu)下級(jí)。（13）可編程全雙工串行通訊。（14）空閑維持低功耗和掉電狀態(tài)保護(hù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。（15）P0口是一個(gè)雙向8位三態(tài)I/O口，每個(gè)口可獨(dú)立控制。使用時(shí)需外接上拉電阻。（16）P1口是一個(gè)準(zhǔn)雙向8位I/O口，它的功能是單一的，只能用作數(shù)據(jù)的輸入或者輸出。（17）P2口是一個(gè)準(zhǔn)雙向8位I/O口，輸出時(shí)，從P2.x端口可輸出CPU寫(xiě)到鎖存器上的信號(hào)。當(dāng)該接口用做數(shù)據(jù)輸入接口是，應(yīng)先向該位寫(xiě)1，然后，讀該位即可讀入輸入數(shù)據(jù)。(18) P3口是具有第二功能的準(zhǔn)雙向8位I/O口。(19) ALE/PROG：地址所存/編程信號(hào)線。當(dāng)P0口

14、工作在第二功能時(shí)從該端口可復(fù)用工作，某時(shí)刻該端口可以送出地址信號(hào)A0A7，而另外的時(shí)刻該端口傳送的是數(shù)據(jù)信號(hào)D0D7。利用ALE可以將地址信號(hào)A0A7鎖存到地址鎖存器。(20) /VPP：該控制信號(hào)線也具有雙重功能，是允許訪問(wèn)片外ROM/編程高電壓引線。(21)：程序存儲(chǔ)器允許輸出控制端，常用作片外ROM的讀控制信號(hào)，低電平有效。(22)RESET：復(fù)位引腳，當(dāng)該端加上超過(guò)24個(gè)時(shí)鐘周期的高電平時(shí)，可是8051復(fù)位。系統(tǒng)復(fù)位電路如圖2.3所示。(23)X1、X2：外接時(shí)鐘引腳。X1為片內(nèi)振蕩電路的輸入端，X2為片內(nèi)振蕩電路的輸出端。STC89C52引腳圖如圖4圖4 ATC89C52引腳圖3.3

15、 光控檢測(cè)電路 3.3.1 光敏電阻工作原理光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當(dāng)受到光照時(shí)，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價(jià)帶中的電子吸收一個(gè)光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價(jià)帶中產(chǎn)生一個(gè)帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子空穴對(duì)了半導(dǎo)體材料

16、中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強(qiáng)，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對(duì)將復(fù)合，光敏電阻的阻值也就恢復(fù)原值。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過(guò)，受到波長(zhǎng)的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的而變大，從而實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒(méi)有極性，純粹是一個(gè)電阻器件，使用時(shí)既可加直流電壓，也加交流電壓。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。3.3.2 光控檢測(cè)電路原理圖5 光控檢測(cè)電路圖表1 5537光敏電阻的基本參數(shù)基片尺寸5.10.2mm亮電組暗電阻最大電壓最大功耗環(huán)境溫度光譜峰值響應(yīng)時(shí)間1-10（100LUX）2M150V100mW-

17、30C - +70C540nm上升30ms;下降30ms如表1，根據(jù)光敏電阻工作原理，當(dāng)光照小于100LUX時(shí)，光敏電阻阻值大于等于2M，當(dāng)光照大于100LUX時(shí)，光敏電阻阻值30ms內(nèi)迅速變小最后阻值介于1-10。本設(shè)計(jì)選用的可調(diào)電阻型號(hào)3296，最小阻值接近0，最大為5 M。單片機(jī)STC89C52引腳電壓大于1.8V視為高電平，低于0.7V視為低電平。該模塊設(shè)計(jì)中，要求有光照（ 大于100LUX）時(shí)，輸入信號(hào)為低電平；沒(méi)有光照（小于100LUX）時(shí)，輸入信號(hào)為高電平。根據(jù)歐姆定律公式：V=IR可以求出圖5中所示輸入信號(hào)電壓V=5R6 /R1+R6 （式1）,當(dāng)光照小于100LUX時(shí)，光敏電

