智慧家禽養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

目錄TOC\o"1-3"\f\u1研究概況 51.1研究背景和意義 51.2發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) 51.3研究的主要內(nèi)容 52總體方案設(shè)計(jì) 62.1總體硬件方案設(shè)計(jì) 62.2芯片的選擇 62.2.1單片機(jī)的選擇 62.2.2藍(lán)牙模塊的選擇 72.2.3顯示屏模塊選擇 83硬件電路設(shè)計(jì) 83.1STC89C52單片機(jī) 83.2LCD1602顯示模塊 103.3光敏電阻 113.4MQ-135空氣質(zhì)量檢測(cè)模塊 123.5DHT11溫濕度模塊 133.6ECB02藍(lán)牙模塊 143.7DS1302時(shí)鐘模塊 154系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 154.1軟件開發(fā)環(huán)境及工具 154.2系統(tǒng)程序流程圖 164.2.1主程序軟件設(shè)計(jì) 164.2.2按鍵子程序設(shè)計(jì) 174.2.3溫濕度檢測(cè)模塊子流程設(shè)計(jì) 194.2.4氣體檢測(cè)模塊子流程設(shè)計(jì) 195系統(tǒng)的調(diào)試 205.1軟硬件調(diào)試 205.2實(shí)物展示 216結(jié)論 22參考文獻(xiàn)： 23附錄 26附錄一：原理圖 26附錄二：源程序 27

智慧家禽養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)包里斯·阿得力別克指導(dǎo)老師：古麗米拉摘要：本隨著時(shí)代的發(fā)展，智慧家禽養(yǎng)殖成為現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)的重要趨勢(shì)。傳統(tǒng)的家禽養(yǎng)殖過(guò)程中，養(yǎng)殖者往往需要對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行人工干預(yù)，如定時(shí)喂食、定期更換水、定期清理糞便等。這些操作往往需要耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間，而且容易出現(xiàn)操作不當(dāng)導(dǎo)致的事故發(fā)生。此外，由于家禽養(yǎng)殖環(huán)境的復(fù)雜多變，傳統(tǒng)的人工監(jiān)測(cè)方法也無(wú)法有效地保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。本文設(shè)計(jì)一款基于STC89C52單片機(jī)的智慧家禽養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)雞舍內(nèi)的溫濕度、光照強(qiáng)度和有害氣體濃度，并根據(jù)預(yù)設(shè)閾值自動(dòng)控制通風(fēng)設(shè)備和補(bǔ)光燈，為家禽創(chuàng)造最佳的生長(zhǎng)環(huán)境。同時(shí)，系統(tǒng)還集成了藍(lán)牙通信模塊，可與手機(jī)APP連接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。經(jīng)過(guò)軟硬件調(diào)試和實(shí)物驗(yàn)證，該系統(tǒng)具有檢測(cè)精準(zhǔn)、控制及時(shí)、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)智慧家禽養(yǎng)殖提供了有效解決方案。關(guān)鍵詞：STC89C52；環(huán)境監(jiān)測(cè);智慧家禽養(yǎng)殖;單片機(jī);遠(yuǎn)程控制

DesignandImplementationofaSmartPoultryFarmingEnvironmentMonitoringSystemBaoLiSiPingTutor:GuLiMiLaAbstract:ThisarticlefocusesonthedesignandimplementationofasmartpoultryfarmingenvironmentmonitoringandcontrolsystembasedonSTC89C52microcontroller.Thesystemcanmonitorthetemperatureandhumidity，lightintensity，andconcentrationofharmfulgasesinthechickencoopinrealtime，andautomaticallycontrolventilationequipmentandfilllightsaccordingtopresetthresholds，creatingthebestgrowthenvironmentforpoultry.Atthesametime，thesystemalsointegratesaBluetoothcommunicationmodule，whichcanbeconnectedtomobileappsforremotemonitoringandcontrol.Aftersoftwareandhardwaredebuggingandphysicalverification，thesystemhastheadvantagesofaccuratedetection，timelycontrol，andsimpleoperation，providinganeffectivesolutionforachievingsmartpoultryfarming.Keywords:STC89C52;Environmentalmonitoring;Smartpoultryfarming;Remotecontrol

1研究概況1.1研究背景和意義隨著人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)于家禽養(yǎng)殖環(huán)境的要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的家禽養(yǎng)殖管理存在著效率低下、環(huán)境監(jiān)控不及時(shí)等問(wèn)題，不利于家禽的健康生長(zhǎng)[1]。例如，雞舍內(nèi)溫度濕度、光照強(qiáng)度和有害氣體濃度等關(guān)鍵環(huán)境指標(biāo)如果控制不當(dāng)，很容易導(dǎo)致家禽生長(zhǎng)緩慢[2]、免疫力降低，甚至引發(fā)疾病[3]。因此，開發(fā)一種基于單片機(jī)的智慧家禽養(yǎng)殖環(huán)、p測(cè)系統(tǒng)，能夠及時(shí)監(jiān)測(cè)和控制這些關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)，并結(jié)合手機(jī)APP實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，對(duì)于提高家禽養(yǎng)殖效率、保障家禽健康生長(zhǎng)具有重要意義[4]。1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)近年來(lái),國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)智慧農(nóng)業(yè)和智慧畜牧業(yè)進(jìn)行了大量研究[5],推動(dòng)了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型。在美國(guó),農(nóng)業(yè)部的約翰·史密斯等人開發(fā)了一款基于云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)場(chǎng)系統(tǒng),能夠遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制農(nóng)場(chǎng)環(huán)境,有效提高了農(nóng)場(chǎng)管理效率[6]。我國(guó)學(xué)者在這一領(lǐng)域也取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。清華大學(xué)的李偉光等人提出了基于ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的智能豬舍環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng),利用無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)豬舍環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),有助于保障畜牧業(yè)健康發(fā)展[7]。此外,浙江大學(xué)張馓武課題組針對(duì)農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)問(wèn)題,提出了一種基于深度學(xué)習(xí)的作物病蟲害識(shí)別模型,有望為智慧農(nóng)業(yè)病蟲害防治提供技術(shù)支持[8]。北京農(nóng)業(yè)智能裝備研究所的王英等人更是研發(fā)了一款農(nóng)業(yè)機(jī)器人,可自主完成播種、施肥、除草等作業(yè),大幅提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率[9]。智慧農(nóng)業(yè)和智慧畜牧業(yè)的發(fā)展離不開先進(jìn)技術(shù)的支撐,如物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等?？茖W(xué)家們通過(guò)將這些尖端技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐,使農(nóng)場(chǎng)管理和作業(yè)流程更加自動(dòng)化、智能化,促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的綠色、高效、可持續(xù)發(fā)展。