基于单片机AT89C51的鸡舍光照强度检测控制系统

1、 目录TOC o 1-5 h z绪论5 HYPERLINK l bookmark4 引言61鸡舍光强测控系统整体描述71.1灯光控制总体思想71.2灯光控制方案分析8 HYPERLINK l bookmark8 2硬件电路设计92.1控制核心模块92.2鸡舍光照强度检测模块92.2.1光敏电阻功能简述92.2.2AD转换模块12继电器灯控模拟模块13复位电路和晶振模块132.61602显示模块14 HYPERLINK l bookmark16 3系统主程序流程图17 HYPERLINK l bookmark18 结论18参考文献18插图索引TOC o 1-5 h z图1半开放式鸡舍灯光图6图2

2、设计方案流程图7图3系统方框设计图8图4主控制系统图9图5光敏电阻的结构图10图6光电导体严密封装在带有玻璃的壳体.10图7伏安特性10图8光照特性11图9响应时间和频率特性11图10光敏电阻11图11暗电流11图12A/D电路设计12图13ADC0804引脚图12图14光采集电路图13图15继电器灯控模拟图13图16复位电路14图17晶振电路14图18显示模块14图19系统主程序流程图17摘要鸡舍光照强度对鸡的生长、发育、产蛋量、蛋的大小和蛋壳厚度都有影响。为此,针对开放式蛋鸡舍结构的特点,设计开发了开放式蛋鸡舍光照控制系统。该系统以单片机AT89C51为微控制器，选用光敏电阻进行光采集，通

3、过继电器控制鸡舍光源，同时将光敏电阻采集的光强数据经过AD转换传送到单片机进行数据比较分析。该系统根据光采集电路采集的光强数据,通过一定算法能够实现鸡舍内的光照度按照设定值自动调控。试验结果表明:对开放式蛋鸡舍试用的光照度调控系统进行光照调控,既可以保证蛋鸡的光照要求,又可以节约电能,具有推广价值。关键词：光照控制；蛋鸡舍；AT89C51；光敏电阻；继电器；ADC0804AbstractThehenhouselightintensitytothechickengrowth,development,producesthesizeofanegg,andshellthicknessarehaving

4、animpact.Therefore,toopenupthecharacteristicsofthestructurefactor,designinganddevelopingtheopenuplayersuponcontrolsystem.ThesystemonthesinglechipcomputerAT89C51formicrocontroller,choosephotoconductiveresistancetolightacquisition,throughtherelaycontrolshedslightsource,andthelightofthecollectionwillph

5、otoconductiveresistancestrongdataafterADtransformMCUissenttothedatacomparisonanalysis.Thesystemaccordingtolightthelightintensityacquisitioncircuitgatheringdata,throughsomealgorithm,canrealizethehenhouseaccordingtothelightwithinthesetvaluetobeautomaticcontrol.Thetestresultsshowthat:toopenupthelightco

6、ntrolfactortrialsystemforlightregulation,whichcanensurethelayersuponrequest,andcansaveelectricenergy,hasthepromotionvalue.：lightcontrol;Givelayers;AT89C51;Photoconductiveresistance;Relay;ADC0804引言光照对蛋鸡的生长、发育和产蛋量有直接影响,合理的光照能刺激蛋鸡排卵，增加蛋鸡产蛋量。生产中应从蛋鸡20周龄开始，每周增加光照时间30min,直到每天达到16h为止，以后每天光照16h,直到产蛋鸡淘汰前4周，再

7、把光照时间逐渐增加到17h,直至蛋鸡淘汰。对于封闭式鸡舍，完全采用人工光照方式；而对开放式或半开放式的鸡舍，可以采用自然光照和人工补充光照相结合的方式。当自然光照时间充足时，无需人工光照；只有当自然光照时间不足时，才采用人工光照补充。这样既可以节省开支，又能满足鸡舍光照强度的要求。人工控制光照度、光照时间和明暗变化，可提高家畜生产力、繁殖力和产蛋品质，消除或改变家畜生产的季节性。产蛋鸡每天需要光照10-14h,光照度为10lx,可采用天黑后补充、天亮前补充或天黑后天亮前两次补充等3种方式。其中，以每天早晨天亮前补充光照效果最好，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