18、阻呈暗電阻（2M）。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，單片機(jī)相應(yīng)的引腳應(yīng)該呈高電平(1.8V)，根據(jù)式1得出可調(diào)電阻R6小于3.6M（非精確值）。當(dāng)光照大于100LUX時(shí)，光敏電阻呈亮電阻（1-10），單片機(jī)相應(yīng)引腳應(yīng)該呈低電平（0.7），根據(jù)式1得出可調(diào)電阻R6大于6.1（非精確值）。根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)，本設(shè)計(jì)實(shí)物中可調(diào)電阻調(diào)節(jié)為6K.3.4 時(shí)鐘控制電路3.4.1 LCD1602介紹LCD是液晶顯示器的縮寫(xiě)，它是一種被動(dòng)式的顯示器，即液晶本身并不發(fā)光，而是利用液晶經(jīng)過(guò)處理后能改變光線通過(guò)方向的特性，從而達(dá)到白底黑字或黑底白字顯示的目的。液晶顯示器具有省電，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在智能儀器儀表和單片機(jī)測(cè)控

19、系統(tǒng)中。各種型號(hào)的液晶通常是按照顯示字符的行數(shù)或液晶點(diǎn)陣的行、列數(shù)來(lái)命名的。比如：1602的意思是每行顯示16個(gè)字符，一共可以顯示兩行；類(lèi)似的命名還有0801、0802、1601等，這類(lèi)液晶通常都是字符型液晶，即只能顯示ASCII碼字符，如數(shù)字、大小寫(xiě)字母、各種符號(hào)等。還有另一類(lèi)液晶屬于圖形型液晶，如12232，它的意思是液晶由122列、32行組成，即共有12232個(gè)點(diǎn)來(lái)顯示各種圖形，我們可以通過(guò)程序控制這12232個(gè)點(diǎn)中的任何一個(gè)點(diǎn)顯示或不顯示。類(lèi)似的命名還有12864、19264、192128、320240等，根據(jù)客戶需要，廠家可以設(shè)計(jì)出任意數(shù)組合的點(diǎn)陣液晶。液晶體積小、功耗低、顯示操作簡(jiǎn)

20、單，但是它有個(gè)致命的弱點(diǎn)，其使用的溫度范圍很窄，通用型液晶正常工作溫度范圍為0-+55，存儲(chǔ)溫度范圍為-20- +60，即使是寬溫級(jí)液晶，其正常工作溫度范圍也僅為-20- +70，存儲(chǔ)溫度范圍為-30- +80。由于本系統(tǒng)需要顯示年月日星期秒分時(shí)還有溫度，所以用字符型液晶LCD1602足以滿足要求。1602液晶主要技術(shù)參數(shù)如下表2所示。表2 1602液晶主要技術(shù)參數(shù)表顯示容量162個(gè)字符芯片工作電壓工作電流模塊最佳工作電壓字符尺寸4.5-5.5V2.0mA(5.0V)5.0V2.954.35（WH）mm1602液晶引腳功能如表3所示。表3 1602液晶引腳功能表引腳號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明引腳號(hào)符號(hào)引腳

21、說(shuō)明12345678VssVDDVORSR/WED0D1電源地電源正極液晶顯示對(duì)比度調(diào)節(jié)端數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L）讀寫(xiě)選擇端（H/L）使能信號(hào)數(shù)據(jù)口數(shù)據(jù)口910111213141516D2D3D4D5D6D7BLABLB數(shù)據(jù)口數(shù)據(jù)口數(shù)據(jù)口數(shù)據(jù)口數(shù)據(jù)口數(shù)據(jù)口背光電源正極背光電源負(fù)極在設(shè)計(jì)1602與單片機(jī)的接口時(shí)，我們將D0-D7八個(gè)數(shù)據(jù)口與P0口相連，但必須注意單片機(jī)AT89S52的P0口不帶上拉電阻，所以必須附加10K的上拉電阻。由于我們只對(duì)液晶進(jìn)行寫(xiě)液晶指令和數(shù)據(jù)，而不進(jìn)行對(duì)液晶的讀操作，所以R/W（5腳）應(yīng)接低電平，即接地。其余引腳與單片機(jī)的接法如圖6所示。 圖6 液晶顯示模塊本模塊只需

