基于單片機(jī)AT89C51的雞舍光照強(qiáng)度檢測(cè)控制系統(tǒng)

1、 目錄TOC o 1-5 h z緒論5 HYPERLINK l bookmark4 引言61雞舍光強(qiáng)測(cè)控系統(tǒng)整體描述71.1燈光控制總體思想71.2燈光控制方案分析8 HYPERLINK l bookmark8 2硬件電路設(shè)計(jì)92.1控制核心模塊92.2雞舍光照強(qiáng)度檢測(cè)模塊92.2.1光敏電阻功能簡述92.2.2AD轉(zhuǎn)換模塊12繼電器燈控模擬模塊13復(fù)位電路和晶振模塊132.61602顯示模塊14 HYPERLINK l bookmark16 3系統(tǒng)主程序流程圖17 HYPERLINK l bookmark18 結(jié)論18參考文獻(xiàn)18插圖索引TOC o 1-5 h z圖1半開放式雞舍燈光圖6圖2

2、設(shè)計(jì)方案流程圖7圖3系統(tǒng)方框設(shè)計(jì)圖8圖4主控制系統(tǒng)圖9圖5光敏電阻的結(jié)構(gòu)圖10圖6光電導(dǎo)體嚴(yán)密封裝在帶有玻璃的殼體.10圖7伏安特性10圖8光照特性11圖9響應(yīng)時(shí)間和頻率特性11圖10光敏電阻11圖11暗電流11圖12A/D電路設(shè)計(jì)12圖13ADC0804引腳圖12圖14光采集電路圖13圖15繼電器燈控模擬圖13圖16復(fù)位電路14圖17晶振電路14圖18顯示模塊14圖19系統(tǒng)主程序流程圖17摘要雞舍光照強(qiáng)度對(duì)雞的生長、發(fā)育、產(chǎn)蛋量、蛋的大小和蛋殼厚度都有影響。為此,針對(duì)開放式蛋雞舍結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)開發(fā)了開放式蛋雞舍光照控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C51為微控制器，選用光敏電阻進(jìn)行光采集，通

3、過繼電器控制雞舍光源，同時(shí)將光敏電阻采集的光強(qiáng)數(shù)據(jù)經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換傳送到單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)比較分析。該系統(tǒng)根據(jù)光采集電路采集的光強(qiáng)數(shù)據(jù),通過一定算法能夠?qū)崿F(xiàn)雞舍內(nèi)的光照度按照設(shè)定值自動(dòng)調(diào)控。試驗(yàn)結(jié)果表明:對(duì)開放式蛋雞舍試用的光照度調(diào)控系統(tǒng)進(jìn)行光照調(diào)控,既可以保證蛋雞的光照要求,又可以節(jié)約電能,具有推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞：光照控制；蛋雞舍；AT89C51；光敏電阻；繼電器；ADC0804AbstractThehenhouselightintensitytothechickengrowth,development,producesthesizeofanegg,andshellthicknessarehaving

4、animpact.Therefore,toopenupthecharacteristicsofthestructurefactor,designinganddevelopingtheopenuplayersuponcontrolsystem.ThesystemonthesinglechipcomputerAT89C51formicrocontroller,choosephotoconductiveresistancetolightacquisition,throughtherelaycontrolshedslightsource,andthelightofthecollectionwillph

5、otoconductiveresistancestrongdataafterADtransformMCUissenttothedatacomparisonanalysis.Thesystemaccordingtolightthelightintensityacquisitioncircuitgatheringdata,throughsomealgorithm,canrealizethehenhouseaccordingtothelightwithinthesetvaluetobeautomaticcontrol.Thetestresultsshowthat:toopenupthelightco

6、ntrolfactortrialsystemforlightregulation,whichcanensurethelayersuponrequest,andcansaveelectricenergy,hasthepromotionvalue.：lightcontrol;Givelayers;AT89C51;Photoconductiveresistance;Relay;ADC0804引言光照對(duì)蛋雞的生長、發(fā)育和產(chǎn)蛋量有直接影響,合理的光照能刺激蛋雞排卵，增加蛋雞產(chǎn)蛋量。生產(chǎn)中應(yīng)從蛋雞20周齡開始，每周增加光照時(shí)間30min,直到每天達(dá)到16h為止，以后每天光照16h,直到產(chǎn)蛋雞淘汰前4周，再