8、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。本系统可以根据生产需求自动调整或者手动调整光照时间和光照强度，减少了人工参与，同时又能在满足要求的前提下节约用电量。在安装灯具时要注意以下几点：1、灯具：节能灯或白炽灯，同时安装伞形灯罩；灯泡的布局应使灯光照到料槽，特别注意下层笼的光照强度。（白炽灯：5.01ux/m2.1w）2、高度：一般安装高度为1.8-2.4米（超过顶层笼0.3-0.5米）3、位置：安装在鸡舍过道中央；两排以上的灯泡应交错排列；前7天60w灯泡（20-301ux）或9w节能灯；7天后改用45w（10-201ux）或7w节能灯。4、间距：间距为安装

9、高度的1.5倍左右。电线采用封闭式线路。图1半开放式鸡舍灯光图1鸡舍灯光自动控制整体描述灯光控制总体思想该系统以AT89C51单片机作为控制装置的智能部件，采用光敏电阻构成的电路检测环境光的强度；根据鸡舍环境和蛋鸡需要的光照条件，系统通过对环境光信号的识别和智能判断，完成对鸡舍照明回路的智能控制。整体系统由光敏电阻采集光强，再送入单片机进行处理，再由单片机控制控制鸡舍灯光。同时将环境亮度检测、人工定时控制、液晶显示等功能加入到系统中。系统设计流程图如下：图2设计方案流程图灯光控制方案分析本电路具有对鸡舍内的光照情况进行鉴定的功能，并对灯光进行实时控制，达到方便和节约能源的目的。系统框图如下：图

10、3系统方框设计图2硬件电路设计2.1控制核心模块本系统采用AT89C51单片机作为微处理器，AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机，片内含4Kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元。主控制器系统的外围接口电路由键盘、液晶显示、晶振、复位电路、继电器控制电路等几部分组成主控制器系统的硬件电路原理图如图4所示：U2CSVCCRDDB0(LSB)WRDB1CLKINDB2

11、INTRDB3AGNDDB4DGNDDB5VREF/2DB6CLKRDB7(MSB)VIN+VTN1?AD0,17AD1.16AD2,15AD3,14AD413AD5.12AD6,11AD7ADC0804XTAL1P0.0/AD0XTAL2P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3RSTP0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9PSENP2.2/A10P2.3/A11ALEP2.4/A12EAP2.5/A13P1.0P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP1.1P3.1ZIXDP1.2P3.2/INT0P1.3P3.3/INT1

12、P1.4P3.4ZIDP1.5P3.5/T1P1.6P3.6/WRP3.7/RD_D56D67LCD126P2-427E28RS39AD0235AD4634AD5733AD6832AD7933pFX111.0592MHZX233pF12CSAD1314t16WR17RD+5vRL1JWD-171-25152207-0385图4主控制系统图鸡舍光强检测模块2.2.1光敏电阻功能简述1）.光敏电阻的工作原理及结构当无光照时，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电流很小；电当有工照时及光敏电阻值（亮电阻）急剧减少，电流迅速增加。光JW/,f、f/一电极1电源光敏电阻的结构光敏电阻值光敏电阻值图5光敏电阻

13、的结构图（暗电阻）很大，电路中电流很小（亮电阻）急剧减少，电流迅速增加由于光敏电阻的灵敏度易受潮湿的影响，因此要将光电导体严密封装在带有玻璃的壳体中。如图6：4561.玻璃2光电导层3电极4绝缘衬底5金属壳6黑色绝缘玻璃7引线影响,EE阻图6光电导体严密封装在带有玻璃的壳体中壳体一定时间测量的电阻值，称为暗电阻。此时流过的电流，称为暗电流。（2）亮电阻光敏电阻在某一光照下的阻值，称为该光照下的亮电阻，此时流过的电流称为亮电流。（3）光电流亮电流与暗电流之差，称为光电流。（4）伏安特性在一定照度下，光敏电阻两端所加的电压与光电流之间的关系且呢闿罢羽嶄职图7伏安特性在给定的偏压情况下，光照度越大，

14、光电流也就越大；在一定光照度下，加的电压越大，光电流越大,没有饱和现象。光敏电阻的最高工作电压是由耗散功率决定的，耗散功率又和面积以及散热条件等因素有关。（5）光照特性光敏电阻的光电流与光强之间的关系 图11暗电流0.36.().0.66.吕】鵜申駅00.6L2U；图8光照特性响应时间和频率特性光电导的弛豫现象：光电流的变化对于光的变化，在时间上有一个滞后。通常用响应时间t表示。3)图9响应时间和频率特性()资请瞧衩廷I图10光电阻当光敏电阻受到光照时，光生电子一空穴对增加，阻值减小，电流增大。5F：、w广机摘工业出版社1hsTEH.:npr：fk:mA暗电流(越小越好)4)光照强度的测定照度

