基于单片机的鱼用投饵机自动控制系统的设计毕业论文Word格式.docx
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该装置由电磁铁、下料门、下料口调节板这三部分构成，通电时电磁铁吸合，向下拉动下料门使鱼饵饲料下落，断电后电磁铁失去磁性下料门在弹簧的作用下回归原位，饲料不在下落。
这种装置结构简单耐用，成本低，容易维修，配件容易更换相对来说比较实惠。
（3）抛撒装置，按动力的不同可分为以下几种装置：
①不使用动力的抛撒装置。
当饵料从下料口落下时，会触碰到其下方的锥形撒料盘，在碰撞力的作用下饵料就会散开，但是这种装置对于饵料产生的初始抛出速度比较低，所以抛出的距离比较近不适合大的池塘。
②使用管道和高速流动空气把饵料输送到投饵点，我们可以在出口设置一个固定的物体，当饵料碰触到固体时就会被抛出。
这种装置相对来说就比较适合网箱养殖因为不用担心饲料飞出范围造成饲料的浪费。
③使用电机及圆盘是目前应用最多的类型，这种装置在池塘养殖中比较常见，因为他的速度相对来说比较稳定。
其电机有高速电机及低速电机两种不同的电机对等两种不同的抛饵距离，由于高速电机速度高，当饵料接触转盘的瞬间饵料对于转盘的碰撞力会很大，使得鱼料抛出的距离比较远。
所以现在倾向于使用低速电机来控制饵料的初始速度，我们可以根据池塘的面积的大小来配置半径不同的圆盘，这样我们就能使饵料获得相应的比较稳定得初始速度，更加容易控制（4）控制器的功能如下：
一是可以定时。
开启投饵机后经过一定的时间投饵机会自动关机。
二是间歇控制功能。
在向池塘投料的过程中，每隔一定时间打开下料开关投掷鱼饵，然后关闭-开始，一直循环下去，直到到了定的停止时间才彻底关闭。
控制器又被我们分为机械定时、电子定时和以单片机为核心的控制器这三种定时器相对来说以单片机为核心的控制器更受渔民们的欢迎。
那是因为单片机的可编程性高，而且定时非常准确可靠，间隔时间和投料持续时间可以随时按照我们的想法调整，在人性化的同时还具有一定的智能功能。
采用单片机设置此程序我们可以对每天的投喂程序进行设置，控制器可以按照我们设定好的自动管理投喂工作，当料斗中没有饲料时，自动停止投喂。
下面我们大体介绍一下投饵机的选择及用法
（1）投饵机的选择①首兄我们应该根据不同的养殖方式选择不同的投饵机种类。
②其次就是要根据经济条件选择使用哪款投饵机，在条件许可的情况下尽量选功能相对齐全的基于单片机的投饵机器。
③我们要根据池塘的大小来选择池塘使用的投饵机，还要考虑池塘面积及池鱼种类，一定要注意并不是投饵机电机转速越高、投的距离越远、投饵的面积越大就越好，这是一种非常错误的观点，我们应根据池塘面积及鱼的种类和鱼苗的数量选择不同的投饵机。
比如在0.2公顷~0.35公顷的池塘中，根据实验数据显示每667平方米能生产出1500公斤左右的鱼，根据计算我们可以算出投饵机的抛撒距离以5米~8米是最为适合的。
如果选择的投饵机不当我们就可能会使投抛撒距离过远、覆盖的面积过大，这样会使池塘边缘的部分饵料由于没有鱼吃而造成浪费，污染水源。
④选择网箱用投饵机的时候，要首先考虑网箱的大小、网箱设置的密度以及网箱载鱼量这三种因素。
1.1.2实践意义与价值
如今目前在渔业市场销售的自动投饵机中，饲料箱、离心抛盘结构基本稳定，相对来说各产品之间并没有多大变化，各生产厂家为了提高投饵机的自动化程度，一般都会把注意力集中在喂料器和自动控制器的研究开发上，所以我们看到的各产品之间这两部分的结构是有较大差异的。