7、把光照時(shí)間逐漸增加到17h,直至蛋雞淘汰。對(duì)于封閉式雞舍，完全采用人工光照方式；而對(duì)開放式或半開放式的雞舍，可以采用自然光照和人工補(bǔ)充光照相結(jié)合的方式。當(dāng)自然光照時(shí)間充足時(shí)，無需人工光照；只有當(dāng)自然光照時(shí)間不足時(shí)，才采用人工光照補(bǔ)充。這樣既可以節(jié)省開支，又能滿足雞舍光照強(qiáng)度的要求。人工控制光照度、光照時(shí)間和明暗變化，可提高家畜生產(chǎn)力、繁殖力和產(chǎn)蛋品質(zhì)，消除或改變家畜生產(chǎn)的季節(jié)性。產(chǎn)蛋雞每天需要光照10-14h,光照度為10lx,可采用天黑后補(bǔ)充、天亮前補(bǔ)充或天黑后天亮前兩次補(bǔ)充等3種方式。其中，以每天早晨天亮前補(bǔ)充光照效果最好，它符合雞的生理特點(diǎn)，還能使雞每天的產(chǎn)蛋時(shí)間提前。缺點(diǎn)是要隨著白天自

8、然光照時(shí)數(shù)的變化及時(shí)調(diào)整開關(guān)燈時(shí)間，操作較麻煩，飼養(yǎng)人員也要早起，比較辛苦。本系統(tǒng)可以根據(jù)生產(chǎn)需求自動(dòng)調(diào)整或者手動(dòng)調(diào)整光照時(shí)間和光照強(qiáng)度，減少了人工參與，同時(shí)又能在滿足要求的前提下節(jié)約用電量。在安裝燈具時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：1、燈具：節(jié)能燈或白熾燈，同時(shí)安裝傘形燈罩；燈泡的布局應(yīng)使燈光照到料槽，特別注意下層籠的光照強(qiáng)度。（白熾燈：5.01ux/m2.1w）2、高度：一般安裝高度為1.8-2.4米（超過頂層籠0.3-0.5米）3、位置：安裝在雞舍過道中央；兩排以上的燈泡應(yīng)交錯(cuò)排列；前7天60w燈泡（20-301ux）或9w節(jié)能燈；7天后改用45w（10-201ux）或7w節(jié)能燈。4、間距：間距為安裝

9、高度的1.5倍左右。電線采用封閉式線路。圖1半開放式雞舍燈光圖1雞舍燈光自動(dòng)控制整體描述燈光控制總體思想該系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)作為控制裝置的智能部件，采用光敏電阻構(gòu)成的電路檢測(cè)環(huán)境光的強(qiáng)度；根據(jù)雞舍環(huán)境和蛋雞需要的光照條件，系統(tǒng)通過對(duì)環(huán)境光信號(hào)的識(shí)別和智能判斷，完成對(duì)雞舍照明回路的智能控制。整體系統(tǒng)由光敏電阻采集光強(qiáng)，再送入單片機(jī)進(jìn)行處理，再由單片機(jī)控制控制雞舍燈光。同時(shí)將環(huán)境亮度檢測(cè)、人工定時(shí)控制、液晶顯示等功能加入到系統(tǒng)中。系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖如下：圖2設(shè)計(jì)方案流程圖燈光控制方案分析本電路具有對(duì)雞舍內(nèi)的光照情況進(jìn)行鑒定的功能，并對(duì)燈光進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，達(dá)到方便和節(jié)約能源的目的。系統(tǒng)框圖如下：圖

10、3系統(tǒng)方框設(shè)計(jì)圖2硬件電路設(shè)計(jì)2.1控制核心模塊本系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)作為微處理器，AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4Kbytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元。主控制器系統(tǒng)的外圍接口電路由鍵盤、液晶顯示、晶振、復(fù)位電路、繼電器控制電路等幾部分組成主控制器系統(tǒng)的硬件電路原理圖如圖4所示：U2CSVCCRDDB0(LSB)WRDB1CLKINDB2

