賈茜媛　李釗寶　汪新新等

摘要新型多級(jí)智能溫控系統(tǒng)解決了規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)出現(xiàn)的溫度分布不均勻、溫差過(guò)大等問(wèn)題，系統(tǒng)以PIC單片機(jī)為控制核心，以DS18B20作為溫度采集傳感器，分別對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行多點(diǎn)檢測(cè)，多點(diǎn)、多級(jí)控制。通過(guò)可靠的硬件電路設(shè)計(jì)和簡(jiǎn)潔的軟件程序設(shè)計(jì)提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

關(guān)鍵詞規(guī)模化養(yǎng)殖場(chǎng)；多級(jí)溫控；PIC單片機(jī)；DS18B20

中圖分類號(hào)TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）09-02777-03

基金項(xiàng)目浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目（2013R409053）。

作者簡(jiǎn)介賈茜媛（1992- ），女，吉林敦化人，本科生，專業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器。

家畜、家禽的養(yǎng)殖已經(jīng)向規(guī)?；l(fā)展，大中型養(yǎng)殖場(chǎng)的數(shù)目正在迅速增加，但是傳統(tǒng)的單點(diǎn)式溫度控制和經(jīng)驗(yàn)溫度控制，并不能完全解決在養(yǎng)殖過(guò)程中的溫度控制問(wèn)題，而且傳統(tǒng)溫控系統(tǒng)的功能局限性甚至?xí)o廣大的養(yǎng)殖企業(yè)帶來(lái)不可預(yù)測(cè)的損失。

溫度控制是家畜、家禽規(guī)?；B(yǎng)殖的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，直接決定著整個(gè)養(yǎng)殖的成功與否。其中以1萬(wàn)只肉雞養(yǎng)殖場(chǎng)為例，雞的生長(zhǎng)周期為45 d左右，從幼雛養(yǎng)殖開(kāi)始一直到肉雞出場(chǎng)，每個(gè)時(shí)期每個(gè)階段的溫度控制都是非常嚴(yán)格的，特別是在生長(zhǎng)到20～30 d的時(shí)候由于溫度控制不當(dāng)引起的發(fā)病率在60%～70%。由于目前的規(guī)?；B(yǎng)殖，每個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)的養(yǎng)殖空間都非常大（200～300 m2），室內(nèi)溫度分布不均勻。如果兩點(diǎn)之間的溫差在5 ℃時(shí)，肉雞發(fā)病率將達(dá)到85%以上?；诖耍P者設(shè)計(jì)了適于家畜、家禽養(yǎng)殖的智能多級(jí)、多點(diǎn)溫控系統(tǒng)。

該系統(tǒng)的功能特點(diǎn)是：①針對(duì)家禽、家畜的養(yǎng)殖設(shè)計(jì)了冬季和夏季兩種模式，冬季模式主要是控制溫度風(fēng)機(jī)進(jìn)行多級(jí)升溫，夏季模式則主要是控制溫度風(fēng)機(jī)進(jìn)行多級(jí)降溫。這兩種模式有效地防止了升溫過(guò)快和降溫過(guò)快給家禽、家畜帶來(lái)的傷害，同時(shí)提高了溫度風(fēng)機(jī)的使用率，降低了電量消耗。②分別對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量和多點(diǎn)控制，這樣就防止了室內(nèi)溫度不均衡給家畜、家禽帶來(lái)的損害。

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

系統(tǒng)分為按鍵輸入模塊、 LED溫度顯示模塊、溫度輸入模塊和控制輸出模塊、單片機(jī)以及外圍電路和供電模塊。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖該系統(tǒng)通過(guò)鍵盤(pán)輸入不同室溫的標(biāo)準(zhǔn)溫度和多級(jí)溫度回差，通過(guò)DS18B20對(duì)不同的室溫進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，通過(guò)計(jì)算處理后，顯示溫度并輸出各級(jí)升溫或者降溫的控制信號(hào)。其中，水溫是冬天或溫度較低的鍋爐的水溫。當(dāng)室溫需要提高時(shí)，水溫一般在60 ℃以上。水溫低于40 ℃時(shí)，升溫風(fēng)機(jī)不工作，發(fā)出提示警報(bào)。同時(shí)夏季模式和冬季模式的自動(dòng)識(shí)別轉(zhuǎn)換也是基于對(duì)水溫的測(cè)量。