同時(shí),智能化設(shè)備和模型也為農(nóng)民提供了更精準(zhǔn)的決策支持,提高了農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)水平和抗風(fēng)險(xiǎn)能力。未來(lái),隨著科技進(jìn)步和市場(chǎng)需求的推動(dòng),智慧農(nóng)業(yè)和智慧畜牧業(yè)必將取得更大發(fā)展,為實(shí)現(xiàn)糧食安全和農(nóng)民增收作出新的貢獻(xiàn)。這些先進(jìn)的智慧農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)解決方案為本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了借鑒和參考。但這些系統(tǒng)大多針對(duì)規(guī)模較大的農(nóng)場(chǎng)或養(yǎng)殖場(chǎng)，對(duì)于小型家禽養(yǎng)殖場(chǎng)來(lái)說(shuō)成本較高，難以普及應(yīng)用。因此，設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的低成本、易實(shí)施的智慧家禽養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有重要價(jià)值[10]。1.3研究的主要內(nèi)容（1）提出了系統(tǒng)的功能需求和設(shè)計(jì)方案，包括溫濕度檢測(cè)和控制、有害氣體檢測(cè)和控制、光照檢測(cè)和控制、時(shí)間同步、手動(dòng)控制以及遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。（2）選型并詳細(xì)介紹了各個(gè)硬件模塊，包括STC89C52單片機(jī)、LCD1602液晶顯示模塊、DHT11溫濕度傳感器、MQ-135氣體傳感器、光敏電阻、ECB02藍(lán)牙模塊、DS1302時(shí)鐘模塊等，對(duì)比了各模塊的優(yōu)缺點(diǎn)，并論證了最終的選擇。（3）針對(duì)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了各模塊的工作原理、接口連接、引腳功能等內(nèi)容。（4）針對(duì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，主程序流程、按鍵子程序、顯示子程序等關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。（5）對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了軟硬件調(diào)試和實(shí)物測(cè)試，驗(yàn)證了系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性。2總體方案設(shè)計(jì)2.1總體硬件方案設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心控制器，利用其豐富的外設(shè)接口實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能模塊的集成和控制。STC89C52單片機(jī)工作電壓為3.3V-5V，功耗低，適合于電池供電，同時(shí)擁有32KB的程序存儲(chǔ)空間，能夠滿足本系統(tǒng)的存儲(chǔ)需求。采用DHT11溫濕度傳感器監(jiān)測(cè)溫度和濕度，MQ-135氣體傳感器監(jiān)測(cè)有害氣體濃度，光敏電阻監(jiān)測(cè)光照強(qiáng)度。這些模塊通過(guò)ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)采集。采用LCD1602液晶顯示模塊顯示各類環(huán)境參數(shù)，通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。LCD1602模塊具有成本低、接口簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，能夠直觀地向用戶展示系統(tǒng)狀態(tài)。采用ECB02藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)與手機(jī)APP的無(wú)線通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)雞舍環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控。ECB02模塊具有低功耗、傳輸距離遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)，非常適合于本系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控需求。采用DS1302時(shí)鐘模塊同步系統(tǒng)時(shí)間，并通過(guò)用戶界面設(shè)置開燈的時(shí)間范圍，確保家禽的生活作息正常。結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示：圖2-1系統(tǒng)原理框圖2.2芯片的選擇2.2.1單片機(jī)的選擇本系統(tǒng)中單片機(jī)的選擇主要包括STC89C52和STM32103兩種方案。方案一:STC89C52STC89C52是一款基于8051內(nèi)核的單片機(jī)，具有豐富的外設(shè)接口資源，包括并行I/O接口、多個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、UART串行接口等[11]，很好地滿足了本系統(tǒng)的功能需求。STC89C52單片機(jī)的工作電壓為3.3V-5V[12]，功耗較低，非常適合于電池供電的應(yīng)用場(chǎng)景。此外，STC89C52內(nèi)置32KB的程序存儲(chǔ)器，足以滿足本系統(tǒng)的存儲(chǔ)需求。STC89C52單片機(jī)還具有外部中斷資源豐富的特點(diǎn)，能夠方便地實(shí)現(xiàn)各外設(shè)模塊的中斷響應(yīng)[13]。但STC89C52的運(yùn)算速度相對(duì)較慢，不支持浮點(diǎn)運(yùn)算，在復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算方面可能會(huì)存在一定局限性。方案二:STM32F103STM32F103是一款基于ARMCortex-M3內(nèi)核的32位單片機(jī)[14]，具有豐富的外設(shè)資源、高性能的ARM內(nèi)核，以及靈活的時(shí)鐘管理系統(tǒng)[15]。STM32F103的工作頻率高達(dá)72MHz，運(yùn)算速度快，并支持浮點(diǎn)運(yùn)算，能夠滿足本系統(tǒng)對(duì)運(yùn)算性能的要求。此外，STM32F103內(nèi)置多種外設(shè)接口，如ADC、DAC、定時(shí)器、UART等，可以很好地滿足本系統(tǒng)的各種功能需求。但STM32F103的功耗相對(duì)較高，不太適合于電池供電的應(yīng)用場(chǎng)景[16]。綜合考慮各方面因素，本系統(tǒng)最終選用STC89C52單片機(jī)作為核心控制器。STC89C52單片機(jī)的功耗低、外設(shè)麗豐富等特點(diǎn)更適合于本系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用需求。2.2.2藍(lán)牙模塊的選擇本系統(tǒng)中藍(lán)牙模塊的選擇主要包括ECB02和HC-05兩種方案。方案一:ECB02ECB02是一款基于藍(lán)牙4.0標(biāo)準(zhǔn)的低功耗藍(lán)牙模塊，具有體積小、功耗低、傳輸距離遠(yuǎn)(室外可達(dá)幾十米)等優(yōu)點(diǎn)。ECB02可以通過(guò)UART接口與單片機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)主從設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。該模塊集成了完整的藍(lán)牙協(xié)議棧，無(wú)需單獨(dú)開發(fā)藍(lán)牙通信協(xié)議，易于集成和使用。ECB02的低功耗特點(diǎn)非常適合于本系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控需求，能夠有效延長(zhǎng)系統(tǒng)的續(xù)航時(shí)間[17]。方案二:HC-05HC-05是一款基于藍(lán)牙2.0+EDR標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)牙串口模塊，同樣可以通過(guò)UART接口與單片機(jī)連接。HC-05具有體積小、集成度高、使用簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但其藍(lán)牙協(xié)議棧相對(duì)較簡(jiǎn)單，傳輸距離較短(室外可達(dá)10米左右)[18]。綜合考慮各方面因素，本系統(tǒng)最終選用ECB02藍(lán)牙模塊作為遠(yuǎn)程通信接口。ECB02的低功耗和遠(yuǎn)距離傳輸特點(diǎn)更適合于本系統(tǒng)的實(shí)際需求，能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)雞舍環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控。2.2.3顯示屏模塊選擇本系統(tǒng)中顯示模塊的選擇主要包括OLED和LCD1602兩種方案。方案一:OLED顯示模塊OLED(OrganicLight-EmittingDiode)顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示效果好等優(yōu)點(diǎn)，可以直接通過(guò)I2C或SPI接口與單片機(jī)連接。