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基于STM32的鸡舍智能光控制系统设计.docx

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.50M 资料格式：docx 举报 版权申诉
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    一.研究背景
    1.1引言
    1.2 鸡舍环境对鸡的影响
    1.3 光照对鸡的影响
    二.研究目的和意义
    三.系统设计
    3.1硬件系统总体设计
    3.1.1 STM32主控器
    3.1.2 光照传感器
    3.1.3 40瓦LED灯和继电器
    3.2软件系统总体设计
    3.2.1 STM32主程序
    3.2.2 PID控制算法
    3.2.3 组态王监控部分
    四.参考文献
    附件(代码)
    过程控制系统工程设计(课 程论文) 题 学 专 学 姓 成 目： 基于 STM32 的鸡舍智能光控制系统设计 院： 国家材料服役安全科学中心 业： 控制工程 号： G20199171 名： 李帅航 绩： 2020 年 04 月 1
    目录 一. 研究背景.......................................................................................... 3 1.1 引言..........................................................................................3 1.2 鸡舍环境对鸡的影响...............................................................3 1.3 光照对鸡的影响.......................................................................4 二. 研究目的和意义.............................................................................. 6 三. 系统设计.......................................................................................... 7 3.1 硬件系统总体设计.....................................................................7 3.1.1 STM32 主控器................................................................. 7 3.1.2 光照传感器......................................................................9 3.1.3 40 瓦 LED 灯和继电器...................................................10 3.2 软件系统总体设计...................................................................11 3.2.1 STM32 主程序............................................................... 11 3.2.2 PID 控制算法................................................................. 12 3.2.3 组态王监控部分............................................................14 四. 参考文献........................................................................................ 15 附件(代码).............................................................................................15 2
