分布式禽舍环境检测控制系统

分布式禽舍环境检测控制系统

合泰杯单片机应用设计竞赛初赛报告书(范本)

参赛编号：学校：天津工业大学

作品名称：分布式禽舍环境监测控制系统

指导老师：荣锋

参赛队员：刘晓勇，谢艳娜，

采用单片机型号： HT66F70A

日期：2015 年12 月20 日

一、作品摘要

家禽生产受养殖品种、饲料、疫病、生长环境和管理水平等因素的共同影响，其中环境因素所起的作用占20%~30%。适宜的养殖环境可以充分发挥畜禽的生产潜力，增强动物抵抗力，减少疾病的发生，继而提高畜牧业的生产效益。目前，国内对畜禽养殖环境的监测主要靠养殖人员的人工观测，其调节有滞后性，生产效率低，占用人力资源多，不能适应规模化、集约化的发展。

本设计提出了一种分布式禽舍环境监测控制系统，并详细说明了系统的软硬件实现方案。系统综合了嵌入式技术、传感器技术等，对禽舍多种环境参数进行多点同步连续监测，根据设定的逻辑和阈值自动地控制环境调控设备，将禽舍环境参数控制在设定的范围，并具有锂电池充放电功能，给系统提供了双电源供电方案。

分布式禽舍环境监测控制系统主要包括以HT66F70A为主控芯片的人机交互模块和以增强型51单片机为控制芯片的环境参数测量和调控设备控制模块。人机交互模块主要实现的功能就是设定环境参数，并实时的显示各种环境参数的值，以及环境调控设备的运行状态；环境参数测量和调控设备控制模块主要是对禽舍环境中温度等关键参数进行周期性地采集，然后根据采集到的数据，按照一定的基准进行加热、风机组等的控制，并且实现高温、低温、过流和停电报警功能。用户在认为有必要的情况下，可以人为强制性开关控制系统，从而达到对禽舍环境的有效控制。

本设计方案已经和相关公司签订合同协议，并依据公司要求设计出样机，已经在部分禽舍试用，下一步将对生产出的样机进行功能的改进和完善。

关键字：禽舍；环境监控；充放电管理；HT66F70A

二、作品介绍

随着我国经济的快速发展和人民生活水平的逐步提高，特别是国际市场对肉食品需求多元化的发展趋势，促进了我国畜禽养殖业的快速发展。同时，由禽舍环境问题造成畜禽大量死亡带来的巨大经济损失，使人们越来越重视禽场的环境质量及管理。目前，我国畜禽养殖业正处于由千家万户小规模、分散饲养为主向规模化、科学化养殖转型阶段，而大中型养殖场家禽种类繁多，每种家禽在不同的生长周期对生长环境的要求又不相同，使得大中型养殖场管理复杂、混乱，需要投入大量的人力、物力资源，从而增加了生产成本。

针对上述问题，设计的分布式禽舍环境监测控制系统是一款集干烧式锅炉、通风、冷却、照

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明及报警控制于一体的智能禽舍环境温度控制器，内置共12路继电器控制，分为7路通风风机控制、1路冷却控制、1路照明控制和3个锅炉控制（引风机、鼓风机1、鼓风机2），并具有高低温、过流和停电报警功能。仪表内部自带7.4v，2200mAH的新动力锂电池，并可以进行自动充放电管理，当外部供电电源断电后可以提供超响警报输出，电池电力不足时自动关闭。本机采用液晶屏与数码管同步显示，全部参数均汉字显示，而且禽舍温度采用醒目的数码管显示，可极大方便用户使用。本机可进行2路禽舍温度和1路炉温测量和控制，所有探头均可提供断线自动检测与报警功能。本机以实用、可靠及低成本为原则，将锅炉控制、通风冷却控制与过温停电报警三机合一，倾力为禽畜养殖户打造禽畜自动化养殖的优化选择。

三、作品功能与实用性

现在的养殖场家禽种类繁多，每种家禽在不同的生长周期对生长环境的要求又不相同，而且对于温度的波动极为敏感，并且希望禽舍内的温度会自动调整，这就需要一款全新的、智能的禽舍环境检测控制系统。