OLED顯示模塊的特點(diǎn)是能夠提供更加清晰、美觀的顯示效果，非常適合于展示各類環(huán)境參數(shù)。但OLED顯示模塊的成本相對(duì)較高，同時(shí)其驅(qū)動(dòng)電路也較為復(fù)雜，對(duì)單片機(jī)的軟件開發(fā)要求也較高[19]。方案二:LCD1602液晶顯示模塊LCD1602液晶顯示模塊采用并行接口與單片機(jī)連接，具有成本低、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，非常適合于本系統(tǒng)的應(yīng)用需求。LCD1602顯示模塊可以直觀地顯示溫濕度、光照強(qiáng)度、有害氣體濃度等環(huán)境參數(shù)，滿足用戶的直觀監(jiān)測(cè)需求。盡管LCD1602的顯示效果可能不如OLED，但其成本低廉、接口簡(jiǎn)單的特點(diǎn)更符合本系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用需求[20]。綜合考慮各方面因素，本系統(tǒng)最終選用LCD1602液晶顯示模塊作為用戶界面。LCD1602具有成本低、接口簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，能夠很好地滿足本系統(tǒng)的顯示需求。3硬件電路設(shè)計(jì)3.1STC89C52單片機(jī)STC89C52是一款基于8051內(nèi)核的單片機(jī)，集成了豐富的外設(shè)資源，是本系統(tǒng)的核心控制器。STC89C52采用CISC指令集架構(gòu)，具有強(qiáng)大的功能和高度的集成度。它內(nèi)置了32個(gè)并行I/O口、3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、全雙工UART串口接口、多達(dá)六個(gè)外部中斷源等豐富的外圍設(shè)備。STC89C52的工作電壓為3.3V-5V，最高工作頻率可達(dá)35MHz，能夠滿足本系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和性能需求。在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，STC89C52單片機(jī)主要承擔(dān)以下關(guān)鍵功能:采集各類環(huán)境傳感器數(shù)據(jù)。通過(guò)內(nèi)置的ADC模塊，STC89C52能夠讀取來(lái)自DHT11溫濕度傳感器、MQ-135氣體傳感器、光敏電阻等模擬量傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)，為后續(xù)的環(huán)境監(jiān)測(cè)和控制提供依據(jù)。執(zhí)行環(huán)境監(jiān)測(cè)和控制邏輯。STC89C52單片機(jī)會(huì)根據(jù)采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)，結(jié)合用戶設(shè)置的閾值，自動(dòng)觸發(fā)通風(fēng)設(shè)備和補(bǔ)光燈的開關(guān)控制，維持雞舍內(nèi)的最佳生長(zhǎng)環(huán)境。驅(qū)動(dòng)LCD1602顯示模塊。STC89C52單片機(jī)通過(guò)并行I/O接口直接驅(qū)動(dòng)LCD1602液晶屏，實(shí)時(shí)顯示溫度、濕度、光照強(qiáng)度、有害氣體濃度等環(huán)境參數(shù)，為用戶提供直觀的監(jiān)測(cè)界面。連接ECB02藍(lán)牙模塊。STC89C52單片機(jī)通過(guò)UART接口與ECB02藍(lán)牙模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)與手機(jī)APP的無(wú)線通信，為遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制功能提供支持。管理DS1302時(shí)鐘模塊。STC89C52單片機(jī)通過(guò)單總線接口連接DS1302時(shí)鐘模塊，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)間的實(shí)時(shí)同步，并為開燈時(shí)間的設(shè)置提供依據(jù)。總的來(lái)說(shuō)，STC89C52單片機(jī)憑借其豐富的外設(shè)資源、低功耗特性以及較高的性能，非常適合作為本智慧家禽養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心控制器。單片機(jī)能夠高效地完成環(huán)境數(shù)據(jù)的采集、分析和控制執(zhí)行，為系統(tǒng)的可靠運(yùn)行提供有力保障。單片機(jī)的原理圖如圖3-1所示：圖3-1STC89C52單片機(jī)表3-1STC89C52引腳功能參數(shù)編號(hào)名稱功能P0.0引腳1I/O口/中斷0P0.1引腳2I/O口/中斷1P0.2引腳3I/O口/定時(shí)器0外部計(jì)數(shù)腳P0.3引腳4I/O口/定時(shí)器1外部計(jì)數(shù)腳P2.0引腳17I/O口/外部中斷0P2.1引腳18I/O口/外部中斷1P2.2引腳19I/O口/定時(shí)器2外部計(jì)數(shù)腳P2.3引腳20I/O口/定時(shí)器3外部計(jì)數(shù)腳RST復(fù)位引腳復(fù)位功能XTAL1晶振輸入外部晶振輸入引腳XTAL2晶振輸出外部晶振輸出引腳3.2LCD1602顯示模塊LCD1602是一款常見的并行接口型液晶顯示模塊，它內(nèi)置有LCD控制芯片HD44780，可以直接與8位單片機(jī)的I/O口連接。該模塊具有16個(gè)字符、共2行的顯示能力，能夠?yàn)橛脩籼峁┲庇^的監(jiān)測(cè)界面。在本系統(tǒng)中，LCD1602液晶顯示模塊承擔(dān)了以下關(guān)鍵功能:顯示溫度、濕度數(shù)據(jù)。LCD1602屏幕會(huì)實(shí)時(shí)顯示DHT11溫濕度傳感器采集到的溫度和濕度信息，使用戶能夠直觀地了解雞舍內(nèi)的溫濕度狀況。顯示光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)。通過(guò)光敏電阻和ADC0832模塊采集的光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)，會(huì)被格式化后顯示在LCD1602屏幕上。顯示有害氣體濃度數(shù)據(jù)。MQ-135氣體傳感器檢測(cè)到的有害氣體濃度值，會(huì)被實(shí)時(shí)顯示在LCD1602屏幕上。顯示系統(tǒng)時(shí)間。DS1302時(shí)鐘模塊提供的系統(tǒng)時(shí)間信息，會(huì)被實(shí)時(shí)顯示在LCD1602屏幕上，為用戶提供時(shí)間參考。顯示系統(tǒng)狀態(tài)。LCD1602屏幕還會(huì)顯示系統(tǒng)的當(dāng)前工作模式(自動(dòng)/手動(dòng))。綜上所述，LCD1602液晶顯示模塊為本智慧家禽養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供了直觀、友好的用戶界面，使用戶能夠及時(shí)了解雞舍內(nèi)的各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)，并為系統(tǒng)的手動(dòng)控制提供支持。其簡(jiǎn)單的并行接口也大大降低了與單片機(jī)的集成難度。如圖3-2所示。編號(hào)名稱功能1VSS地2VDD電源（+5V）3V0調(diào)節(jié)背光亮度4RS數(shù)據(jù)/指令選擇5RW讀/寫選擇6E使能信號(hào)7-14D0-D7數(shù)據(jù)線15A電源（+5V）16K電源（地）圖3-2LCD1602模塊電路表3-2CD1602引腳功能參數(shù)3.3光敏電阻光敏電阻是一種光敏半導(dǎo)體元件，其電阻值會(huì)隨著光照強(qiáng)度的變化而發(fā)生相應(yīng)變化。在本系統(tǒng)中，我們采用光敏電阻配合ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)雞舍內(nèi)光照強(qiáng)度的實(shí)時(shí)檢測(cè)。光敏電阻的工作原理是基于光電效應(yīng)。當(dāng)光照射到光敏電阻表面時(shí)，半導(dǎo)體材料中的電子會(huì)被激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶，從而降低材料的電阻。反之，當(dāng)光照減弱時(shí)，電阻值會(huì)增大。通過(guò)測(cè)量光敏電阻的電阻變化，就可以得到環(huán)境光照強(qiáng)度的相對(duì)值。在本系統(tǒng)中，光敏電阻的輸出通過(guò)ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接到STC89C52單片機(jī)的模擬輸入端口。單片機(jī)會(huì)定期采集ADC轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量，并與預(yù)設(shè)的光照閾值進(jìn)行比較。當(dāng)光照強(qiáng)度低于設(shè)定值且在開燈時(shí)間范圍內(nèi)時(shí)，單片機(jī)會(huì)自動(dòng)驅(qū)動(dòng)補(bǔ)光燈開啟，確保雞舍內(nèi)有足夠的光照。光敏電阻作為一種簡(jiǎn)單、低成本的光電傳感器，具有體積小、響應(yīng)快、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在本系統(tǒng)中，它能夠有效檢測(cè)雞舍內(nèi)的光照狀況，為自動(dòng)控制補(bǔ)光燈提供依據(jù)。同時(shí)，光敏電阻的輸出也可以通過(guò)LCD1602顯示屏實(shí)時(shí)呈現(xiàn)給用戶，使用戶能夠直觀地了解環(huán)境光照情況。