15、是反映光照强度的一种单位，其物理意义是照射到单位面积上的光通量，照度的单位是每平方米的流明(Lm)数，也叫做勒克斯(Lux)：lLux=lLm/平方米上式中，Lm是光通量的单位，其定义是纯铂在熔化温度(约1770C)时，其1/60平方米的表面面积于1球面度的立体角内所辐射的光量。1LUX大约等于1烛光在1米距离的照度，夏日阳光下为100，OOOLUX；阴天室外为10000LUX；室内日光灯为100LUX；距60W台灯60CM桌面为300LUX；黄昏室内为10LUX；夜间路灯为0.1LUX。2.2.2光采集和AD转换模块CS一120VccRD219CLKRWR318DB0CLKIN417DB1I

16、NTR516DB2VIN(+)615DB3VIN(-)714DB4AGND813DB5Vref/2912DB6DGND1011DB7ADC0804引脚图1)AD模数转换模块：所谓模拟信号转换成为数字A/D1、引脚图.(3)状态：INTR转换结束输出低电平。.(4)读数据：RDCS打开三态门读取数据，同时清状态。电D)路转换的就是模拟/数字转换器(AnalogtoDigitalConverter简称ADC)是将输入的NDC08Q1的规格及口|卿图;域s1-111/cs;.LiJr选抒信号7REF：辅助参考电压.:/WR：用来启动转换的控制当/WR自H1变为LQ时，转换黠被清除；为丿WR冋到田时，

17、转换正式启动；/RD：外部读取转换结果的控池脚输小信号;DBDE7：S位数字输山;/INTR：中断请求信号输出，低电平功AGNBnDGhD：模拟信号以及数，估号按地；CLKIX-CLKR：时钟输入或接振蒸无件心C).亠;(二)典型ADC芯片ADC0804，频:VTX(4-,71V：-)；壬胡披拟：二爪输人输人单嘉F:电压时+VIN接她；图12A/D电路的设计2)典型ADC芯片ADC0804信号：.(1)DB7DB0:数据线，三态，输出，可直接接总线。.(2)启动：WRCS启动ADC，同时清状态INTR.图13ADC0804引脚图3)光信号取样电路如图14所示，图中主要由光信号采集电路和A/D模

18、数转换电路组成，其中模数转换是电路的核心。信号经过采集送入A/D转换电路，通过单片机处理后，最终作为系统应用程序进行开关灯判断的依据。图14光采集电路图2.3继电器灯控模拟模块继电器的电流由三极管Q1来提供，当单片机D6口给三极管B极送低电平，三极管Q1导通，继电器有电流通过，继电器吸合，D2亮，J1口控制灯亮；当B极送高电平时，三极管截止，继电器无电流,继电器断开，D2灭，J1口控制灯灭。2.4复位电路和晶振模块电路1）简单的复位电路，按下按键即可复位。如图16。2）晶振电路如图17。图18显示模块图 pgC133pFX1C233pF图17晶振电路图16复位电路2.51602显示模块LM01

19、6LDdDddDDdEWRCSEE4C3-Bcm-BQIB92d8右4CSyo+ 1).1602LCD主要技术参数：显示容量：16X2个字符芯片工作电压：4.55.5V工作电流:2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压：5.0V字符尺寸:2.95X4.35(WXH)mm引脚功能说明，如下表：(1602LCD采用标准的14脚(无背光)或16脚(带背光)接口，各引脚接口说明如图19所示.)编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2DataI/O2VDD电源正极10D3DataI/O3VL液晶显示偏压信号11D4DataI/O4RS数据/命令选择端(H/L)12D5DataI/O5R/W读/

20、写选择端(H/L)13D6DataI/O6E使能信号14D7DataI/O7D0DataI/O15BLA背光源正极8D1DataI/O16BLK背光源负极第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当R

21、S为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：DOD7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。16O2LCD的指令说明及时序，16O2液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，如下表所示一序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址

22、001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRAM或DDRAM）10要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容1602液晶模块的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。（说明：1为高电平、0为低电平）指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置。指令2：光标复位，光标返回到地址00H。指令3：光标和显示模式设置I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效。指令4：显示开关控制。D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁。指令5：光标或显示移位S/C:高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标。指令6：功能设置命令DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示F:低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符。指令7：字符发生器RAM地址设置。指令8：DDRAM地址设置。指令9：读忙信号和光标地址BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。指令10：写数据。指令11：读数据。3系统主程序流程图系统软件设计主要完成采集光强度的信号和根