基于单片机的孵化箱温湿度控制.doc

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基于单片机的孵化箱温湿度控制

摘要

孵化设备是仿生学的一种应用，模拟自然界的孵化环境，提供胚胎发育适宜的条件，用于家禽种蛋的孵化。

当前孵化设备的不足之处在于:

控温与控湿精度不高;以单机孵化设备为主，导致孵化管理效率不高;孵化设备价格普遍较高。

本文立足于这些不足，设计了多孵化箱温湿度测控系统。

介绍了国内外孵化设备的现状及发展方向，并提出利用串行通讯口设计低成本多孵化箱测控系统的研究思路。

介绍了孵化原理和条件方面的内容，并参考孵化行业的技术标准确定了本系统的设计指标。

然后进行了以单片机为核心的硬件电路设计:

1.为了测温的准确性和成本控制，采用数字式单总线温度传感器DS18B20，在孵化箱内设置多个测温点;利用HS1101搭建频率电路检测孵化箱内的湿度。

2.设计了现场数据实时显示电路，16位数码管实时显示孵化箱内现场状态:

设定温度，当前温度，设定湿度，当前湿度，加热状态，加湿状态，翻蛋状态等。

3.以光电耦合器TLP521和功率驱动芯片ULN2803AG以及继电器设计了输出控制部分电路。

该电路运行稳定，对单片机主电路无干扰。

设计了温湿度模糊控制算法。

将孵化箱分解为三个独立的子系统:

温度控制子

系统，湿度控制子系统和风门控制子系统。

温度是孵化的第一也是最重要的条件。

选择温度一风门联控为主，湿度一风门联控为辅的模糊控制算法。

编制了单片机驱动硬件的C语言程序和上位机管理软件。

设计了孵化模拟箱并进行了系统试验验证。

实验结果表明，本系统能实现温度误差0.1?

，湿度误差15%RH以内的孵化控制，可以用一台上位PC机实现多个孵化箱的集散控制。

该系统成本低廉，适合中等孵化场的孵化控制需要。

关键词:

孵化箱，单片机，上位机，温湿度，模糊控制

目录

第一章绪论...................................................................................................................................1

1.1课题背景研究意义.......................................................................................................11.2国内外研究现状.............................................................................................................2

第二章孵化条件及设计目标...........................................................................................................52.1孵化条件及设计目标.........................................................................................................5

第三章系统总体设计方案...........................................................................................................93.1总体方案.............................................................................................................................9

3.2单片机选择................................................................................................................103.3传感器信号检测电路设计....................................................................................11

3.3.1温度信号的采集..........................................................................................11

3.3.2湿度信号的采集..........................................................................................153.4键盘与显示电路设计..............................................................................................193.5输出控制电路设计..................................................................................................22

3.5.1加热控制.........................................................................................................22

3.5.2加湿、风门与翻蛋控制............................................................................23

3.6串行通信接口电路设计.........................................................................................243.7本章小结.....................................................................................................................25

第4章模糊控制算法设计...........................................................................................................264.1模糊控制.....................................................................................................................26

4.1.1模糊控制的基本原理.................................................................................26

4.1.2模糊控制系统的组成.................................................................................274.2模糊控制器的设计..................................................................................................32

4.2.1模糊化和量化因子的选择.......................................................................32

4.2.2隶属函数的确定..........................................................................................34

4.2.3模糊规则的建立..........................................................................................37

4.2.4模糊控制查询表的建立............................................................................39

第五章软件系统设计..............................................................................................................435.1单片机程序设计.......................................................................................................43

5.1.1单片机主程序...............................................................................................43

5.1.2数据采集程序模块......................................................................................45

5.1.3模糊控制程序模块......................................................................................49

5.1.4中断服务子程序..........................................................................................52

5.1.5通信程序模块...............................................................................................525.2PC机控制与管理软件设计..................................................................................54

5.2.1主界面.............................................................................................................54

5.2.2串口设置界面...............................................................................................55

5.2.4参数设置窗口...............................................................................................5