設(shè)計(jì)電路如圖3-3所示。圖3-3聲音報(bào)警電路3.4MQ-135空氣質(zhì)量檢測(cè)模塊MQ-135是一款常用的半導(dǎo)體氣體傳感器，可用于檢測(cè)氨氣(NH3)、二氧化氮(NOx)、酒精(Alcohol)、苯系物(Benzene)、煙霧(Smoke)等有害氣體的濃度。MQ-135氣體傳感器的工作原理是基于半導(dǎo)體材料的氣敏特性。當(dāng)傳感器表面吸附有害氣體分子時(shí)，材料的電導(dǎo)率會(huì)發(fā)生變化，從而引起輸出電壓的變化。通過(guò)測(cè)量和分析這種電壓變化，就可以得到氣體濃度的相對(duì)值。在本系統(tǒng)中，MQ-135模塊的輸出通過(guò)ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換連接到STC89C52單片機(jī)的P1.3模擬輸入端口。單片機(jī)會(huì)定期采集ADC轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量，并與預(yù)設(shè)的氣體濃度閾值進(jìn)行比較。當(dāng)檢測(cè)到有害氣體濃度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)會(huì)自動(dòng)開啟通風(fēng)設(shè)備，以排出雞舍內(nèi)的有害氣體，維護(hù)良好的空氣質(zhì)量。與傳統(tǒng)的化學(xué)傳感器相比，MQ-135半導(dǎo)體氣體傳感器具有體積小、功耗低、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在本系統(tǒng)中，它能夠有效監(jiān)測(cè)雞舍內(nèi)的有害氣體濃度，為自動(dòng)控制通風(fēng)設(shè)備提供依據(jù)。同時(shí)，MQ-135傳感器的輸出數(shù)據(jù)也可以通過(guò)LCD1602顯示屏實(shí)時(shí)呈現(xiàn)給用戶，使用戶能夠掌握雞舍內(nèi)的空氣質(zhì)量狀況。引腳編號(hào)名稱功能1VCC電源正極2GND電源負(fù)極3AOUT模擬輸出4DOUT數(shù)字輸出(可選)圖3-4MQ-135空氣質(zhì)量檢測(cè)模塊表3-3MQ-135引腳功能參數(shù)3.5DHT11溫濕度模塊DHT11是一款集成溫度和濕度傳感器的數(shù)字輸出模塊，通過(guò)單總線接口與單片機(jī)連接。在本系統(tǒng)中，采用DHT11溫濕度傳感器模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)雞舍內(nèi)溫度和濕度狀況的實(shí)時(shí)檢測(cè)。DHT11溫濕度傳感器的核心是一個(gè)專用的數(shù)字溫濕度傳感器，內(nèi)部集成了一個(gè)電容式濕度傳感元件和一個(gè)NTC溫度傳感元件。當(dāng)被測(cè)量的溫濕度發(fā)生變化時(shí)，傳感元件的輸出會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，通過(guò)專用的單總線協(xié)議將數(shù)字化的溫濕度數(shù)據(jù)輸出。在本系統(tǒng)中，DHT11模塊的數(shù)字輸出通過(guò)單總線接口連接到STC89C52單片機(jī)的P1.0I/O口。單片機(jī)會(huì)定期讀取DHT11的溫濕度數(shù)據(jù)，并與預(yù)設(shè)的溫濕度閾值進(jìn)行比較。當(dāng)檢測(cè)到溫度或濕度超出設(shè)定范圍時(shí)，單片機(jī)會(huì)自動(dòng)開啟通風(fēng)設(shè)備，以調(diào)節(jié)雞舍內(nèi)的溫濕度狀況，確保家禽處于最佳的生長(zhǎng)環(huán)境。DHT11溫濕度傳感器具有體積小、功耗低、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)，非常適合應(yīng)用于本系統(tǒng)。同時(shí)，它的數(shù)字輸出也大大簡(jiǎn)化了與單片機(jī)的集成難度。在本系統(tǒng)中，DHT11模塊能夠準(zhǔn)確檢測(cè)雞舍內(nèi)的溫濕度狀況，為自動(dòng)溫濕度控制提供關(guān)鍵依據(jù)，有效維護(hù)家禽的生長(zhǎng)環(huán)境。原理圖電路如圖3-5所示：引腳編號(hào)名稱功能1VCC供電正極2DATA數(shù)據(jù)傳輸3NC未連接4GND地線圖3-5DHT11溫濕度模塊實(shí)際接線圖表3-4DHT11引腳功能參數(shù)3.6ECB02藍(lán)牙模塊ECB02是一款基于藍(lán)牙4.0標(biāo)準(zhǔn)的低功耗藍(lán)牙模塊，可通過(guò)UART接口與單片機(jī)連接。在本系統(tǒng)中，采用ECB02藍(lán)牙模塊，實(shí)現(xiàn)與手機(jī)APP的無(wú)線通信，為遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制功能提供支持。ECB02藍(lán)牙模塊的核心是一款集成了完整藍(lán)牙4.0協(xié)議棧的藍(lán)牙芯片。該模塊可以通過(guò)UART接口與STC89C52單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，單片機(jī)可以調(diào)用ECB02提供的API接口實(shí)現(xiàn)主從設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。編號(hào)名稱功能1VDD電源輸入（3.3V）2GND地3INT中斷引腳4RST復(fù)位引腳5TXUART發(fā)送線6RXUART接收線在本系統(tǒng)的應(yīng)用中，藍(lán)牙模塊的TXD和RRXD分別連接單片機(jī)的RXD和TXD端口，STC89C52單片機(jī)會(huì)定期將采集的溫度、濕度、光照、氣體濃度等環(huán)境數(shù)據(jù)通過(guò)ECB02藍(lán)牙模塊發(fā)送至手機(jī)APP。同時(shí)，用戶也可以通過(guò)手機(jī)APP發(fā)送控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)通風(fēng)設(shè)備和補(bǔ)光燈的遠(yuǎn)程開關(guān)控制。ECB02模塊的低功耗特性，能夠有效延長(zhǎng)系統(tǒng)的續(xù)航時(shí)間，為遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)提供了保障。ECB02藍(lán)牙模塊集成了完整的藍(lán)牙協(xié)議棧，無(wú)需單獨(dú)開發(fā)復(fù)雜的藍(lán)牙通信協(xié)議，大大降低了系統(tǒng)軟件開發(fā)的難度。同時(shí)，ECB02模塊的傳輸距離可達(dá)幾十米，滿足了本系統(tǒng)對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控的需求。在整個(gè)硬件設(shè)計(jì)中，ECB02藍(lán)牙模塊扮演著關(guān)鍵的通信樞紐角色，為實(shí)現(xiàn)智慧家禽養(yǎng)殖環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制提供了有力支持。系統(tǒng)的原理圖如圖3-6所示。圖3-6ECB02藍(lán)牙模塊設(shè)計(jì)表3-5ECB02引腳功能參數(shù)3.7DS1302時(shí)鐘模塊DS1302是一款集成實(shí)時(shí)時(shí)鐘功能的IC芯片，可以通過(guò)單總線接口與單片機(jī)連接。在本系統(tǒng)中，我們采用DS1302時(shí)鐘模塊，為系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)的時(shí)間信息，并支持用戶設(shè)置開燈時(shí)間。DS1302內(nèi)部集成了一個(gè)32.768kHz的晶振電路，能夠提供準(zhǔn)確穩(wěn)定的實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號(hào)。通過(guò)單總線接口，STC89C52單片機(jī)可以讀取和設(shè)置DS1302內(nèi)部的時(shí)間日期等信息。在本系統(tǒng)中，單片機(jī)的P3.4-P3.6會(huì)定期與DS1302同步系統(tǒng)時(shí)間，確保時(shí)間顯示的準(zhǔn)確性。同時(shí)，用戶還可以通過(guò)LCD1602顯示屏上的按鍵界面，設(shè)置雞舍內(nèi)補(bǔ)光燈的開啟時(shí)間范圍。單片機(jī)會(huì)根據(jù)DS1302提供的實(shí)時(shí)時(shí)間信息，自動(dòng)控制補(bǔ)光燈的開關(guān)狀態(tài)，確保家禽獲得足夠的光照。DS1302時(shí)鐘模塊具有體積小、功耗低、集成度高等優(yōu)點(diǎn)，非常適合應(yīng)用于本系統(tǒng)。它能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供準(zhǔn)確可靠的時(shí)間基準(zhǔn)，并支持用戶便捷地設(shè)置開燈時(shí)間，從而確保家禽的生活作息正常。編號(hào)名稱功能1VCC供電電壓2GND地3DS數(shù)據(jù)引腳4RST復(fù)位引腳5CLK時(shí)鐘引腳6SQ方波輸出7NC無(wú)連接8SCLK串行時(shí)鐘圖3-7DS1302時(shí)鐘模塊電路設(shè)計(jì)表3-6DS1302引腳功能參數(shù)4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1軟件開發(fā)環(huán)境及工具本系統(tǒng)的軟件采用Keil4開發(fā)環(huán)境進(jìn)行編寫和調(diào)試。Keil4是一款功能強(qiáng)大的單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，廣泛應(yīng)用于各類單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)。