基于PIC18F2580的畜禽舍环境控制系统

张 翔

(运城学院 物理与电子工程系，山西 运城 044000)

基于PIC18F2580的畜禽舍环境控制系统

张 翔

(运城学院 物理与电子工程系，山西 运城 044000)

畜禽舍是畜禽生长和活动的场所。在养殖畜禽的过程中，畜禽的生活环境对畜禽的健康生长和生产潜力有着重要的影响。依照环境控制的要求，选择单片机PIC18F2580调控温湿度。畜禽舍环境控制系统配置软件管控外围线路，随时调控温湿度，保持最优的舍内环境。实验表明，系统运行稳定，平均降温幅度为4.2℃。

PIC18F2580；畜禽舍；环境控制系统

畜禽舍的环境控制对于畜禽养殖业有着重要意义。但是现阶段畜禽舍控制系统自动化程度较低，很难适应畜禽养殖业现代化的要求。为了实现畜禽养殖业现代化，改善畜禽舍环境，本文研究设计了基于PIC18F2580的畜禽环境控制系统。系统增添了具有实时特性的传感器，可测量舍内的有害气体浓度、温湿度等，并对环境进行精确调控。精准的环境控制可优化舍内环境，缩减畜禽发病概率，提高畜禽生产效益[1]。

1. 总体方案设计

畜禽舍环境控制系统的任务是控制平日禽畜舍的环境要素，例如温度、湿度、有害气体浓度及其他。传感器检测的模拟数值转换为单片机可识别的信号，通过对信号的分析进而产生控制信号，驱动风机、加湿等设备运行。系统依据气候状态，拟定控制要求，温度设定为22℃，舍内湿度维持在53%[2]。总体方案设计如图1所示。

图1 总体框图

2. 硬件电路设计

硬件电路实现的功能：下位机把采样的数据经处理传送给上位机，上位机将数据与给定数值进行对比，依据控制算法得出结果而后发出明晰的控制信号。

2.1 动态显示电路

显示电路可动态显示温度、湿度及室内有害气体浓度，采用LCD进行显示。对于主控单元，使用键盘予以复位。随时显示畜禽舍内的温湿度，随时设定控制。在动态显示电路中，芯片引脚彼此串联，并且衔接着PB端口，建构完备电路[3]。

2.2 PIC18F2580最小系统

PIC18F2580最小系统包含复位电路、时钟电路及电源电路，采用+5V电源供电。对传感器检测的数据进行处理、显示，并传送给上位机[4]。

2.3 数据采集电路

数据采集电路是环境控制系统的信息来源。温度传感器采用DS18B20，其检测温度范围为：-55℃～+125℃，最高分辨率12位，精度为±0.5℃。湿度传感器采用HSU-07J6，其适用湿度为20%RH～90%RH，检测精度为±5%RH。气体检测传感器采用SP3S-AQ2-01，其对氨气、硫化物、一氧化碳等污染灵敏度高，可在极低的功耗下感应[5]。

2.4 报警及通信电路

报警电路采用蜂鸣器，当系统温度、湿度及有害气体浓度超过设定要求，即可自动报警。单片机调控范围内的信号输出通常设定为电平，串行数据标准拟定为RS232[6]。这种标准之下，传输间隔及速率都带有很大的限制，不符合实际需求，为此采用RS485。串行单元衔接着上下位机，转换彼此电平[7]。

3. 软件体系设计

该系统软件设计采用模块化的方法，考虑到程序的可靠性，进行了抗干扰处理。上位机软件采用Dephi作为开发环境，包含初始化、数据库、通讯及实时查验监控，可实现实时显示相关数据、绘制数据变化曲线、打印、存留等功能[8]。下位机软件设计采用PICC作为开发环境，采用C语言进行编程。设计流程图如图2所示。

图2 流程图

4. 系统测试及结果分析

选某一猪舍进行系统测试。猪舍宽度8米，总长22米，走廊1米，猪栏设定成2乘以4米，含有5平方米这样的庭院。筛选8月份内的某日来测试，由于这一时段的气温偏高，很易辨识效果。

测得数值显示：控制系统工作稳定，能够常规运转。开启设备以前，舍内舍外温差为1.2℃；开启设备以后，温差显示数值增大，测量最大差值为6.9℃；平均差值4.2℃，缓解了偏热时段猪舍温度偏高的问题。

测试过程中由于广东夏季偏热，湿度偏高。若启用风机来喷洒气雾，降温同时也会增加猪舍内的湿度。闭合风机，则很难获取等同的降温成效。对于此，可在猪舍添加成套的除湿装置。降低温度时，同时缩减猪舍总体的润湿程度，不至湿度偏大。

上午9时启用设备，这一时点的有害气体二氧化碳浓度被测得820ppm。设备启动以后，从上午10时直至晚上20时，二氧化碳的浓度显著缩减；平均降幅超出了86ppm。与此同时，稳定状态下的二氧化碳浓度被调控至730ppm之下。启用系统之后，有害气体总量很难再升高。另一配套设备被启用以前，猪舍内外特有的总有害气体浓度差被测定为230ppm；启动以后有害气体浓度显著缩减，最大变更幅度超出170ppm。

由此可知，系统可保持舍内环境处于适宜的生长状态，二氧化碳的浓度经过对比缩减了86ppm；这种状态契合了猪舍所需的环境需求。从长时段看，它有利于舍内饲养的禽畜健康。

结语

畜禽舍内搭配的PIC18F2580系统有如下特性：系统稳定可靠；自动化程度高。环境控制表现出明显成效，缓和了畜禽舍内的偏高偏低温差、各时段湿度差值，抑制各类病害。系统配有成套的软硬件，彼此搭配适宜，但在精度方面有提高的空间。下一步研究中，应进一步提高设计电路的精度和响应速度，提高系统性能。

[1] 黄华.牛智有.基于PIC18F2580的畜禽舍温湿环境控制系统[J].现代畜牧兽医，2009(3).

[2] 顾晗.基于PIC18F2580的CAN总线超声波测距智能节点设计[J].计算机与信息技术，2009(4).

[3] 黄华.牛智有.基于PIC18F2580的畜禽舍有害气体环境控制系统[J].测控技术，2009(4).

[4] 黄晶.基于PIC单片机的畜禽舍环境控制系统的硬件实现[J].运城学院学报，2012(2).

[5] 丛希，胡晓丽，袁洪印.国内外畜禽舍环境监控系统研究现状[J].农业与技术，2012(6).

[6] 郝志平，胡晓丽，陈艳辉等.无线传感器网络在畜禽舍监控中的应用现状及展望[J].农业与技术，2013(12).

[7] 柴钰，王沙沙，贾晓劢等.基于TMS320F28027的畜禽环境控制系统设计[J].饲料工业，2014(5).

[8] 柯宝桦.Android系统和GPRS模块在畜禽舍环境控制中的应用[J].电子制作，2014(17).

【责任编辑 马太来】

2015-03-10

张翔(1985-)，男，山西运城人，运城学院物理与电子工程系助教，硕士，研究方向为动态测试与智能仪器。

TP273.5

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