22、要LCD顯示時(shí)鐘（時(shí)、分、秒），方便時(shí)鐘的調(diào)節(jié)。3.4.2 時(shí)鐘調(diào)節(jié) 圖7 時(shí)鐘調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)圖如圖7所示，任意開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，單片機(jī)相應(yīng)引腳接地，得到一個(gè)調(diào)節(jié)信號(hào)（低電平），當(dāng)松開(kāi)閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，調(diào)節(jié)信號(hào)消失。每一次調(diào)節(jié)信號(hào)消失時(shí)單片機(jī)程序都使相應(yīng)的小時(shí)或分鐘加1，小時(shí)到24回0，分鐘到60回0，不調(diào)節(jié)秒鐘。 3.4.3 時(shí)鐘控制電燈開(kāi)關(guān)電路的時(shí)鐘控制主要由基于時(shí)鐘系統(tǒng)程序的單片機(jī)來(lái)控制。如果感光電路沒(méi)有輸入信號(hào)給單片機(jī)，當(dāng)時(shí)間為00:04:0000:21:59任意時(shí)刻，時(shí)鐘控制程序使單片機(jī)輸出一個(gè)信號(hào)給電燈開(kāi)關(guān)電路，使之運(yùn)行相應(yīng)工作。3.5 電燈開(kāi)關(guān)控制電路3.5.1 繼電器工作原理繼電器是一種電控制器

23、件。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動(dòng)關(guān)系。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。本系統(tǒng)采用的是電磁繼電器，如圖8所示 圖8電磁繼電器結(jié)構(gòu)圖電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常

24、閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開(kāi)觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路。3.5.2 電燈開(kāi)關(guān)電路工作原理圖9 電燈開(kāi)關(guān)電路圖如圖9所示電燈開(kāi)關(guān)電路由一個(gè)繼電器，一個(gè)PNP三級(jí)管，若干發(fā)光二級(jí)管，兩個(gè)不同阻值電阻，一個(gè)保護(hù)二級(jí)管。首先，單片機(jī)發(fā)來(lái)一個(gè)控制信號(hào)（低電平），PNP三級(jí)管基極接低電壓，三極管導(dǎo)通，電磁繼電器的電感線通電，產(chǎn)生磁力使開(kāi)關(guān)吸合，即圖中繼電器1號(hào)引腳接到2號(hào)引腳上，五個(gè)發(fā)光二級(jí)管接通電源

25、發(fā)光。當(dāng)控制信號(hào)結(jié)束一瞬間時(shí)，由于自感，繼電器中的電感會(huì)產(chǎn)生較大的瞬時(shí)反偏電壓。為保護(hù)三極管不被擊穿損毀，加一個(gè)反接二級(jí)管保護(hù)三級(jí)管。3.6 復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài), 并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。無(wú)論是在單片機(jī)剛開(kāi)始接上電源時(shí), 還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位。單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸人到芯片的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí), 且振蕩器穩(wěn)定后, 如果RST引腳有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期）, 則CPU就可響應(yīng)并且將系統(tǒng)復(fù)位。復(fù)位分為手動(dòng)復(fù)位和上電復(fù)位。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用的是上電自動(dòng)復(fù)位。系統(tǒng)復(fù)位電路如圖10所示。

26、圖10 復(fù)位電路3.7 晶振電路AT89C52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的高增益反相放大器, 振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)送到CPU, 作為CPU的時(shí)鐘信號(hào),驅(qū)動(dòng)CPU產(chǎn)生執(zhí)行指令功能的機(jī)器周期。引腳XTAL1和XTAL2是此放大器的輸人端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起可構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器, 振蕩電路的連接如下圖所示，外接石英晶體或陶瓷諧振器以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路, 接在放大器的反饋回路中。對(duì)外接電容C1和C2的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求, 但電容的大小多少會(huì)影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振圈內(nèi)部振蕩的接法的快速性和溫度穩(wěn)定性。外接石英晶體時(shí), C1和C