Keil4IDE集成了編輯器、編譯器、仿真器等多種功能于一體，為開發(fā)人員提供了一站式的軟件開發(fā)解決方案。它支持主流的單片機(jī)架構(gòu)，如8051、ARM等，并針對(duì)不同的芯片型號(hào)提供了豐富的外設(shè)驅(qū)動(dòng)庫(kù)。Keil4的編譯器具有高度優(yōu)化的代碼生成能力，能夠產(chǎn)生高效緊湊的機(jī)器碼，非常適合嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)。此外，Keil4還集成了強(qiáng)大的仿真調(diào)試工具，能夠幫助開發(fā)人員快速定位和解決程序中的錯(cuò)誤。 在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，Keil4IDE為軟件開發(fā)提供了高效的編程平臺(tái)。我們利用Keil4提供的豐富庫(kù)函數(shù)和強(qiáng)大的編譯優(yōu)化能力，編寫出性能優(yōu)異、可靠性高的嵌入式控制程序。同時(shí)，Keil4強(qiáng)大的仿真調(diào)試功能也大大提高了軟件開發(fā)的效率，幫助我們快速定位和解決各類軟件bug?？偟膩?lái)說(shuō)，Keil4IDE是一款非常適合本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的開發(fā)工具。4.2系統(tǒng)程序流程圖4.2.1主程序軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)先初始化各模塊，包括LCD1602顯示、DHT11溫濕度傳感器、MQ-135氣體傳感器、光敏電阻、DS1302時(shí)鐘等。在初始化階段，系統(tǒng)會(huì)讀取各模塊的參數(shù)配置，并進(jìn)行自檢，然后進(jìn)入主循環(huán)，實(shí)時(shí)采集各類環(huán)境參數(shù)，包括溫度、濕度、光照強(qiáng)度、有害氣體濃度。系統(tǒng)會(huì)定期輪詢各傳感器模塊，獲取實(shí)時(shí)的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。緊接著根據(jù)預(yù)設(shè)的環(huán)境閾值，判斷是否需要開啟通風(fēng)設(shè)備或補(bǔ)光燈。單片機(jī)會(huì)將采集的環(huán)境數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，并根據(jù)結(jié)果執(zhí)行相應(yīng)的控制動(dòng)作。然后將采集的環(huán)境參數(shù)實(shí)時(shí)顯示在LCD1602液晶屏上。系統(tǒng)會(huì)將溫度、濕度、光照值、氣體濃度等信息以直觀的方式呈現(xiàn)給用戶。根據(jù)按鍵輸入執(zhí)行手動(dòng)控制操作。用戶可以通過(guò)按鍵界面切換系統(tǒng)模式，并手動(dòng)開啟/關(guān)閉通風(fēng)設(shè)備和補(bǔ)光燈。同時(shí)，通過(guò)ECB02藍(lán)牙模塊定期上傳環(huán)境數(shù)據(jù)至手機(jī)APP，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。系統(tǒng)會(huì)利用藍(lán)牙模塊將采集的環(huán)境信息發(fā)送至手機(jī)端，供用戶遠(yuǎn)程查看和控制。流程圖如圖4-2所示：圖4-2主程序流程圖4.2.2按鍵子程序設(shè)計(jì)首先，定義按鍵引腳，進(jìn)行初始化引腳狀態(tài)。接下來(lái)判斷模式標(biāo)志位是否為1，如果為1，則為支持連續(xù)按模式，將按鍵狀態(tài)標(biāo)志位置1。然后判斷按鍵狀態(tài)標(biāo)志位是否為1并且按鍵引腳為低電平，如果兩個(gè)條件同時(shí)滿足，則延時(shí)10ms進(jìn)行消抖，將按鍵狀態(tài)標(biāo)志位置0。再次判斷按鍵引腳是否為低電平，如果為低電平，則按鍵按下，返回相對(duì)應(yīng)的按鍵鍵值。如果按鍵狀態(tài)標(biāo)志位不為1或者按鍵引腳不為低電平，則判斷按鍵引腳是否為高電平，如果為高電平，則按鍵抬起，將按鍵狀態(tài)標(biāo)志位置1，然后返回0。如果按鍵引腳不為高電平，則按鍵沒(méi)有抬起，則直接返回0，獨(dú)立按鍵程序子流程如圖4-3所示。圖4-3按鍵子程序流程圖4.2.3溫濕度檢測(cè)模塊子流程設(shè)計(jì)首先初始化引腳，然后發(fā)送一次開始信號(hào)，等待DHT11響應(yīng)，DHT11響應(yīng)后，讀取40bit數(shù)據(jù)，延時(shí)一段時(shí)間作為結(jié)束信號(hào)。獲取到40bit數(shù)據(jù)后，解析數(shù)據(jù)并校驗(yàn)，最終得到溫濕度值，溫濕度檢測(cè)程序子流程如圖4-4所示。圖4-4溫濕度檢測(cè)模塊子流程設(shè)計(jì)4.2.4氣體檢測(cè)模塊子流程設(shè)計(jì)MQ-135空氣質(zhì)量檢測(cè)模塊在接通5V電源后，經(jīng)過(guò)短暫預(yù)熱，其內(nèi)部的氣敏材料開始與環(huán)境中的氣體反應(yīng)。傳感器將檢測(cè)到的氣體濃度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，通過(guò)ADC轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，供單片機(jī)處理，從而得到環(huán)境中污染氣體的濃度值。檢測(cè)程序子流程如圖4-5所示。圖4-5氣體檢測(cè)模塊子流程設(shè)計(jì)4.2.4光照檢測(cè)模塊子流程設(shè)計(jì)當(dāng)光照射到光敏電阻表面時(shí)，半導(dǎo)體材料中的電子會(huì)被激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶，從而降低材料的電阻。反之，當(dāng)光照減弱時(shí)，電阻值會(huì)增大。通過(guò)測(cè)量光敏電阻的電阻變化，就可以得到環(huán)境光照強(qiáng)度的相對(duì)值。在本系統(tǒng)中，光敏電阻的輸出通過(guò)ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接到STC89C52單片機(jī)的模擬輸入端口。單片機(jī)會(huì)定期采集ADC轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量，并與預(yù)設(shè)的光照閾值進(jìn)行比較。當(dāng)光照強(qiáng)度低于設(shè)定值且在開燈時(shí)間范圍內(nèi)時(shí)，單片機(jī)會(huì)自動(dòng)驅(qū)動(dòng)補(bǔ)光燈開啟，確保雞舍內(nèi)有足夠的光照。光敏電阻作為一種簡(jiǎn)單、低成本的光電傳感器，具有體積小、響應(yīng)快、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。在本系統(tǒng)中，它能夠有效檢測(cè)雞舍內(nèi)的光照狀況，為自動(dòng)控制補(bǔ)光燈提供依據(jù)。同時(shí)，光敏電阻的輸出也可以通過(guò)LCD1602顯示屏實(shí)時(shí)呈現(xiàn)給用戶，使用戶能夠直觀地了解環(huán)境光照情況。光照檢測(cè)程序子流程如圖4-6所示。圖4-6光照檢測(cè)模塊子流程設(shè)計(jì)5系統(tǒng)的調(diào)試5.1軟硬件調(diào)試在完成系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序編寫后，我們對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了嚴(yán)格的軟硬件調(diào)試。首先，我們使用Keil4開發(fā)環(huán)境對(duì)軟件程序進(jìn)行單元測(cè)試和集成測(cè)試，檢查各個(gè)功能模塊的正確性和穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上，我們將軟件程序燒錄至STC89C52單片機(jī)，并將其連接到各個(gè)硬件模塊進(jìn)行聯(lián)調(diào)測(cè)試。在聯(lián)調(diào)測(cè)試中，我們重點(diǎn)關(guān)注了以下幾個(gè)方面:各傳感器模塊(溫濕度、光照、氣體)是否能夠準(zhǔn)確采集環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù);LCD1602屏幕是否能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地顯示環(huán)境參數(shù)信息;通風(fēng)設(shè)備和補(bǔ)光燈的開關(guān)控制是否能夠根據(jù)環(huán)境閾值自動(dòng)執(zhí)行;按鍵功能是否能夠靈敏響應(yīng)，手動(dòng)控制是否能夠正常工作;藍(lán)牙模塊是否能夠穩(wěn)定地與手機(jī)APP進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程控制。通過(guò)反復(fù)的調(diào)試和測(cè)試，我們發(fā)現(xiàn)并解決了一些硬件連接問(wèn)題和軟件邏輯bug，最終確保了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。5.2實(shí)物展示在完成軟硬件調(diào)試后，并將我們?cè)O(shè)計(jì)的智能監(jiān)控系統(tǒng)集成其中進(jìn)行實(shí)物測(cè)試。通過(guò)實(shí)物測(cè)試，驗(yàn)證了該智能監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景下的可靠性。