畜舍通风换气风机自动控制设计.doc

智能大棚换气控制系统的设计摘要： 畜禽养殖中，畜禽舍的环境对畜禽的健康生长、生产性能有重要的影响。为此，介绍了畜禽养殖环境控制的现状，阐述了基于计算机中技术的畜禽养殖环境控制系统的原理和构成，介绍和分析了计算机技术在畜禽养殖环境控制中的应用情况，并结合内外的发展现状，对自动控制技术在养殖环境监测控制方面的应用前景进行了分析。 一、引言 自建国以来，特别是改革开放以来，我国智能大棚行业持续高速发展，已经基本扭转了主要农产品长期短缺的情况，满足了城乡居民对农产品多样化的需要，提高了人民生活水平。自从引入智能大棚农业总产值中的比重已由1978年的15提高到目前的30左右，四川、吉林、北京、上海等省市已超过40。目前，智能大棚已成为我国农业和农村经济中最有活力的增长点和最主要的支柱产业，也成为农民经济收入的主要来源之一。近20年来，我国智能大棚程技工程实现了现代化的进程中，环境管理项技术一道，以其本身的技术进步，促进了农业科学技术的发展，使设施农业向规模化、工厂化的集约生产方向迈进，从而促进了农业产品的科技进步，加速了农业产品业的技、工、贸一体化的环境进程，也为农业产品的产业化创造了有利条件 。农业产品工业化作为我国农业发展的一个方向和趋势，也必然对农业本身特别是农环境方面提出了更高的。智能农业又包括舍内环境和舍外环境两个部分，对于舍外环境的研究开展得较早，而舍内环境的问要求题近年来才日益得到重视。一方面，舍内环境对于农业出生产性能的影响较大，据研究明，冬夏季舍内环境的不利导致农业产品生产性能下降达10 20 ，严重影响到农业产品的生产力 ；另一方面，随着国际农业组织、国际环保组织及美国、欧盟等相关国家和地区对农业产品要求的日益提高，以及我国加入WTO后，农业产品的出口日益受到相关国家和地区关于农业产品方面新的技术壁垒。作为企业社会责任的一种重要体现形式，在农业产品生产过程中对农业产品的关注程度，将直接影响到农业产品的出口及其持续发展。因此，对于舍内环境控制系统的研究就显得十分必要和紧迫。要更好地对家农业产品的卫生环境进行监测，需采取先进技术。近年来，随着技术的发展，自动控制技术朝着高性能、多功能、集成化、网络化方向发展。自动控制技术已在机械、电子、航空航天、农业工程等领域有了广泛的应用，而在农业生产环境监测方面的应用有待于进一步开发和应用。当然也随着计算机技术的不断发展，必然会让智能大棚成为业产品环境监测方面体现出它的优势。二、设计前言2.1设计目的意义 随着智能大棚农业规模的不断扩大，环境的好坏对农业产品健康的影响逐步地体现出来，只有创造一个空气新鲜，温、湿度适宜，干暖舒适的环境条件，才能让农业产品更好的生长，保持旺盛，发病率降低，获得较高的增长速度和转换率，创造较高的经济效益。因此，调控好室内空气、湿度和温度等环境，是农业产品管理的最根本问题 。2.2设计任务 利用STAR ES598PCI实验仪，通过A/D采集并存储大棚温度，根据大棚温度要求，通过D/A输出控制信号，控制风机的转速及风机的启动、停止，实现大棚温度及空气的自动调节。2.3设计要求（1）当 温度18，风机不转动，并且四个红灯闪烁。（2）当18 温度 20，启动风机低速转动。（3）当20 温度 25，启动风机中速转动。（4）当25 温度 30，启动风机高速转动。（5）当温度超过30，红色发光二极管全亮、喇叭连续发声报警。（6）用直流电机带动风机，计算机输出的数字量经D/A转换后变为高、中、低三种电压，控制直流风机的三种转速。三、总体设计 使用可编程并行接口8255对实验箱上的温度检测芯片DS18B20进行控制和数据传输，编写程序对数据进行读取并转换为相应的BCD码，判断从外界采集的温度并根据此温度与所在的不同区间的温度来调用的相应的子程序，并利用DA0832进行数模转换来控制风机的转动。利用8255PA端口控制LED灯的显示、PC端口（C1）进行蜂鸣器的控制，并提取温度转换为非压缩的BCD码，显示到八段数码管上。该设计主要分为以下几个主要功能模块：3.1温度数据采集模块本模块利用实验箱自带的数字温度计DS18B20测量温度，程序通过可编程并行接口8255的PC0口对DS18B20写读写命令，并将读到的温度数据从PC0口按位读取出来，存放在AX寄存器内。3.2 温度转换及显示模块本模块将数据采集模块得到的温度数值首先转换为BCD码，提取温度数据，转换为非压缩型BCD码。