根据有关资料和一些厂家的介绍，喂料器结构一般情况下分为以下几种：
一种是采用小电动机连接偏心轮然后再输料口端产生上下振动喂料，另一种就是通过电磁铁而产生的振动使饲料传输到饲料托板上，使得饲料在托板上向一个方向慢慢移动形成喂料。
还有其他的一些喂料器是采用叶轮式、平板转盘开孔式和搅笼式等结构。
目前在市场上销售的自动投饵机喂料器大部分是前两种。
上面所述的采用小电动机连接偏心轮然后在输料口端产生上下振动喂料，或者是通过电磁铁产生振动喂料，都能够比较顺利的将饲料箱的饲料送到离心抛盘抛撒出去，但是缺点就是不能准确地确定在单位时间内投出的饲料量，因此，大大限制了其以日投喂量进行设置的可能。
在自动控制器方面，有的产品使用机械定时和分立元件组成的定时电路自动控制器，也有的产品使用单片机控制的自动控制器。
自动控制器主要是用来控制喂料器喂料与停顿和抛盘的定时抛料，以此来达到模拟人工
投喂的效果。
在当前市面销售的自动投饵机的自动控制器内部结构可能有较大的差异，但是在基本设置上会形成了一个固定模式，普遍都分为抛料定时控制、喂料时间控制、喂料停顿时间控制三个控制，抛料定时控制一般可设定为为0～60min（机械定时器）和10～100min（电子定时器）。
喂料时间控制：
大多数可设定为为1～9s（可调）。
喂料停顿时间控制：
亦是1～9s（可调）。
上述系统不能直接以投喂量作为功能设置，只能是通过时间的设置来间接表现量的结果，使得操作麻烦，投喂量难以确定，这是当前市场上的自动投饵机一直解决不了的问题。
第1.2节 研究综述
1.2.1国内研究
我们国内的鱼儿投食机在结构上比较统一一般均由料斗、下料装置、抛撒装置、控制器这四个部分组成的大体结构。
（1）料斗，料斗一般是由白铁皮或黑铁皮制作而成的，白铁皮的工艺相对来说比较简单，所以白铁皮的价格一般也是比较低的，但是白铁皮的相对来说比较薄，所以强度对有的情况下是不达标的。
采用单片机设置此程序我们可以对每天的投喂程序进行设置，控制器可以按照我们设定好的自动管理投喂工作，当料斗中没有饲料时，自动停止投喂并报警使我们能及时处理避免浪费电。
1.2.2国外研究
相对于国内的鱼儿投食机的技术和使用，国外的研究稍稍领先于国内，现在在国外养鱼业中基于单片机技术的鱼儿投食机已经被普及，而且基于单片机技术的鱼儿投食机的研究在前几年国外已经进行了，根据资料显示对比于德国、美国、日本、英国等发达国家，我们国内的投食机研究落后5~8年，所以在同等条件下我们会浪费更多的人力和财力，而且效益远远低于他们。
第1.3节 课题的研究意义与目的
1.3.1理论意义
市场上目前有两种投饵方式：
一种是人工投饵，另外一种是投饵机投饵；
第一种人工投饵一是效率非常低，劳动量大，而且饵料的撒播距离和密度都是很不均匀的，这样会严重影响到饵料的利用率，造成严重的浪费，同时会增加生产成本。
利用一般的投饵机进行投饵，虽然可以做到省时省料，定时定量，但是投饵的射程和范围是不可以调整的，这样就会造成饵料散落比较集中，这样就使饵料在池塘底部造成囤积，造成池塘的污染，严重可能会导致鱼苗的大量死亡；
面对上述产生的一些问题我们研制了一套基于单片机系统的鱼饵投食机，这款投食机可以完美的解决上面提到的问题，它不仅可以做到定时定量，而且还能控制鱼饵的投放范围，这样就可以做到大面积的撒饵，让饵料充分利用。
现今社会养鱼业越来越发达，每个国家的水产养殖事业对于投饵机的要求也是越来越高，为了适应鱼在不同生长期对鱼饵投量和颗粒大小的需求，喂养时我们要用颗粒大小和营养配比成分不同的饵料，这样才能做到科学养鱼，做到既不浪费饵料又能让鱼吃饱，同时为了使价格不算便宜的饵料得到最大限度的利用，选用的投饵机的种类不同，所产生的效果也不同，对于我们产生的效益也是千差万别。