11、INTRDB3AGNDDB4DGNDDB5VREF/2DB6CLKRDB7(MSB)VIN+VTN1?AD0,17AD1.16AD2,15AD3,14AD413AD5.12AD6,11AD7ADC0804XTAL1P0.0/AD0XTAL2P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3RSTP0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9PSENP2.2/A10P2.3/A11ALEP2.4/A12EAP2.5/A13P1.0P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP1.1P3.1ZIXDP1.2P3.2/INT0P1.3P3.3/INT1

12、P1.4P3.4ZIDP1.5P3.5/T1P1.6P3.6/WRP3.7/RD_D56D67LCD126P2-427E28RS39AD0235AD4634AD5733AD6832AD7933pFX111.0592MHZX233pF12CSAD1314t16WR17RD+5vRL1JWD-171-25152207-0385圖4主控制系統(tǒng)圖雞舍光強(qiáng)檢測(cè)模塊2.2.1光敏電阻功能簡述1）.光敏電阻的工作原理及結(jié)構(gòu)當(dāng)無光照時(shí)，光敏電阻值（暗電阻）很大，電路中電流很小；電當(dāng)有工照時(shí)及光敏電阻值（亮電阻）急劇減少，電流迅速增加。光JW/,f、f/一電極1電源光敏電阻的結(jié)構(gòu)光敏電阻值光敏電阻值圖5光敏電阻

13、的結(jié)構(gòu)圖（暗電阻）很大，電路中電流很小（亮電阻）急劇減少，電流迅速增加由于光敏電阻的靈敏度易受潮濕的影響，因此要將光電導(dǎo)體嚴(yán)密封裝在帶有玻璃的殼體中。如圖6：4561.玻璃2光電導(dǎo)層3電極4絕緣襯底5金屬殼6黑色絕緣玻璃7引線影響,EE阻圖6光電導(dǎo)體嚴(yán)密封裝在帶有玻璃的殼體中殼體一定時(shí)間測(cè)量的電阻值，稱為暗電阻。此時(shí)流過的電流，稱為暗電流。（2）亮電阻光敏電阻在某一光照下的阻值，稱為該光照下的亮電阻，此時(shí)流過的電流稱為亮電流。（3）光電流亮電流與暗電流之差，稱為光電流。（4）伏安特性在一定照度下，光敏電阻兩端所加的電壓與光電流之間的關(guān)系且呢闿罷羽嶄職圖7伏安特性在給定的偏壓情況下，光照度越大，

14、光電流也就越大；在一定光照度下，加的電壓越大，光電流越大,沒有飽和現(xiàn)象。光敏電阻的最高工作電壓是由耗散功率決定的，耗散功率又和面積以及散熱條件等因素有關(guān)。（5）光照特性光敏電阻的光電流與光強(qiáng)之間的關(guān)系 圖11暗電流0.36.().0.66.呂】鵜申駅00.6L2U；圖8光照特性響應(yīng)時(shí)間和頻率特性光電導(dǎo)的弛豫現(xiàn)象：光電流的變化對(duì)于光的變化，在時(shí)間上有一個(gè)滯后。通常用響應(yīng)時(shí)間t表示。3)圖9響應(yīng)時(shí)間和頻率特性()資請(qǐng)瞧衩廷I圖10光電阻當(dāng)光敏電阻受到光照時(shí)，光生電子一空穴對(duì)增加，阻值減小，電流增大。5F：、w廣機(jī)摘工業(yè)出版社1hsTEH.:npr：fk:mA暗電流(越小越好)4)光照強(qiáng)度的測(cè)定照度

15、是反映光照強(qiáng)度的一種單位，其物理意義是照射到單位面積上的光通量，照度的單位是每平方米的流明(Lm)數(shù)，也叫做勒克斯(Lux)：lLux=lLm/平方米上式中，Lm是光通量的單位，其定義是純鉑在熔化溫度(約1770C)時(shí)，其1/60平方米的表面面積于1球面度的立體角內(nèi)所輻射的光量。1LUX大約等于1燭光在1米距離的照度，夏日陽光下為100，OOOLUX；陰天室外為10000LUX；室內(nèi)日光燈為100LUX；距60W臺(tái)燈60CM桌面為300LUX；黃昏室內(nèi)為10LUX；夜間路燈為0.1LUX。2.2.2光采集和AD轉(zhuǎn)換模塊CS一120VccRD219CLKRWR318DB0CLKIN417DB1I