時(shí)控輸出是用于定時(shí)輸出信號(hào)控制室內(nèi)換氣，其時(shí)控開(kāi)和時(shí)控關(guān)的信號(hào)時(shí)間可由功能鍵輸入。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

2.1傳感器的選用因?yàn)樗疁睾褪覝氐臏y(cè)量范圍在-55～125 ℃，所以選用3個(gè)DS18B20溫度傳感器。DS18B20是美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器，具有耐磨、耐碰、體積小、使用方便、封裝形式多樣等特點(diǎn)，測(cè)溫范圍為-55～125 ℃，固有測(cè)溫分辨率為0.5 ℃，工作電源為3～5 V/DC。該芯片直接向單片機(jī)傳輸數(shù)字信號(hào)，便于單片機(jī)處理及控制，使數(shù)據(jù)傳輸和處理簡(jiǎn)單化。

2.2控制系統(tǒng)該系統(tǒng)采用的控制器是MICROCHIP的PIC16F877A。PIC16F877A內(nèi)部集成了多種功能器件，包括數(shù)字量輸入/輸出、串行通信、定時(shí)器、PWM輸出、A-D變換等，其中數(shù)字量輸入/輸出接口可以對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行分別控制[1]，擁有8K×14位的程序存儲(chǔ)器，PIC單片機(jī)的芯片內(nèi)部集成了看門(mén)狗電路，增加了抗干擾能力[2]。該系統(tǒng)同時(shí)采用了AT24C02作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用來(lái)存儲(chǔ)用戶設(shè)置的參數(shù)和采集到的溫度數(shù)據(jù)[3]，AT24C02與單片機(jī)以IIC協(xié)議進(jìn)行串行通信。采用MAX706組成低壓監(jiān)視電路。以上3個(gè)部分組成的控制系統(tǒng)如圖2所示。

圖2系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和低壓監(jiān)視電路原理2.3鍵盤(pán)輸入和顯示部分為了方便用戶使用，使得鍵盤(pán)的按鍵在滿足需要的前提下數(shù)量盡量少，該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)采用了7個(gè)按鍵，有4個(gè)數(shù)字按鍵、2個(gè)數(shù)值加減按鍵、1個(gè)功能選擇鍵。

該系統(tǒng)對(duì)室溫和水溫沒(méi)有用LCD顯示，而是采用了LED顯示，這是因?yàn)長(zhǎng)ED顯示具有功耗小、顯示穩(wěn)定、比較容易觀察等特點(diǎn)。因?yàn)轱@示溫度時(shí)需要9個(gè)8段LED，因此選用了HD74L247進(jìn)行段選，多路開(kāi)關(guān)CD4051進(jìn)行位選[4]。

2.4控制輸出執(zhí)行模塊為了增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，采用TP521光電隔離[5]和三極管S8050相結(jié)合的方法，使得輸出更加穩(wěn)定，而且不會(huì)因?yàn)檩敵龅耐蝗蛔兓绊憜纹瑱C(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行。系統(tǒng)控制輸出執(zhí)行模塊如圖3所示。

2.5供電模塊該系統(tǒng)可用單相交流220 V供電，220 V交流電經(jīng)變壓整流后，形成單片機(jī)系統(tǒng)需要的5 V的直流電和輸出繼電器需要的12 V直流電。供電模塊電路圖如圖4所示。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的程序部分是由主程序和7個(gè)子程序組成，子程序分別是按鍵子程序、顯示子程序、IIC通信子程序、DS18B20溫度測(cè)量子程序和控制邏輯判斷子程序（包含冬季模式子程序和夏季模式子程序），其中主程序的流程圖如圖5所示，夏季模式的流程圖如圖6所示。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)際運(yùn)用，該系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，有效地解決了室內(nèi)溫度分布不平衡和室內(nèi)降溫或升溫過(guò)快的問(wèn)題，解決了家畜、家禽規(guī)?；B(yǎng)殖過(guò)程中的溫度控制問(wèn)題。另外，該系統(tǒng)可以推廣到農(nóng)業(yè)大棚、大型恒溫倉(cāng)庫(kù)等。

參考文獻(xiàn)

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