基于单片机禽舍环境控制系统设计

摘 要：禽舍环境监测和监控设备的自动化与智能化程度随着电子技术的发展越来越高。本设计是基于单片机的禽舍环境监测控制系统。采用模块化、层次化设计，用新型的智能温湿度传感器DHT11、电化学式气敏传感器和MH-490W红外双气体传感器，实现对温湿度、氨气和二氧化碳的检测。将温湿度和相应的气体信号通过传感器进行信号的采集、转换，用单片机STC89C52进行数据的分析和处理，提供显示信号和控制信号。本系统电路简单、集成度高、工作稳定、调试方便、检测精度高，可以实现多种信号的精确监测，具有一定的实用价值。

关键词：

1 引言

畜禽养殖产业化作为我国畜牧业发展的一个方向和趋势，对养殖环境特别是封闭式禽舍环境提出了更高的要求。科技畜牧业是我国畜牧业现代化发展的方向，因为科技设施能够自动调节温度、湿度和空气质量等环境条件，受外界和季节的影响较小，能达到全年均衡供应市场畜产品的目的。目前在国内，一些规模化畜禽养殖企业大都采用密闭式禽舍，很多使用了自动化水平较高的禽舍环境调控设备，通过对温度、湿度、有害气体和光照等的全面调控，为畜禽创造一个良好的生长和生产环境。

2 系统设计

2.1 需求分析

温度对畜禽生产性能影响最大，在育雏期，对温度的要求较高一般为33℃～35℃，而在育成期，一般为18℃～25℃。

湿度在畜禽生长生产中也非常重要，不同的畜禽适宜在不同的湿度中生长。畜禽适宜的温度在50%～70%之间。

禽舍空气内的有害气体主要有NH3、CO2、H2S及空气中粉尘，其中对畜禽危害最显著的是NH3和CO2。畜舍中氨气的最高容许浓度为26ppm，像鸡对氨特别敏感，鸡舍中NH3最高容许浓度为20ppm。CO2对畜禽的危害也是比较明显，当禽舍中CO2的浓度超过0.15%时，就会造成禽舍内缺氧，致使畜禽精神不振，食欲减退，影响增重等。以猪为例当猪舍中CO2的浓度到4%时，猪呼吸变深加快，到10%引起严重气喘，甚至出现昏迷；在20%浓度中，体重68kg左右的猪超过lh就有死亡的危险。

2.2 禽舍控制框图及其控制方法

图1控制框图

控制方法说明：图中1、2、3、4为四个加热装置，由继电器输出控制。温湿度检测装置在禽舍的棚子上方，用来准确检测禽舍内的温湿度。当温度低于下限设定值时，相应的报警灯会亮起，相应的继电器也会同时动作带动外面设施使得加热装置进行加热。同时，当温度高于设定的上限值时，相应的报警灯会亮起，相应继电器动作控制加热装置停止加热。湿度的控制方法与温度相同，只不过继电器的动作带动的是加湿装置的开关。氨气和二氧化碳的检测结果则是通过报警和继电器的输出来带动相关设备进行中和反应和相关的处理。

2.3 硬件设计

本设计的设计电路采用模块化、层次化设计，设计的电路原理图如图2所示。

系统各部件的连接方式如下：

DHT11和单片机之间用单总线传输，DHT11的数据口与单片机的P1.0相连。

液晶显示器的RS，RW和E分别与单片机的P2.5，P2.6，P2.7相连，数据输入口DB0-DB7分别与单片机P0.0-P0.7口相连。

设置按键、按键加、按键减、确认刷新按键分别的单片机的P3.2，P3.3，P3.4，P3.5相连。

单片机P1.1，P1.3分别为温度超过或低于上下限控制脚， P1.2，P1.4分别为湿度超过或低于上下限控制脚。控制脚通过控制加湿设备、除湿设备、加温设备、降温设备，调节温度及湿度。

图2 电路原理图

3 软件设计

系统软件程序基于Keil uvsion2开发平台，采用C51语言编写。本程序采用模块化程序方法。

本系统采用DHT11温湿度传感器对禽舍内温湿度的采集并转换成数字信号，供给主控制器进行处理和分析。主控制器开始LCD初始化，进行延时等待温湿度传感器数据，将采集的信息处理后传给LCD1602显示，同时调用控制模块，与系统默认设定值比较，系统温度上下限，湿度上下限默认值均为0，可通过设置按钮进行设置，按下设置按钮可对温度下限、上限，湿度下限、上限的顺序依次进行设置。当禽舍实际温度超过设定温度上限时，系统将调用控制模块对降温设备控制，将禽舍的温度降低；当禽舍实际温度低于设定温度下限时，系统将调用控制模块对升温设备控制，将禽舍的温度升高；当禽舍实际湿度超过设定湿度上限时，系统将调用控制模块对除湿设备控制，将禽舍的湿度降低；当禽舍实际湿度低于设定湿度下限时，系统将调用控制模块对加湿设备控制，将禽舍的湿度提高；同理，氨气和二氧化碳的检测结果则是通过报警和继电器的输出来带动相关设备进行中和反应和相关的处理。

4 结束语

文章是基于单片机之上的禽舍环境检测系统，参考了很多已成熟的检测技术和前人的研究成果，完成了系统的全面设计，实现了对温度、湿度、NH3和CO2的实时监测。

本系统具有较强的实用性，DHT11传感器价格仅6.5元。并且对DHT11与DS18B20及一些水银温湿度测量器的测量数据进行了比较，验证了DHT11测量数据的准确性和稳定性。低廉的价格、小巧的体积、准确稳定的测量数据、简单的单总线控制方式、简洁的电路连接，这些将使DHT11拥有良好的应用前景。1602液晶也比较便宜，操作比较简单。另外，本系统还具有较高的扩展性，可以集时钟，计算器，温湿度测量等于一体，具有一定的市场价值。