本设计将嵌入式技术、传感器技术相结合，设计了一种分布式禽舍环境监测控制系统，能够实现对多种环境参数进行多点同步连续监控，根据设定的逻辑和阈值自动控制环境调控设备，将禽舍环境参数控制在设定的范围。

本系统采用PT100温度传感器测量禽舍内空气温度，该传感器的温度范围为0到100℃，精度可以达到±0.1℃，很好的适应了禽畜养殖的苛刻温度要求。炉温采用的K型热电偶传感器，测试范围0到600℃，精度可以达到±1℃。同样很好的满足了禽舍的功能要求。在系统工作过程中，提供高、低温报警、传感器探头损坏等报警提示，并在显示界面将具体损坏的探头显示出来。报警采用的是超响报警器报警，足够引起养殖户的注意，在养殖户按下任意键，报警停止。系统同时还带有锂电池充放电模块以及双电源切换模块，使得在有市电给系统供电时，锂电池不供电，当市电断电时，立即切换到锂电池供电状态，并提供断电报警功能。

本系统创新性的增加了降温曲线设置，用户只需要选择使用降温曲线功能，只需要设置首日温度：xx.x℃，即上鸡第一天的禽舍目标温度，主要是用于曲线降温时的降温开始温度，然候设置好降温阶段和每阶段的降温度数，系统便会每天自动降低禽舍目标温度，并将饲养日龄及禽舍目标温度显示到液晶屏第二行右侧。系统还有断电保护数据功能，利用控制芯片内置的EEPROM，使得数据数据在断电市得以保存，并在重新上电时，重新读取保存在EEPROM里的数据。

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HT66F70A

主控模块

室温节点1室温节点2

增强型51单片机控

制模块

电源模块

显示模块

报警模块

按键模块

继电器模块

锂电池充放电

模块

图1 系统总体框图

该系统的建立可以优化禽舍内环境，有效地对家禽的疾病进行预防，提高禽业的科技水平和综合能力，促进家禽养殖业的增产、增收和增效，实现家禽养殖自动化管理，还可减少现场管理人员的劳动强度，提高企业的劳动生产率，提升企业的经济效益，有很好的实用性。

四、设计原理

分布式禽舍环境监测控制系统主要是为了给广大禽畜养殖用户提供一款智能的环境控制系统，该系统的核心控制芯片是HT66F70A，主要负责将环境检测控制模块检测到的数据，包括禽舍内部空气温度、水温度以及锅炉温度等实时地显示在人机交互界面上。环境控制模块采用增强型51单片机STC12LE5A60S2作为核心控制单元，内部集成有10位A/D 转换功能，分别采用PT100温度传感器和K型热电偶传感器测量禽舍温度、水温和锅炉温度。

禽舍温度——禽舍内的实时温度，数码管显示的温度即为禽舍平均温度。如果室内有2个温度探头，可以通过直接按“→”键在液晶屏上查看探头1、2的温度值。

液晶屏显示——屏幕首行左侧显示的日期是当前的日期，用户可以手动设置；屏幕首行右侧的数字，指的是炉子风道内的实时温度；屏幕第二行左侧显示的是当前的具体时间，同样用户可以手动设置；屏幕第二行右侧显示的饲养的天数（第xx天），则其后的数字为用户自主设定的禽舍的目标温度或者是按照降温曲线设置后的第xx天的禽舍目标温度。

指示灯显示——电源：控制仪内部的电源指示；引风机：锅炉引风机运行指示；鼓风机1：禽舍鼓风机1运行指示；鼓风机2：禽舍内鼓风机2运行指示；冷却水泵：冷却水泵的运行指示；照明:照明灯运行指示；风机组1-7：1到7号风机组运行指示灯；报警：探头故障或停电、过流、过温指示。

键盘——通常显示界面下，按设定键后进入参数设置，允许用户进行各项参数设定。在参数设定时按下此键，退出参数设定。

‘+’键，参数设定时，按此键光标处数字加1。‘-’键，参数设定时，按下此键，光标处

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