基于单片机的投饵机在国外的渔业生产养殖中已经被普遍的应用，因为虽然当时初期可能投入增加了但是却给以后的生产和发展带来了非常大的经济效益。
我国现阶段的一些网箱和池塘在养鱼过程中，都已经配备了单片机投饵机，而且数量还有逐年增加的趋势。
由于采用基于单片机设置的鱼饵投食机可以做到定时定量，定范围进行投饵，所以此类单片机具有节约劳动力，减轻养殖人员劳动强度，投饵合理，节约饵料，降低养殖成本，增加效益等优点，因此利用基于单片机的鱼饵投食机进行投食是现今养殖业发展的趋势，而且越来越被养鱼用户所接受。
1.3.2课题的研究目的
我们研究基于单片机的鱼儿投食机的目的就是能让养殖用户在养殖过程中摆脱以前的人工养殖技术，基于单片机的鱼饵投食机能做到以下几点优点：
（1）节省人力资源,大大的减轻了养殖用户的劳动强度,对于养殖户而言我们用单片机投饵机比一般的投饵机可以提高效率多达三倍以上;
（2）节约饲料，避免人工投饵浪费饲料,有效的提高饲料利用率达15%还多；
（3）而且使用上述投饵机还可以减少饲料沉人池底腐烂变质,能长久的保持水质清洁、减少鱼类因为水域污染而造成的死亡；
（4）采用远距离投饵技术可以避免群鱼争食,鱼体长势如一不用担心成鱼大小不一样,总的收益价格上升,平均鱼亩产量可提离15%以上，在后期可以不断的提高收益，所以说基于单片机的鱼用投饵机不仅大大的提高了劳动收入而且还大大的减轻了劳动力。
第1.4节 研究范围与内容
1.4.1研究范围
我们经过两年多的时间，对现阶段市场上销售的自动投饵机进行分析研究以后，试研制出一种可以按照所需日投喂量来设置的鱼用全自动投饵机，即由单片机控制的叶轮式喂料器全自动投饵机，它的特点就是打破了目前国内自动投饵机只能依靠时间设置不能按投喂量来设置的模式，可以直接按照所需的日投喂量来进行设置、自动定时定量投喂。
所谓自动定时定量投喂，就是上述自动投饵机在设定的时间内自动开机并且投出原先设置好的投喂量，投喂完毕后机器自动关机。
该投食机的控制器设有从15～200kg，总共18个级别的每天投喂量，这样就可以满足从1333～10000m2的鱼塘在各种条件下选择的每天投喂量。
自动控制器会把我们原先所设定的日投喂量平均分为上、下午两部分，按原先设定好的上下午开机时间自动开机进行投喂，投喂工作程序运行完毕后投食机便会自动停机，投喂结束后，自动控制器进入一种静止状态，静静的等待下一次的启动。
如果在一段时间内投喂量和投喂时间不需改变的话，只须定期的补充饲料便可，不用再对投食机另行设置。
1.4.2研究内容
该机的关键首先是对于喂料器的设计，我们所选用得喂料器是由6片叶片构成的叶轮式喂料器，饲料可以通过喂料器的进料口慢慢落入叶轮叶片之间的扇区，然后经过叶片的转动转到喂料器的出料口，最后落入离心抛盘抛撒出去，我们之所以会采用这样的传动喂料方式，是由于叶轮叶片之间的扇区容积是相对固定的，喂料器的6个扇区容积都相等，分料量准确这样便于控制，很容易就能计算出时间单位的喂料量来，而且饲料能够均匀的落入到离心抛盘。
另外，当机器停顿时，由于我们选的叶轮为6片叶片分隔，这样饲料会立即被阻隔住，不会继续落到离心抛盘上。
上述叶轮式喂料器所具备的这些功能特点，是非常适合那些作为以投喂量来设置的控制装置，使得喂料器除了完成喂料功能以外，还拓展为可以由时间的运行变成量来作为输标准出的转换器。