具体转换过程可参考附录II的核心代码的BCD转换部分。转换完后调用Display8在八段数码管上显示温度。3.3 LED显示控制模块根据此次实习的目的与要求，当温度超过30时，红色发光二极管闪烁。用8255的PA端口来控制红灯亮，中间再调用一个延时，可以从视觉上看出红灯闪烁。具体过程可参考附录中的程度代码。3.4蜂鸣器控制模块根据此次实习的目的与要求，当温度值大于30时，要控制蜂鸣器做出报警。本程序是利用8255PC端口（PC1）来控制蜂鸣器发出报警声音。3.5直流电机控制模块根据此次实习的目的与要求，当温度超过20小于25时，要控制风机低速转动。当温度超过25小于30时，要控制风机中速转动，当温度超过30时，要控制风机高速转动。设计中通过不同区间数据的比较，给低、中、高三种不同的转速赋予不同的电压值传送给DA0832，利用DA0832控制直流电机转动，由于输出高电平功率较小，导致无法自动驱动电机转动，所以在输出之后接试验箱的功放模块，放大功率后，输出高电平可自动驱动直流电机转动。四、详细设计4.1硬件设计4.1.1硬件电路连线表1 硬件连线E5:B、C-G5: B、CA3:CS1-B4:CSA3:CS2-B4:CSA3:CS5-E5:CSA3:A0-E5:A0A3:A1、A0-B4:A1、A0G1：TOUT-B4:PC0G6:发光二极管-B4:JP56B2:2M-G1:TCTRLE2:IN1-B3:OUTE2:OUT1-F1:CTRLB4:PC1-D1:CTRL4.1.2电路连接图4.2软件设计软件部分利用实验箱为运行平台，运用汇编指令编写。控制程序主要包括温度数据采集模块、温度转换及显示模块、LED显示控制模块、蜂鸣器控制模块、风机控制模块等。初始化程序包含：8255初始化程序、18B20初始化子程序。五、系统测试5.1系统调试按照硬件连线连接电路，为方便调试，将程序内的温度区间作了调整。将原来设计要求里的CS1;8255.PC.0-18B20.TOUT;A0-A0;A1-A1;18B2018B20.TOUT-8255.PC.7 CON_8255 EQU 0F003H PC_8255 EQU 0F002H PB_8255 EQU 0F001H PA_8255 EQU 0F000H DA0832 EQU 0D000H EXTRN DISPLAY8:NEAR.STACK 300.DATA VOLTAGE DB 0 BUFFER DB 8 DUP(0) ;温度临时存放区.CODE START: MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV ES,AX NOP CALL INIT8255 MAIN: CALL START_TEMPERATURE ;向DS18B20发送读温度指令 JB MAIN CALL DELAYTIME CALL RD_TEMPERATURE ;读出温度值,并转换为BCD码 CALLTEMPERATURE_CASE CALL DELAYTIME CALL DAC0832 CALL DIS_BCD ;提取温度数据，转换为非压缩型BCD码,并显示 JMP MAIN;判断温度控制电机速度 TEMPERATURE_CASE PROCNEAR PUSHAX;写1(8255.PC.1=1) MOVDX,PC_8255 ;蜂鸣器不响 MOVAL,03H OUTDX,AL MOV BX,AX CMPBX,0120H;18 JBCASE1 CMPBX,0140H;20 JBCASE2 CMPBX,0190H;25 JBCASE3 CMPBX,01E0H;30 JBCASE4 ;写0(8255.PC.1=0) MOVDX,PC_8255；超过30时，驱动蜂鸣器响 MOVAL,02H OUTDX,AL JMP CASE5 RETURN:POPAX RET CASE1: MOVVOLTAGE,0FH JMPRETURN CASE2: MOVVOLTAGE,0FH JMPRETURN CASE3: MOVVOLTAGE,20H ;2025间风机开始低速转动 JMPRETURN CASE4: MOVVOLTAGE,55H ;2530间风机中速转动 JMPRETURN case5: MOV DX,PA_8255 ;超过30时风机高速转动，此时红灯闪烁 MOV AL,0CCH OUT DX,AL