閆 磊

（河北省農(nóng)林科學(xué)院 植物保護研究所，河北 保定 071001）

0 引言

動物要生存就必須有適合于自己生存的環(huán)境，野生動物可以自由地選擇適合的環(huán)境，而畜禽類動物則需要人們?yōu)樗鼈儼才乓粋€良好的環(huán)境才能更好地生長、發(fā)育和繁殖。畜禽的大多數(shù)生長發(fā)育過程是在畜禽舍中完成，畜禽舍可以為畜禽生長提供良好的生長環(huán)境，避免外界環(huán)境變化對其產(chǎn)生影響，從而最大限度地提高畜禽的產(chǎn)量和質(zhì)量。因此，為更好地發(fā)展家畜養(yǎng)殖業(yè)，就應(yīng)當對畜舍內(nèi)的環(huán)境要素進行監(jiān)測，即調(diào)控好禽舍內(nèi)部溫度、濕度和空氣等，進而提高家禽飼養(yǎng)管理質(zhì)量［1－3］。

國外對畜禽舍環(huán)境監(jiān)控起步較早，且發(fā)展較為迅速，最早的研究始于20世紀70年代。日本東京大學(xué)以微型計算機為核心，綜合控制溫室內(nèi)的各種環(huán)境因素；以色列環(huán)境控制系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)控對象的特點，采用各種類型的控制芯片及外圍設(shè)備，能夠監(jiān)控風(fēng)向、風(fēng)速、光照、CO2濃度、溫度、濕度等數(shù)據(jù)，具有較強的實用性，是典型的環(huán)境監(jiān)控設(shè)備。近年來，畜禽舍環(huán)境監(jiān)控技術(shù)引入我國，目前已成為國內(nèi)農(nóng)業(yè)機械專家研究的重點。2006年北京市農(nóng)業(yè)機械研究所以可編程控制器PLC為核心，研制出京鵬環(huán)保配型畜禽舍計算機控制系統(tǒng)，取得了相當不錯的效果；2012年，高中霞等采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò) （WSN）構(gòu)建了禽舍環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其利用ZigBee技術(shù)，通過分布在禽舍的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，實時監(jiān)控禽舍內(nèi)的各種環(huán)境因素，系統(tǒng)組網(wǎng)簡單，準確有效地監(jiān)測了禽舍內(nèi)的環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)，滿足了精細養(yǎng)殖的要求［4］。

本文以單片機AT89C52為核心，集成光照傳感模塊和溫濕度傳感模塊等器件，有效地監(jiān)測畜禽舍環(huán)境變化，為畜禽舍環(huán)境監(jiān)控提供了一個新的嘗試。

1 畜禽舍環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計

本設(shè)計以AT89C52單片機為核心，通過溫濕度傳感器和光敏電阻感知溫室里的溫度、相對濕度和光照強度信號，將信號處理后送入單片機進行分析處理，結(jié)果用LCD顯示模塊顯示出來。監(jiān)測系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 監(jiān)測系統(tǒng)框圖

光照傳感模塊利用光敏電阻的感光特性進行光照采集，對采集到的光信號通過放大器進行放大比較，送往單片機，通過單片機進行分析處理。光照模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 光照模塊結(jié)構(gòu)圖

通過AT89C52單片機與SHT11連接，經(jīng)2條I／O口線分別作為數(shù)據(jù)線DATA和時鐘線SCK，在DATA端接入一個上拉電阻，構(gòu)建溫濕度傳感電路，如圖3所示。

當采集到的環(huán)境因素數(shù)值超過所設(shè)置的范圍時，單片機會輸出一信號，通過三極管放大后驅(qū)動蜂鳴器發(fā)出報警信號。報警電路如圖4所示，顯示電路模塊如圖5所示。

圖6為單片機控制最小系統(tǒng)電路。主要包括時鐘電路和復(fù)位電路。

（1）時鐘電路：單片機內(nèi)部具有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器，通常在引腳XTALl和XTAL 2跨接石英晶體和2個補償電容構(gòu)成自激振蕩。

圖3 溫濕度傳感電路

圖4 報警電路

圖5 顯示電路模塊

圖6 單片機控制最小系統(tǒng)電路

（2）復(fù)位電路：單片機最小系統(tǒng)采用上電自動復(fù)位和手動按鍵復(fù)位兩種方式實現(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)位操作。上電復(fù)位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復(fù)位操作；手動復(fù)位要求在電源接通的條件下，在單片機運行期間，用按鈕開關(guān)操作使單片機復(fù)位。

2 畜禽舍環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)監(jiān)控程序以單片機AT89C52為核心，監(jiān)測溫度、濕度和光照數(shù)據(jù)，控制顯示模塊和報警模塊按預(yù)定方式工作。其工作流程為：系統(tǒng)通電初始化后，單片機AT89C52進入環(huán)境監(jiān)控狀態(tài)，若沒有外部控制信息輸入，系統(tǒng)將自動采集溫度傳感器、濕度傳感器和光照度傳感器數(shù)據(jù)并存儲，同時將數(shù)據(jù)顯示在LCD顯示器上，然后對比產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是否超出系統(tǒng)設(shè)定的極限值，如果超限，蜂鳴器報警，否則，程序結(jié)束。系統(tǒng)軟件設(shè)計流程如圖7所示。

圖7 系統(tǒng)軟件設(shè)計流程

3 結(jié)論

本監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計簡單，采用模塊化程序設(shè)計方法，各模塊相互獨立，提高了系統(tǒng)的可靠性和可擴展性，具有較高的性價比；軟件部分可隨時修改，外圍電路也十分簡單，適應(yīng)性強，操作者可根據(jù)畜禽舍內(nèi)禽類的習(xí)性及生長特點相應(yīng)改變設(shè)定值，保證畜禽生長環(huán)境最佳。本系統(tǒng)為科學(xué)及時獲取畜禽舍內(nèi)各項環(huán)境參數(shù)提供了精確有效的依據(jù)，可及時改善大棚禽舍內(nèi)環(huán)境條件，從而提高畜禽生長的環(huán)境舒適度，帶來了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。

［1］ 杜毓瑾.家禽舍溫度控制系統(tǒng)應(yīng)用研究［J］.農(nóng)村經(jīng)濟與科技，2011，22（10）：41－42.

［2］ 王雷雨.畜禽健康養(yǎng)殖中環(huán)境監(jiān)測及預(yù)警系統(tǒng)研究［J］.農(nóng)機化研究，2012（10）：199－203.

［3］ 楊海青，段麗蓉，張青紅，等.飼養(yǎng)場健康飼養(yǎng)畜禽應(yīng)注意的幾個環(huán)節(jié)［J］.養(yǎng)殖技術(shù)顧問，2012（10）：22.

［4］ 叢希，胡曉麗，袁洪印.國內(nèi)外畜禽舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀［J］.農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2012，32（6）：106－107.