王淑嬌 師 倩

(山東協(xié)和學院，山東 濟南，250000)

1 系統(tǒng)設計方案

1.1 主要影響因素

1.1.1 溫度因素

溫度因素是孵化最重要的條件，高溫或者低溫都會對胚胎發(fā)育造成不利影響。高溫條件下胚胎生長迅速，孵化周期縮短，死亡率增加。低溫條件下胚胎多數(shù)死于殼內(nèi)，死亡率增加。經(jīng)過多方面的研究和專家們的實驗測試，提出了雞胚胎的孵化溫度方案，如表1所示：

表1 雞的孵化溫度方案

1.1.2 濕度因素

濕度是僅次于溫度的重要條件，在禽蛋孵化過程中，蒸發(fā)過快或者過慢都會影響胚胎發(fā)育。濕度過低會導致蛋內(nèi)水分蒸發(fā)量增加，胚胎與殼膜粘連出殼困難，孵化效率降低。濕度過高會導致蛋內(nèi)水分蒸發(fā)降低，胚胎發(fā)育遲緩，出殼周期延長，孵化效率降低。孵化過程中相對濕度應不低于60%，控制在65%～70%最佳。

1.2 溫濕度檢測傳感器

SHT1O數(shù)字溫濕度傳感器是擁有完全標定數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器，采用專利的CMOSens技術，具有極高的可靠性和穩(wěn)定性。SHT10溫濕度傳感器的測溫范圍為-40～+123.8℃，精度為±0.2℃，測濕范圍為0～100%RH，精度為±4.5%RH。SHT10傳感器包括電容性聚合體測濕敏感元件和標準回流焊接測溫元件，并與高性能14位的A/D相連，具有小體積、低功耗、抗干擾能力強、性價比高等優(yōu)點。

1.3 總體設計方案

溫濕度控制系統(tǒng)應具備可靠性好、穩(wěn)定性強、響應迅速、性價比高等優(yōu)點，同時抗干擾能力好和操作靈活，只有這樣才能廣泛應用于社會生活和工業(yè)生產(chǎn)領域中。

本次系統(tǒng)設計用AT89C51作為主控芯片，使用SHT10作為溫濕度傳感器來采集孵化環(huán)境的溫濕度信號，通過A/D數(shù)模轉換器把模擬信號轉換為數(shù)字信號，并把處理結果傳送給單片機，通過與預設數(shù)值進行比較，控制溫濕度保持在適宜的范圍之內(nèi)，液晶顯示電路同步顯示測得數(shù)值，系統(tǒng)框圖如下所示。

圖1 總體設計框圖

2 系統(tǒng)電路設計

2.1 溫濕度采集電路

SHT10溫濕度傳感器采用四腳單排引腳直插封裝，單總線串行接口傳遞數(shù)據(jù)，使得系統(tǒng)具備更好的穩(wěn)定性和可靠性，并且耗能較低，使用簡便、響應迅速，信號的傳輸距離和范圍比較遠，性價比和通用性很高。

SHT10采用單總線雙向串行接口，AT89C51主控芯片和SHT10溫濕度傳感器之間的同步用DATA引腳來完成。采集信息時，單片機向傳感器發(fā)送開始信號，大約18ms后輸入釋放數(shù)據(jù)總線等候從機響應，若從機(SHT10)感應正常，在收到主機開始命令會拉低總線(持續(xù)80us)，然后拉高總線提示主機接收，SHT10按照高位在前順序將數(shù)據(jù)傳輸給主機。

2.2 液晶顯示電路

本設計使用的AT89C51單片機包含4K字節(jié)的FLASH存儲器，是一款低電壓、高性能CMOS 8位微處理器。

采用LCD1602字符型液晶顯示對溫濕度進行顯示，LCD1602能夠同時顯示16x02行，即32個字符。采用標準的16腳接口，具有能耗低、體積小巧、顯示內(nèi)容豐富多樣等性能優(yōu)勢。

2.3 鍵盤電路

鍵盤的作用是切換顯示界面，設置溫濕度適宜的數(shù)值范圍，或者修改預設的溫濕度數(shù)值。本次設計采用電阻上拉，使得按鍵按下時輸出為低電平，按鍵彈起時輸出為高電平，具體電路圖見仿真圖。

2.4 報警電路

SHT10溫濕度傳感器檢測到孵化環(huán)境溫度、濕度超出預設值時會反饋給單片機控制系統(tǒng)，然后要求報警電路發(fā)出報警信號，為此設計了基于蜂鳴報警器的報警電路，通過高低電平控制蜂鳴器的鳴叫來報警，增加一個發(fā)光二極管輔助報警，通過二極管閃爍進行光信號報警，具體電路見仿真圖。

3 系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)的軟件設計主要包括主程序、鍵盤輸入、溫濕度傳感器SHT10控制程序、電機驅動控制程序、系統(tǒng)中斷程序、液晶顯示程序等。

圖2 主程序流程圖

主程序的作用是完成系統(tǒng)各模塊的初始化，子程序調用等功能。在主程序中，對SHT10溫濕度傳感器、LCD1602液晶顯示進行初始化，并且在開機界面顯示傳感器數(shù)據(jù)，設置好溫濕度的適宜范圍，開啟中斷初始化，中斷程序完成對溫濕度的采集和電機控制。主程序流程圖如圖2所示。

4 仿真結果

通過Proteus和Keil對整個系統(tǒng)進行功能仿真。仿真結果顯示，達到預期的任務目標，溫濕度顯示精度也比較準確。仿真結果如圖3所示。

圖3 仿真結果圖