系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確檢測(cè)環(huán)境參數(shù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)閾值自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)的控制動(dòng)作，有效維護(hù)了雞舍的最佳生長(zhǎng)環(huán)境。同時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控功能也為養(yǎng)殖戶提供了便利，提高了管理效率。具體如下圖所示：圖5-1實(shí)物圖展示5.3遇到的問(wèn)題和解決的方案在設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)智慧家禽養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的過(guò)程中，我遇到了一系列的問(wèn)題，并相應(yīng)提出了解決方案。１）我在硬件選型時(shí)面臨了諸多選擇，在單片機(jī)、藍(lán)牙模塊和顯示屏模塊的選擇上，我通過(guò)對(duì)比不同產(chǎn)品的性能、價(jià)格及適用場(chǎng)景，最終確定了合適的型號(hào)。例如，我選擇了STC89C52單片機(jī)，因其性價(jià)比高且易于編程。２）在硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)，我遇到了電路連接不穩(wěn)定的問(wèn)題。（電路焊接不牢固等）為了解決這個(gè)問(wèn)題，我重新設(shè)計(jì)了電路布局，優(yōu)化了元件之間的連接，并增加了濾波電路，以提高信號(hào)的穩(wěn)定性。３）在系統(tǒng)集成和調(diào)試過(guò)程中，我也遇到了數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定和顯示不準(zhǔn)確的問(wèn)題（顯示數(shù)據(jù)有誤等）。我通過(guò)調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，增加數(shù)據(jù)校驗(yàn)機(jī)制，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。同時(shí)，我也對(duì)顯示模塊進(jìn)行了校準(zhǔn)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確顯示。４）在系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，我還發(fā)現(xiàn)了一些環(huán)境適應(yīng)性問(wèn)題。（陰影環(huán)境會(huì)影響光照）為了解決這個(gè)問(wèn)題，我增加了系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)，使其能夠在不同環(huán)境條件下穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)以上問(wèn)題的解決，我成功設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了智慧家禽養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為家禽養(yǎng)殖業(yè)的智能化管理提供了有力的支持。6結(jié)論本文設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一款基于STC89C52單片機(jī)的智慧家禽養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)雞舍內(nèi)的溫度、濕度、光照強(qiáng)度和有害氣體濃度，并根據(jù)預(yù)設(shè)閾值自動(dòng)控制通風(fēng)設(shè)備和補(bǔ)光燈，為家禽創(chuàng)造最佳的生長(zhǎng)環(huán)境。同時(shí)，系統(tǒng)還集成了藍(lán)牙通信模塊，可與手機(jī)APP連接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。通過(guò)軟硬件調(diào)試和實(shí)物驗(yàn)證，該系統(tǒng)展現(xiàn)出了檢測(cè)精準(zhǔn)、控制及時(shí)、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。相比于傳統(tǒng)的手動(dòng)管理方式，該系統(tǒng)能夠有效提高家禽養(yǎng)殖的效率和生產(chǎn)水平，為實(shí)現(xiàn)智慧家禽養(yǎng)殖提供了有力支持。未來(lái)，我們還計(jì)劃進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)功能，增加故障預(yù)警、數(shù)據(jù)分析等高級(jí)特性，為用戶提供更加智能和全面的家禽養(yǎng)殖解決方案。參考文獻(xiàn)：鄭安琪，黃凱寧.基于物聯(lián)網(wǎng)的畜牧業(yè)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2022(005):012.王武英，魏霖靜.基于數(shù)字孿生的智慧農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].智能計(jì)算機(jī)與應(yīng)用，2023，13(4):181-185.陳淑嫻，何文斌，張妥香，等.智慧生態(tài)水質(zhì)pH值監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模型的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].科技與創(chuàng)新，2022(5):5.王瑞娜.智慧農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J].新一代信息技術(shù)，2022(003):005.楊景超，王寧.基于STM32與ESP8266驅(qū)動(dòng)的智能大棚環(huán)境監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].軟件工程與應(yīng)用，2024，13(1):8.DOI:10.12677/SEA.2024.131012.曾寶國(guó)，劉美岑.基于物聯(lián)網(wǎng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].2022(6).李耀東.智慧農(nóng)業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2024，44(2):21.DOI:10.16815/ki.11-5446/s.2024.02.006.薛鴻民，王煒卓.基于ZigBee和云平臺(tái)的智慧養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代信息科技，2022(005):006.詹亞平.智慧機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].消費(fèi)電子，2022(10):66-68.熊剛，胡啟迪，馬安良，等.基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的智慧農(nóng)業(yè)環(huán)境信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)，2022(003):042.鄭安琪黃凱寧.基于物聯(lián)網(wǎng)的畜牧業(yè)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2022，12(5):15-17.劉鐘濤，何為凱，徐震，等.家禽智能養(yǎng)殖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)禽業(yè)導(dǎo)刊，2023，40(8):42-49.牛海春，王樂(lè)林，宋海燕.畜禽養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)試，2022，36(14):4.劉明劍，劉麗麗，朱宏升，等.海水養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].水產(chǎn)學(xué)雜志，2023，36(4):99-108.鄭煒超，鄧森中，童勤，等.家禽養(yǎng)殖智能裝備與信息化技術(shù)研究進(jìn)展[J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2022，42(6):2-11.王雯仟，周靖鈞，黎欣桐，等.智慧大棚農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].河北農(nóng)機(jī)，2023(2):93-95.周小芹，呂嘉，金宇.面向肉雞半放牧養(yǎng)殖視頻的異常監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].長(zhǎng)江信息通信，2022，35(12):61-64.祝朝坤，王顯然.基于樹莓派與ESP8266的溫室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子產(chǎn)品世界，2023，30(1):40-43.馮太琴，馮小琴.基于STM32智能博物館微環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].信息產(chǎn)業(yè)報(bào)道，2023(7):0172-0174.向鵬俊.基于STM32的智能大棚環(huán)境監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2022(006):012.