27、2一般?。?0pF-10pF），外接的是石英晶體, 所以，C1、C2選擇標(biāo)稱值30pF。系統(tǒng)振蕩電路如圖11所示。圖11 晶振電路4 軟件設(shè)計(jì)程序流程如12圖所示。電路開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，程序初始化，液晶顯示器第一行顯示字母：ZhiNengBuGuang,第二行顯示初始時(shí)間：06:00:00.時(shí)間程序開(kāi)始運(yùn)行，時(shí)間顯示一秒變一次（與秒鐘同步）；當(dāng)秒鐘為60時(shí)，秒鐘歸零，分鐘加一，分鐘為60時(shí)，分鐘歸零，小時(shí)加一，小時(shí)為24時(shí)，小時(shí)歸零。時(shí)間調(diào)節(jié)程序根據(jù)兩個(gè)輕觸開(kāi)關(guān)，分別調(diào)節(jié)分鐘，小時(shí)。按一次并松開(kāi)開(kāi)關(guān)，相應(yīng)的分鐘或小時(shí)加一，分鐘到60歸零，小時(shí)到24歸零。調(diào)解時(shí)間的時(shí)候，秒鐘照常行走。光照檢測(cè)程序中，

28、當(dāng)有光照時(shí)，單片機(jī)相應(yīng)引腳接受一個(gè)低電平信號(hào)，沒(méi)有光照時(shí)相應(yīng)引腳為高電平。光照檢測(cè)程序和時(shí)鐘程序聯(lián)合控制單片機(jī)相應(yīng)的引腳，使相應(yīng)的引腳輸出信號(hào)（低電平）給電燈開(kāi)關(guān)控制電路。當(dāng)有光照時(shí)，不給輸出信號(hào)，燈滅。當(dāng)沒(méi)有光照且時(shí)間在4點(diǎn)22點(diǎn)之間（包含4點(diǎn)，不包含22點(diǎn)）時(shí)，給一個(gè)輸出信號(hào)，燈亮。本設(shè)計(jì)程序用C語(yǔ)言編寫(xiě)，詳見(jiàn)附錄1開(kāi)始初始化子程序調(diào)節(jié)時(shí)間顯示時(shí)間時(shí)間程序有光照4點(diǎn)22點(diǎn)Y燈亮燈滅NNY返回圖12 程序流程5 總結(jié)本設(shè)計(jì)實(shí)物能實(shí)現(xiàn)顯示24時(shí)制時(shí)間，也能調(diào)節(jié)時(shí)間，還能實(shí)現(xiàn)有光照時(shí)，5個(gè)發(fā)光二級(jí)管不發(fā)光，沒(méi)有光照時(shí)且時(shí)間在4點(diǎn)到22點(diǎn)之間5個(gè)發(fā)光二級(jí)管發(fā)光。 本設(shè)計(jì)因?yàn)橹皇悄M控制雞舍燈光，用

29、若干發(fā)光二級(jí)管模擬雞舍用燈，用5V低電壓電源模擬驅(qū)動(dòng)雞舍用燈的市電。現(xiàn)實(shí)中完全可以用市電代替該5V電源，用雞舍光照用燈代替發(fā)光二級(jí)管。 設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)，實(shí)物不太成功，出現(xiàn)很多問(wèn)題，如液晶不能顯示、調(diào)節(jié)時(shí)間時(shí)，分鐘或小時(shí)不是單位加一 、發(fā)光二級(jí)管不能正常發(fā)光等等。不過(guò)在老師和同學(xué)的幫助下，并經(jīng)過(guò)自己的努力，我的實(shí)物終于調(diào)試成功。本設(shè)計(jì)業(yè)也有許多缺陷和不足。如不能調(diào)節(jié)雞舍補(bǔ)光時(shí)間，時(shí)間固定為凌晨4點(diǎn)到晚上10點(diǎn)之間的18小時(shí)。光照強(qiáng)度也不能控制，也不能控制光的顏色。這些對(duì)于雞舍養(yǎng)雞都非常重要。對(duì)于補(bǔ)光時(shí)間固定問(wèn)題，可以通過(guò)本設(shè)計(jì)單片機(jī)外接兩個(gè)輕觸開(kāi)關(guān)并通過(guò)修改程序來(lái)調(diào)節(jié)補(bǔ)光時(shí)間，這個(gè)難度不大。對(duì)于光照