CALL DELAYTIME MOV DX,PA_8255 MOV AL,00H OUT DX,AL MOVVOLTAGE,99H JMPRETURN TEMPERATURE_CASEENDP DAC0832 PROC NEAR PUSH AX MOV DX,DA0832 MOV AL,VOLTAGE OUT DX,AL POP AX RET DAC0832 ENDP;*;温度转换/显示;* DIS_BCD PROC NEAR MOV BX,AX LEA DI,BUFFER+7 STD MOV AL,10H ;10H表示不需要显示 STOSB STOSB STOSB STOSB TEST AH,08H JNZ DIS_BCD1 STOSB ;正数 JMP DIS_BCD2 DIS_BCD1: MOV AL,11H STOSB ;负数 NEG BX DIS_BCD2: ;将温度整数位转换为ASCI SHL BX,1 ;将温度的个位与十位合在BH中 SHL BX,1 SHL BX,1 SHL BX,1 MOV AX,10 XCHG AL,BH DIV BH CMP AL,0 JNZ DIS_BCD3 ;判断温度的十位是否为0进行相应处理 MOV AL,10H ;十位为0 XCHG AL,DI+1 STOSB JMP DIS_BCD4 DIS_BCD3: STOSB DIS_BCD4: MOV AL,AH OR AL,80H ;小数点 STOSB XOR AL,AL ;转换小数部分 TEST BL,10H JZ DIS_BCD5 MOV AL,6 DIS_BCD5: TEST BL,20H JZ DIS_BCD6 ADD AL,12H DAA DIS_BCD6: TEST BL,40H JZ DIS_BCD7 ADD AL,25H DAA DIS_BCD7: TEST BL,80H JZ DIS_BCD8 ADD AL,50H DAA DIS_BCD8: MOV CL,4 ROR AL,CL AND AL,0FH STOSB CLD LEA SI,BUFFER ;显示温度 CALL DISPLAY8 RET DIS_BCD ENDP;延时程序 DELAYTIME PROC NEAR XOR CX,CX LOOP $ LOOP $ LOOP $ RET DELAYTIME ENDP ;写 0 W_L PROC NEAR PUSH AX MOV DX,CON_8255 MOV AL,80H OUT DX,AL POP AX RET W_L ENDP;写 1 W_H PROC NEAR PUSH AX MOV DX,CON_8255 MOV AL,01H OUT DX,AL POP AX RET W_H ENDP;DS18B20复位初始化子程序 INIT_18B20 PROC NEAR CALL W_L ;主机发出501us复位低脉冲 MOV CX,136 LOOP $ MOV DX,CON_8255 MOV AX,89H OUT DX,AL ;PC输入状态 DEC DX MOV CX,15 INIT_18B20_1: IN AL,DX TEST AL,01H JZ INIT_18B20_2 LOOP INIT_18B20_1 STC ;置位标志位，表示DS18B20不存在 RET INIT_18B20_2: MOV CX,136 LOOP $ CLC ;复位标志位,表示DS18B20存在 RET INIT_18B20 ENDP;写操作 WRITE_18B20 PROC NEAR MOV CX,8 ;一共8位数据 WRI: CALL W_L ;0-PC0 ROR AL,1 JNB WRI1 CALL W_H WRI2: PUSH CX MOV CX,12 LOOP $ ;延时55us POP CX CALL W_H LOOP WRI RET WRI1: PUSH CX POP CX JMP WRI2 WRITE_18B20 ENDP;读操作 READ_18B20 PROC NEAR MOV CX,8 ;数据一共有8位 READ: MOV DX,CON_8255 MOV AL,80H OUT DX,AL ;0-PC0 MOV AL,89H OUT DX,AL ;输入状态 NOP NOP NOP MOV DX,PC_8255 IN AL,DX ROR AL,1 RCR B