致謝在完成本設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我要衷心感謝所有支持和幫助過(guò)我的人。感謝我的指導(dǎo)老師，感謝您在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的悉心指導(dǎo)和耐心解答。您的專業(yè)知識(shí)和豐富經(jīng)驗(yàn)為我提供了寶貴的指導(dǎo)，使我能夠克服各種困難，順利完成設(shè)計(jì)任務(wù)。感謝我的家人和朋友們。感謝你們?cè)谖以O(shè)計(jì)過(guò)程中的理解、支持和鼓勵(lì)。你們的支持是我前進(jìn)的動(dòng)力，是我堅(jiān)持不懈的信心來(lái)源。此外，我還要感謝所有在設(shè)計(jì)過(guò)程中提供幫助和建議的同學(xué)。你們的合作與協(xié)助讓我在設(shè)計(jì)中受益良多，也使得設(shè)計(jì)能夠更加完善和具有實(shí)用性。在此，我向所有幫助過(guò)我的人表示最誠(chéng)摯的感謝和深深的敬意！附錄附錄一：原理圖

附錄二：源程序源程序：/********************************************************************//**********************************包含頭文件**********************************/#include"main.h"#include"lcd1602.h"#include"key.h"#include"ds1302.h"#include"adc.h"#include"dht11.h"#include"uart.h"/**********************************變量定義**********************************/ucharkey_num=0; //按鍵掃描標(biāo)志位 ucharflag_display=0; //顯示界面標(biāo)志位uinttime_num=0; //10ms計(jì)時(shí)變量bitflag_mode=0; //模式標(biāo)志位bitflag_time_on=0; //是否到達(dá)定時(shí)時(shí)間之內(nèi)chartime_shi_begin=21; //定時(shí)開始時(shí)chartime_fen_begin=0; //定時(shí)開始分chartime_shi_end=23; //定時(shí)結(jié)束時(shí)chartime_fen_end=0; //定時(shí)結(jié)束分uinthumi_value=0; //濕度值ucharhumi_max=60; //濕度最大值uinttemp_value=0; //溫度值uchartemp_max=40; //溫度最大值uintgas_value=0; //有害氣體值uchargas_max=100; //有害氣體最大值uintlight_value=0; //光照值ucharlight_min=40; //光照最小值externchards1302_buf[8]; //時(shí)間數(shù)組externbitflag_timer_begin; //計(jì)時(shí)開始標(biāo)志位externbitflag_10s; //定時(shí)10s完成標(biāo)志位/**********************************函數(shù)聲明**********************************/voidDelay_function(uintx); //延時(shí)函數(shù)(ms)voidKey_function(void); //按鍵函數(shù)voidMonitor_function(void); //監(jiān)測(cè)函數(shù)voidDisplay_function(void); //顯示函數(shù)voidManage_function(void); //處理函數(shù)/*********** 主函數(shù)*****/voidmain(){ Lcd1602_Init(); //LCD1602初始化 Delay_function(50); //延時(shí)50ms lcd1602_clean(); //清屏 Delay_function(50); //延時(shí)50msUart_Init(); //串口初始化函數(shù)Delay_function(50); //延時(shí)50ms Ds1302_Init(); //DS1302初始化函數(shù) Delay_function(50); //延時(shí)50ms// Ds1302_Write_Time(); //向DS302寫入時(shí)鐘數(shù)據(jù) while(1) { Key_function(); //按鍵函數(shù) Monitor_function(); //監(jiān)測(cè)函數(shù) Display_function(); //顯示函數(shù) Manage_function(); //處理函數(shù) Delay_function(10); //延時(shí)10ms time_num++; //計(jì)時(shí)變量+1 if(time_num==5000) { time_num=0; } }}/*********** 延時(shí)xms函數(shù)*****/voidDelay_function(uintx){ uintm，n; for(m=x;m>0;m--) for(n=110;n>0;n--);}/***********按鍵函數(shù)*****/voidKey_function(void){ key_num=Chiclet_Keyboard_Scan(0); //按鍵掃描 if(key_num!=0) //有按鍵按下 { switch(key_num) { case1: //按鍵1，切換設(shè)置界面 flag_display++; if(flag_display>=16) flag_display=0; lcd1602_clean(); //清屏 break; case2: //按鍵2 switch(flag_display) { case0: //界面0：手動(dòng)控制通風(fēng) flag_mode=1; RELAY_TF=~RELAY_TF; break; case1://界面1：修改年+1 if(ds1302_buf[1]<99) ds1302_buf[1]++; Ds1302_Write_Time(); break; case2://界面2：修改月+1 ds1302_buf[2]++; if(ds1302_buf[2]>12) ds1302_buf[2]=1; Ds1302_Write_Time(); break; case3://界面3：修改日+1 ds1302_buf[3]++; if(ds1302_buf[3]>31) ds1302_buf[3]=1; Ds1302_Write_Time(); break; case4://界面4：修改時(shí)+1 ds1302_buf[4]++; if(ds1302_buf[4]>23) ds1302_buf[4]=0; Ds1302_Write_Time(); break; case5://界面5：修改分+1 ds1302_buf[5]++; if(ds1302_buf[5]>59) ds1302_buf[5]=0; Ds1302_Write_Time(); break; case6://界面6：修改秒+1 ds1302_buf[6]++; if(ds1302_buf[6]>59) ds1302_buf[6]=0; Ds1302_Write_Time(); break; case7://界面7：修改星期+1 ds1302_buf[7]++; if(ds1302_buf[7]>7) ds1302_buf[7]=1; Ds1302_Write_Time(); break; case8: //界面8：溫度最大值+1 if(temp_max<99) temp_max++; break; case9: //界面9：濕度最大值+1 if(humi_max<99) humi_max++; break; case10: //界面10：光照最小值+1 if(light_min<99) light_min++; break; case11: //界面11：有害氣體最大值+1 if(gas_max<200) gas_max++; break; case12: //界面12：區(qū)間定時(shí)開始時(shí)+1 time_shi_begin++; if(time_shi_begin>=24) time_shi_begin=0; break; case13: //界面13：區(qū)間定時(shí)開始分+1 time_fen_begin++; if(time_fen_begin>=60) time_fen_begin=0; break; case14: //界面14：區(qū)間定時(shí)結(jié)束時(shí)+1 time_shi_end++; if(time_shi_end>=24) time_shi_end=0; break; case15: //界面15：區(qū)間定時(shí)結(jié)束分+1 time_fen_end++; if(time_fen_end>=60) time_fen_end=0; break; default: break; } break; case3: //按鍵3 switch(flag_display) { case0: //界面0：手動(dòng)控制補(bǔ)光 flag_mode=1; RELAY_BG=~RELAY_BG; break; case1: //界面1：修改年-1 if(ds1302_buf[1]>0) ds1302_buf[1]--; Ds1302_Write_Time(); break; case2: //界面2：修改月-1 ds1302_buf[2]--; if(ds1302_buf[2]<1) ds1302_buf[2]=12; Ds1302_Write_Time(); break; case3: //界面3：修改日-1 ds1302_buf[3]--; if(ds1302_buf[3]<1) ds1302_buf[3]=31; Ds1302_Write_Time(); break; case4: //界面4：修改時(shí)-1 ds1302_buf[4]--; if(ds1302_buf[4]<0) ds1302_buf[4]=23; Ds1302_Write_Time(); break; case5: //界面5：修改分-1 ds1302_buf[5]--; if(ds1302_buf[5]<0) ds1302_buf[5]=59; Ds1302_Write_Time(); break; case6: //界面6：修改秒-1 ds1302_buf[6]--; if(ds1302_buf[6]<0) ds1302_buf[6]=59; Ds1302_Write_Time(); break; case7: //界面7：修改星期-1 ds1302_buf[7]--; if(ds1302_buf[7]<1) ds1302_buf[7]=7; Ds1302_Write_Time(); break; case8: //界面8：溫度最大值-1 if(temp_max>0) temp_max--; break; case9: //界面9：濕度最大值-1 if(humi_max>0) humi_max--; break; case10: //界面10：光照最小值-1 if(light_min>0) light_min--; break; case11: //界面11：有害氣體最大值-1 if(gas_max>0) gas_max--; break; case12: //界面12：定時(shí)開始時(shí)-1 time_shi_begin--; if(time_shi_begin<0) time_shi_begin=23; break; case13: //界面13：定時(shí)開始分-1 time_fen_begin--; if(time_fen_begin<0) time_fen_begin=59; break;case14: //界面14：定時(shí)結(jié)束時(shí)-1 time_shi_end--; if(time_shi_end<0) time_shi_end=23; break; case15: //界面15：定時(shí)結(jié)束分-1 time_fen_end--; if(time_fen_end<0) time_fen_end=59; break; default: break; } break; case4: //按鍵4：自動(dòng)模式 if(flag_display==0) flag_mode=0; else { flag_display=0; lcd1602_clean(); //清屏 } break; default: break; } }}/***********監(jiān)測(cè)函數(shù)*****/voidMonitor_function(void){ ucharfasong[32]; //發(fā)送數(shù)據(jù)專用數(shù)組 if(time_num%50==0) //500ms檢測(cè)一次 { Ds1302_Read_Time();//獲取時(shí)間 if(DO==0) gas_value=40*(Adc0832_Get_Value(0)/255.0)*5; //獲取有害氣體值 else gas_value=0; light_value=20*(Adc0832_Get_Value(1)/255.0)*5; //獲取光照值 Dht11_Get_Temp_Humi_Value(&temp_value，&humi_value);//獲取溫濕度值 } if(time_num%300==0) //3s發(fā)送一次 { sprintf(fasong，"Temp:%d.%d℃\r\n"，temp_value/10，temp_value%10); Uart_Sent_Str(fasong); //發(fā)送溫度 sprintf(fasong，"Humi:%d.%d%%\r\n"，humi_value/10，humi_value%10); Uart_Sent_Str(fasong); //發(fā)送濕度 sprintf(fasong，"Light:%dLx\r\n"，light_value); Uart_Sent_Str(fasong); //發(fā)送光照 sprintf(fasong，"Gas:%dppm\r\n"，gas_value); Uart_Sent_Str(fasong); //發(fā)送有害氣體值 } }/***********顯示函數(shù)*****/voidDisplay_function(void){ switch(flag_display) //根據(jù)不同的顯示模式標(biāo)志位，顯示不同的界面 { case0: //界面0：顯示lcd_display_onlytime(1，0，ds1302_buf); //顯示時(shí)間 lcd1602_display_light(2，12，light_value); //顯示光照 lcd1602_display_temp(2，0，temp_value); //顯示溫度 lcd1602_display_humi(2，6，humi_value); //顯示濕度 lcd1602_display_gas(1，9，gas_value); //顯示有害氣體值 if(flag_mode==0) //顯示模式 lcd1602_display_str(1，15，"A"); else lcd1602_display_str(1，15，"M"); break; case1: //界面1：顯示設(shè)置年 if(time_num%20==0) { lcd1602_display_alltime(ds1302_buf); } if(time_num%40==0) { lcd1602_display_str(1，0，""); } break; case2: //界面2：顯示設(shè)置月 if(time_num%20==0) { lcd1602_display_alltime(ds1302_buf); } if(time_num%40==0) { lcd1602_display_str(1，5，""); } break; case3: //界面3：顯示設(shè)置日 if(time_num%20==0) { lcd1602_display_alltime(ds1302_buf); } if(time_num%40==0) { lcd1602_display_str(1，8，""); } break; case4: //界面4：顯示設(shè)置時(shí) if(time_num%20==0) { lcd1602_display_alltime(ds1302_buf); } if(time_num%40==0) { lcd1602_display_str(2，0，""); } break; case5: //界面5：顯示設(shè)置分 if(time_num%20==0) { lcd1602_display_alltime(ds1302_buf); } if(time_num%40==0) { lcd1602_display_str(2，3，""); } break; case6: //界面6：顯示設(shè)置秒 if(time_num%20==0) { lcd1602_display_alltime(ds1302_buf); } if(time_num%40==0) { lcd1602_display_str(2，6，""); } break; case7: //界面7：顯示設(shè)置星期 if(time_num%20==0) { lcd1602_display_alltime(ds1302_buf); } if(time_num%40==0) { lcd1602_display_str(2，9，""); } break; case8: //界面8：顯示設(shè)置溫度最大值 lcd1602_display_str(1，2，"SetTempMax"); if(time_num%20==0) { lcd1602_display_num(2，7，temp_max); } if(time_num%40==0) { lcd1602_display_str(2，7，""); } break; case9: //界面9：顯示設(shè)置濕度最大值 lcd1602_display_str(1，2，"SetHumiMax"); if(time_num%20==0) { lcd1602_display_num(2，7，humi_max); } if(time_num%40==0) { lcd1602_display_str(2，7，""); } break; case10: //界面10：顯示設(shè)置光照最小值 lcd1602_display_str(1，2，"SetLightMin"); if(time_num%20==0) { lcd1602_display_num(2，7，light_min); } if(time_num%40==0) { lcd1602_display_str(2，7，""); } break; case11: //界面11：顯示設(shè)置有害氣體最大值 lcd1602_display_str(1，2，"SetGa