但是有时候问题并不是这样简单的，由于现在的鱼饲料都是小圆柱体的颗粒，当颗粒饲料从饲料箱落入喂料器时，很容易被卡在叶片与喂料器机壳的挡板之间，这样会使得喂料器不能正常运行。
如果我们单纯为了避免颗粒饲料被卡而在设计的时候把叶片与喂料器机壳的挡板之间的间隙增大的话，那么饲料箱的饲料就会非常容易就通过这些间隙直接流入离心抛盘，此时喂料器的功能就完全消失了，喂料器就如形同虚设，变得毫无作用。
我们经过反复的试验后，我们想到的解决方法就是我们把叶片边缘与机壳挡板开口处做成齿状，让两者错开，并且留有一定的间隙，当颗粒饲料处于叶片与喂料器机壳的挡板之间时，就会被叶片边缘的齿尖与机壳挡板开口处的齿尖切断，这样叶片就不会再被饲料卡住，喂料器就可以正常运行了，虽然这个改进说起来很简单，但是对于我们这个产品的结构和功能是个关键性的突破，最终使得我们的投饵机能自动进行定时定量投喂成为现实。
我们在设计自动控制器的时候，在硬件方面，我们采用了目前自动化控制系统广泛使用的MCS—51系列89C51单片机作为控制系统的主机，时钟控制选用的是DS12887芯片，该芯片有内置电池和寄存器，使得设备运行起来运行指令和时钟运行不受停电、断电及关机等因素的影响，保证实时控制的稳定性和连续性。
在软件设计上，我们着重考虑到一方面要提高自动化程度，在另一方面要尽量使设备操作简便，易于上手。
例如在设备控制日投喂量的设计当中，我们选用固定的18个15～200kg的级别的日投喂量，再根据养殖户所掌握的养殖技术和经验，他们在设备上将抛撒—停顿的时间按照各个日投喂量的情况，设计好后配置到各个日投喂量中去，配置好后通过一个按键进行选择、确定，使设备的操作过程简单化。
我们在设计时不选用设置一个0～9的键盘，然后让用户自行设置每日的投喂量、抛撒时间、停顿时间等等。
设置一个0～9的健盘让用户自行设置，这样做虽然给了用户很大的选择空间，但在设备上实际操作起来就会比较复杂，这样做实质上这是不了解养殖技术，把复杂问题交给用户自行处理的一种很不负责任的做法，这样做不仅增加了操作量还大大降低了自动化程度。
每天设备的定时开机时间是需要由用户自行确定的，由于执行日投喂量的程序我们已经全部都设置好与日投喂量相应的运行时间，所以在每一次投喂过程结束后便设备便会自动关机，用户无需再设定关机时间。
这是提高自动化程度的一个要点。
第1.5节研究视角与方法
1.5.1研究视角
对于本课题我们采取以下几个视角进行研究：
（1）调查视角，前期我们通过走访以下养鱼用户，了解了现今养鱼业的一些现状，现如今我国养殖业大部分地区都采用了自动化养殖，对于自动化投饵机我们做了很多调查，在调查中我们发现大部分养殖户用的投饵机是振动式喂料机，这种喂料机虽然能起到自动喂食的作用但是投料范围小，容易造成鱼料堆积污染池塘，而且小范围的投料会导致有些鱼无法吃到食物，阻碍生长。
（2）基于单片机的鱼儿投食机给养殖业带动的经济效益，运用基于单片机的投饵机不仅可以大大的解放劳动力，而且还节约了大量的饲料，这样虽然我们在前期的投入可能会增加一些但是站在长远的角度看我们会能收获到巨大的经济利益，所以基于单片机的鱼儿投食机现在渐渐被广大渔民所接受，并越来越受人们的欢迎。
（3）基于单片机的鱼儿投食机的运行基础，由于我们采用的是单片机作为本系统的核心硬件，所以此鱼儿投食机大部分的操作都是基于单片机系统的自主操作，不用依靠人力天天盯着，这样就大大的解放了我们的双手。
（4）基于单片机的鱼饵投食机和普通投食机的区别，一个就是投食距离，普通的投食机只能投喂小范围的鱼饵，新型鱼饵机可以根据池塘的大小投喂不同的距离，再一个就是新型投饵机可以做到定时、定量...