    一. 研究背景 1.1 引言 农业农村农民问题是近年来政府主要重视的问题，近期的十八大 报告再次指出解决好“三农”问题是全党工作的重中之重，报告还指 出城乡发展一体化是解决“三农”问题的根本途径，要形成以工促农、 以城带乡，工农互惠的新型工农、城乡关系。在这种有利形式下，畜 牧业作为承工启农的“中轴产业”必将得到进一步的发展。 养鸡业是畜牧业中最常见的一种，有较早的养殖传统。我国是世 界上最早养鸡的国家之一，大约在七八千年以前我国人民就开始了养 鸡活动。近年，我国的养鸡业迅速发展，尤其是肉鸡的饲养持续保持 了快速增长的势头。随着我国人口的不断增长和人们生活水平的不断 提高，鸡产品的需求量还在不断加大，科学养鸡已经成为一个潮流。 1.2 鸡舍环境对鸡的影响 鸡舍环境对鸡的生长发育影响重大。研究表明，养鸡场鸡只的大 肠杆菌和慢性呼吸道等疾病与其养殖环境的优劣密切相关，目前造成 养鸡业生产损失较大的最主要的因素之一是鸡场环境控制不合理。鸡 舍环境是一个完整的系统，包括光照、温湿度、灰尘、氨气、二氧化 碳以及其他环境因素。国内有关人员的研究表明：对鸡舍环境影响最 大的几个因素有光照、温度和湿度。通过对鸡舍的环境控制可保证 鸡群健康，明显提高鸡只的生产性能，对鸡舍环境进行改善也可以改 3
    善动物福利。 1.3 光照对鸡的影响 和自然光照比，人工光照的最大优点是能做到人为控制，使光照 强度和光照时间达到最适宜的程度。 光照时间及光照强度与鸡的代谢、活动及行为关系密切。对于蛋 鸡而言，光照对蛋鸡的性成熟、产蛋时间、蛋的质量等各个方面都有 很大的影响。育成期的蛋鸡光照时间要适宜，因为时间过短将推迟蛋 鸡的性成熟，产蛋量减少，过长则使蛋鸡性成熟提前，过早成熟的鸡 产蛋率低，蛋的质量差。对于肉鸡而言，光照时间对肉鸡生产性能也 有非常重要的影响。对小日龄的肉鸡来说，光照时间太短，对增重会 有负面的影响对大日龄的肉鸡来说，在一定范围内，光照时间越短， 饲料的转化率越高，鸡的生长速度越快，死亡率也越低。雏鸡的视线 较弱，只有充足的光照强度和足够的光照时间才能使它们熟悉环境， 找到水料。而对于其他日龄的蛋鸡和肉鸡来说，过强的光照，可使鸡 烦躁不安，造成严重的啄癖、脱肛、神经质等恶癖。光照突然增强会 使蛋鸡产出畸形蛋，对肉鸡的采食率和饲料转化率也有影响。 开放式、半开放式鸡舍，当地白天的自然光照时间充足时，无须 人工光照。当地白天的自然光照时间不足时，夜晚用人工光照补充。 可采用天黑后补充、天亮前补充、天黑后天亮前两次补充这 3 种方式。 产蛋鸡可采用天黑后天亮前两次补充光照的方法，具体做法是：每天 早上 5 点开灯至天亮关，每天天一黑就开灯至晚上 9 时关，每天保持 4
    光照 16 小时，开关灯时间不变，容易掌握。但比较好的方式是天亮 前补充光照，它符合鸡的生理特点，还能使鸡每天的产蛋时间提前， 缺点是要随着白天自然光照时数的变化及时调整开关灯时间，操作较 麻烦，饲养人员也要早起，比较辛苦。 各阶段鸡所需要的光照时间是不同的。参考表如表 1.1。 表 1.1 5
    二. 研究目的和意义 通过研究总结鸡生长，发育，生产的生理规律，得到各阶段鸡所 需要的合理光照时间和光照强度，使用 STM32 控制器，光照传感器， PID 控制算法，执行机构等设计智能光控制系统。并采用本光照控制 系统对蛋鸡和肉用鸡进行科学的光照，可以促进鸡饲料转化率，提高 蛋鸡的产蛋率和肉用鸡的增重，为养殖厂带来可观的利润。 6
    三. 系统设计 3.1 硬件系统总体设计 图 3.1 鸡舍光控制系统连接图 3.1.1 STM32 主控器 STM32 单片机是整个光控制系统的核心部分。因为对光控制器具 有较高的要求，例如高执行速度，高控制精度，高稳定性以及高灵敏 度等，所以选择一个具有较高性能而又经济的单片机就成为必然。本 设计选用属于 STM32 系列的 STM32F103VET6 单片机作为控制电路的核 心部件，该单片机属于 ST 意法半导体公司生产的 32 位高性能、低成 本、低功耗的增强型系列单片机，它的内核采用的是 ARM 公司最新研 发的 Cortex-M3 架构，该内核是专门设计于满足用户对高性能、低功 耗和经济实用的要求。ARM Cortex-M3 处理器的架构在系统结构上的 增强，使得 STM32 增强型系列单片机受益无穷，其采用的 THUMB-2 指 令集使得其指令效率更高和而且性能更强。 STM32F103ZET6 采用薄型四方扁平式封装技术（LQFP）具有 100 7
    管脚，片内具有 512KB 的 FLASH，64KB 的 RAM（片上集成 12Bit A/D、 D/A、PWM、CAN、USB、安全数字输入输出卡 SDIO、可变静态存储控 制器 FSMC 等资源）。1 个串行外设接口（SPI）总线控制的 M25P16 （16MB 容量的串行 FLASH），用于存储数据、代码、字库及图相等等。 1 个 2.8 寸 26 万色显示屏（TFT 240X320（带触摸屏））接口，利用 MCU 的 FSMC 的 16 位数据接口模式，触摸屏采用 ADS7843（4 线电阻 触摸屏转换接口芯片）芯片用硬 SPI 接口控制。STM32 单片机采用 2.0~3.6V 的供电电压，可以工作在-40℃~85℃的温度范围内，其最 高的工作频率是 72MHz，其引脚分布如图 3.2 所示。 图 3.2 STM32F103ZET6 芯片引脚图 8
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