30、強(qiáng)度問(wèn)題，可以在本設(shè)計(jì)中多添加幾個(gè)電燈開(kāi)關(guān)控制電路，用若干單片機(jī)引腳來(lái)控制。根據(jù)需要控制多少電燈的開(kāi)和關(guān)以達(dá)到控制光照的強(qiáng)度。此方法控制精度較差。不過(guò)也可以在電燈電路上加一個(gè)可調(diào)電阻，手動(dòng)調(diào)節(jié)光照的強(qiáng)度。對(duì)于控制光的顏色，可選用不同的LED燈。此方法控制精度也比較差。我不會(huì)忘記這難忘的幾個(gè)月的時(shí)間。畢業(yè)論文的制作給了我難忘的回憶。在我徜徉書(shū)海查找資料的日子里，面對(duì)無(wú)數(shù)書(shū)本的羅列，最難忘的是每次找到資料時(shí)的激動(dòng)和興奮；親手設(shè)計(jì)電路圖的時(shí)間里，記憶最深的是每一步小小思路實(shí)現(xiàn)時(shí)那幸福的心情。這段旅程看似荊棘密布，實(shí)則蘊(yùn)藏著無(wú)盡的寶藏。我從資料的收集中，掌握了很多單片機(jī)、LCD顯示屏的知識(shí)，讓我對(duì)我所

31、學(xué)過(guò)的知識(shí)有所鞏固和提高，并且讓我對(duì)當(dāng)今單片機(jī)、智能控制的最新發(fā)展技術(shù)有所了解。在整個(gè)過(guò)程中，我學(xué)到了新知識(shí)，增長(zhǎng)了見(jiàn)識(shí)。在今后的日子里，我仍然要不斷地充實(shí)自己，爭(zhēng)取在所學(xué)領(lǐng)域有所作為。參考文獻(xiàn)1 張毅剛，彭喜元，彭宇編著.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京：高等教育出版社 2 史久貴編著.基于Altium Designer的原理圖與PCB設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社3 郭天祥.51單片機(jī)C語(yǔ)言教程M.北京：電子工業(yè)出版社，2009 4 譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)（第二版）M.北京：清華大學(xué)出版社 1999 5 五校半導(dǎo)體科學(xué)研究躍進(jìn)戰(zhàn)斗團(tuán)編著.光敏電阻的制造及其應(yīng)用M.北京：民郵電出版社,19596王慶澤，趙

32、翠敏.關(guān)于產(chǎn)蛋雞補(bǔ)光和補(bǔ)鈣J .河北唐山：四川畜牧獸醫(yī), Sichuan Animal and Veterinary Sciences, 編輯部郵箱 2004年 12期.7 H M Peitel,P L Deitel.C How to program,second Edition.蔣才鵬等譯.C程序設(shè)計(jì)教程。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20008 Stephen G Kochan 著. Programming in ANSI C. Hagden Kooks Indianapolis:Indiana,U.S.A,199498-bit Microcontroller With 8K Bytes Flas

33、h AT89C52. ATMEL,199910時(shí)慶云.量子力學(xué)M.北京：北京理工大學(xué)出版社，1993附錄1 程序#include#define uchar unsigned char /uchar 代替unsigned char#define uint unsigned intuint shi=20,fen,miao;uchar num;uint count=0;uchar code table=ZhiNengBuGuang;uchar code table1=00:00:00;sbit RS=P21;sbit RW=P22;sbit E=P23;sbit Sru=P10; /光敏電阻輸入sb

34、it s1=P11;sbit s2=P12;sbit Schu=P20; /繼電器void delay(uint z)uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=112;y0;y-);void write_com(uchar com)RS=0;/icdrs=1則為數(shù)據(jù)選擇，這里設(shè)置為命令選擇 RW=0;P0=com; delay(5);E=1;/使能信號(hào) delay(5);E=0;/void write_date(uchar date) P0 = date;RS = 1;RW = 0;E = 1;delay(5);E=0; void diyihang(uint z)z-;write_com(0x80+z);void dierhang(uint z)z-;write_com(0x80+0x40+z);void init() RW=0;E=0; write_com(0x38);/功能設(shè)置write_com(0x0c);/