16、NTR516DB2VIN(+)615DB3VIN(-)714DB4AGND813DB5Vref/2912DB6DGND1011DB7ADC0804引腳圖1)AD模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊：所謂模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字A/D1、引腳圖.(3)狀態(tài)：INTR轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出低電平。.(4)讀數(shù)據(jù)：RDCS打開三態(tài)門讀取數(shù)據(jù)，同時(shí)清狀態(tài)。電D)路轉(zhuǎn)換的就是模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(AnalogtoDigitalConverter簡稱ADC)是將輸入的NDC08Q1的規(guī)格及口|卿圖;域s1-111/cs;.LiJr選抒信號(hào)7REF：輔助參考電壓.:/WR：用來啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的控制當(dāng)/WR自H1變?yōu)長Q時(shí)，轉(zhuǎn)換黠被清除；為丿WR冋到田時(shí)，

17、轉(zhuǎn)換正式啟動(dòng)；/RD：外部讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的控池腳輸小信號(hào);DBDE7：S位數(shù)字輸山;/INTR：中斷請(qǐng)求信號(hào)輸出，低電平功AGNBnDGhD：模擬信號(hào)以及數(shù)，估號(hào)按地；CLKIX-CLKR：時(shí)鐘輸入或接振蒸無件心C).亠;(二)典型ADC芯片ADC0804，頻:VTX(4-,71V：-)；壬胡披擬：二爪輸人輸人單嘉F:電壓時(shí)+VIN接她；圖12A/D電路的設(shè)計(jì)2)典型ADC芯片ADC0804信號(hào)：.(1)DB7DB0:數(shù)據(jù)線，三態(tài)，輸出，可直接接總線。.(2)啟動(dòng)：WRCS啟動(dòng)ADC，同時(shí)清狀態(tài)INTR.圖13ADC0804引腳圖3)光信號(hào)取樣電路如圖14所示，圖中主要由光信號(hào)采集電路和A/D模

18、數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成，其中模數(shù)轉(zhuǎn)換是電路的核心。信號(hào)經(jīng)過采集送入A/D轉(zhuǎn)換電路，通過單片機(jī)處理后，最終作為系統(tǒng)應(yīng)用程序進(jìn)行開關(guān)燈判斷的依據(jù)。圖14光采集電路圖2.3繼電器燈控模擬模塊繼電器的電流由三極管Q1來提供，當(dāng)單片機(jī)D6口給三極管B極送低電平，三極管Q1導(dǎo)通，繼電器有電流通過，繼電器吸合，D2亮，J1口控制燈亮；當(dāng)B極送高電平時(shí)，三極管截止，繼電器無電流,繼電器斷開，D2滅，J1口控制燈滅。2.4復(fù)位電路和晶振模塊電路1）簡單的復(fù)位電路，按下按鍵即可復(fù)位。如圖16。2）晶振電路如圖17。圖18顯示模塊圖 pgC133pFX1C233pF圖17晶振電路圖16復(fù)位電路2.51602顯示模塊LM01

19、6LDdDddDDdEWRCSEE4C3-Bcm-BQIB92d8右4CSyo+ 1).1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量：16X2個(gè)字符芯片工作電壓：4.55.5V工作電流:2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓：5.0V字符尺寸:2.95X4.35(WXH)mm引腳功能說明，如下表：(1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳(無背光)或16腳(帶背光)接口，各引腳接口說明如圖19所示.)編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2DataI/O2VDD電源正極10D3DataI/O3VL液晶顯示偏壓信號(hào)11D4DataI/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端(H/L)12D5DataI/O5R/W讀/

20、寫選擇端(H/L)13D6DataI/O6E使能信號(hào)14D7DataI/O7D0DataI/O15BLA背光源正極8D1DataI/O16BLK背光源負(fù)極第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)R

21、S為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：DOD7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。16O2LCD的指令說明及時(shí)序，16O2液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如下表所示一序號(hào)指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址

22、001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。指令4：顯示開關(guān)控制。D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo)B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標(biāo)或顯示移位S/C:高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指令6：功能設(shè)置命令DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示F:低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令8：DDRAM地址設(shè)置。指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。3系統(tǒng)主程序流程圖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要完成采集光強(qiáng)度的信號(hào)和根