1.5.2研究方法
在写论文时我们采取了以下几种研究方法：
（1）调查法，这是最普通的一种方法，也是最普遍的，前期我们采取问卷调查的方式对一些渔民进行了走访，然后对于他们现在用的鱼儿投食机的一些优点或者不足做了记录。
（2）实验法，这个在本系统中是主要的研究方法，我们在实验中人为的改变对象的存在方式、变化过程使它服从于科学认识的需要。
我们做科学实验的目的就是根据研究的需要借助各种方法技术减少或消除各种可能影响结果的无关因素的干扰，以此来确保实验结果的权威性。
（3）文献研究法，文献研究是为了给我们提供一些理论的基础，我们通过网上或者在图书馆对于一些资料的查询可以让我们少走许多的弯路，在研究过程中我们会遇到大大小小的问题，这时我们可以通过此种方法来解决困难，另外我们还可以通过文献查阅来了解问题的历史和现状，以及找到解决困难的方法。
（4）实证研究法，再完美的理论数据也不能作为实际数据，当我们的研究完成时我们必须通过实证来证明我们研究的正确性，通过不断的实证实验来提高我们理论数据和实验数据的契合度，只有这样我们才能让我们的研究接近实际，应用于实际生产中，而不是纸上谈兵。
第2章 基于单片机研究的鱼饵投食机的概况
第2.1节 鱼饵投食机的总框架图
在本系统中基于单片机设计的鱼用投饵机主要是由输送系统和投饵系统这两大两部分组成的。
系统中输送系统是由输送减速电机带动旋转式供料器来进行物料输送的。
在输送搅龙的引导下饲料从料斗顺利落到高速旋转的叶轮盘上。
输送减速电机的转速是恒定的，其运行时间的长短决定了供料的多少。
在此系统中投饵系统采用的是离心抛料装置，让投饵电机带动叶轮盘为鱼饵提供初始的运行速度。
投饵电机的转速决定了投饵的远近。
第2.2节 技术指标
主要技术指标如下：
电源220V
功率主电机70W副电机18W
外形尺寸450×
650×
980mm
整机重量40kg
载料量100kg
投饵面积半径为12m，弧度为110°
的扇形面积范围
日投喂量手动调节
时钟显示24h时钟显示
定时设定由电子时钟控制两组定时开机，为上、下午开机设定时钟校正可以对电子时钟按标准时间校正
当前渔业养殖行业中对鱼类优良品种的开发、引进、培育的技术已达到很高的水准，另外在饲料加工，技术、设备等方面也有了很大的提升，相对来说，在渔业养殖过程中对提高生产效率和提高饲料利用率方面却显得跟不上时代的步伐。
就目前来说还有特别多的渔业养殖场、户都是使用人工投喂鱼料，一方面要浪费大量的劳动力，增加非常多的资金投入，另外一方面人工投喂这项工作是一项非常简单重复的事情，工人在从事人工投喂长时间的单调工作中，工人很容易受到各种外在因素的影响，使得饲料白白浪费掉，饲料的有效利用效率得不到保证，可以毫不客气的说，与人工投喂比较，在一个池塘养殖相同的鱼类品种、使用相同的饲料、饲料使用量相同的情况下，使用基于单片机自动化控制程度高的自动投饵机能够显著的提高水产养殖的鱼成活率和养鱼人的收入。
基于单片机控制设计的叶轮式喂料器全自动投饵机具有定时、定量、定位以及抛撒面积宽、抛撒均匀，少量多次投喂等优点。
这些优点使得池塘里的鱼摄食均匀，这样就避免了有的鱼吃的过多，有的鱼吃不到饲料这种现象，这样可以减少饲料的浪费，饲料在鱼的消化道中停留时间延长利于鱼的消化吸收能使鱼得到更多的营养，从而可以有效得提高饲料的利用率，而且在整个过程中一切的运行都是自主完成的，这样我们就可以完全摆脱人工喂食的束缚，充分的解放自己。
另外，我们还可通过自己调整日投饵量来满足不同鱼类的养殖品种以及不同生长时期、不同季节的鱼类，这样我们就不用担心由于操作不当而导致鱼类的死亡了，从而提高了饲料利用率和鱼类的存活率，促进了鱼的生长，使不同时期的鱼都能按照一样的速度生长，这也是有效地提高饲料的利用效率减少了人力资源的浪费。
由基于单片机控制的叶轮式喂料器全自动投饵机，使用它所产生的经济效益是非常显著的，说白了就是从提高饲料利用率和降低劳动投入成本这两方面来增加养鱼人的收入。
第2.3节 投食机的参数指标
（1）投饵机装饵容积，就目前来说我国的网箱养鱼生产中等产鱼在8万斤/亩,折合起来3000斤/箱，投饵料密度自行测定、最高投饵量占鱼体重量的4倍,这么计算下来盛装饵料容积以0.1米/盆是最适当的。
否则,容积过小势必会增加人工装饵的次数,这样劳动力就浪费了,另外容积太大的话又会增加网箱的负重,这样会对投饵机的结构形状产生一定的符合，严重的可能会损坏投饵机的结构,现今国内普遍都采用长方体,假如我们统一改为圆柱体,则具有省料、强度大、稳定性而且在以后的更换或者维护中更能统一维护,还有就是对于恶劣环境比如在风浪大、浮力有限的网箱中使用有着更为明显的便利。
（2）动力投饵机大多数用于水库网箱养鱼行业,并且大多数水库养鱼单位对于要在水面上架设动力电线路感到无法做到而且在水面上架设动力电线路对于环境的要求也比较严格。
因此,在设备中采用小功率直流电或蓄电池作为动力源,对于一些大型的企业来说是非常必要的因为安全性高而且相对稳定。
如今国内现有的投饵机大多数采用半自动控制系统,人为地进行关、启,这样就会形成大量的人力资源的不必要使用。
我们一般可以采用全自动控制,以光电管作为启动主开关,以脉冲、钟控等作为延时控制,这样,我们既节省了人力资源,又可以自主控制投喂次数，投喂时间和间隔时间。
（3）投饵量，养殖方式、池塘大小和鱼类品种的不同,决定了饵料投用量的不同。
采用直流电机的调速反馈系统,我们可以根据自己的需要来决定投饵量的多少,使基于单片机的投饵机被养鱼用户广泛应用。
（4）投饵面积，投饵面积撒布的大小,即池塘所有鱼索饵聚集面积,投饵面积对于每尾鱼是否同步生长有着非常重要的影响，如果投饵面积小那么个体弱小的鱼老是不能及时的吃到足够的鱼料,而个体强壮的鱼则吃得过多,同一时期的鱼在抓捕时就会出现个头悬殊的现象。
要想解决这个间题就必须使投饵面积增大。
我们国内使用的几种投饵机中,离心环式喷撒面积比单向侧吹式扩15倍,比自然垂落式扩大1倍多。
从动力消耗来看的话,离心环式比单向侧吹式在相同喷
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