【正文】 主循 環(huán)流程 ...............................................................................................................23 軟件開發(fā)環(huán)境 ......................................................................................................................24 RS232 串行通信 ..........................................................................................................24 通信協(xié)議 ...................................................................................................................24 串行通信程序設(shè)計 .....................................................................................................25 步進電機位置控制程序設(shè)計 .................................................................................................26 中斷程序設(shè)計 ......................................................................................................................28 6 總結(jié)與討論 .................................................................................................................................29 7 致謝 ............................................................................................................................................30 參考文獻 ..........................................................................................................................................31 附錄 控制系統(tǒng)的程序清單 ................................................................................................................32 南京林業(yè)大學 20xx 年畢業(yè)論文 4 1 前言 選題的背景及意義 近幾年來，我國奶業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，飼養(yǎng)規(guī)模不斷擴大，加工能力明顯增強，奶類產(chǎn)品持續(xù)增長，乳品消費穩(wěn)步提高，對豐富城鄉(xiāng)市場、優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、增加農(nóng)民收入做出了重要貢獻。 為促進奶業(yè)持續(xù)健康發(fā)展 , 20xx 年 9 月 30 日， 國務(wù)院發(fā)布《國務(wù)院關(guān)于促進奶業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》。 《意見》強調(diào)，促進奶業(yè)持續(xù)健康，是優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的需要；是促進產(chǎn)業(yè)進步，增加農(nóng)民收入的需要；是改善居民膳食結(jié)構(gòu)，增強國民體質(zhì)的需要。 國內(nèi)外實踐證明 ，奶牛養(yǎng)殖規(guī)?；?、集約化、標準化是發(fā)展現(xiàn)代奶牛養(yǎng)殖業(yè)的必由之路。規(guī)模化是基礎(chǔ)，只有推行奶牛養(yǎng)殖規(guī)模化，才能廣泛運用先進技術(shù)，規(guī)?；膛鍪峭茝V先進技術(shù)的載體。集約化是核心，其本質(zhì)就是提高科技含量，在規(guī)?；幕A(chǔ)上，集成各項先進實用技術(shù)，開展集約化經(jīng)營。標準化是關(guān)鍵，通過標準化生產(chǎn)，把集成的科學技術(shù)落在實處。通過發(fā)展規(guī)模化奶牛場提高規(guī)模養(yǎng)殖的比重。 奶牛業(yè)是畜牧業(yè)的重要組成部分，是世界公認的節(jié)糧、經(jīng)濟、高效型產(chǎn)業(yè)。 促進奶業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，是當前及今后一個時期農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展中一項緊迫的戰(zhàn)略任務(wù)。促進養(yǎng)殖方式由 粗放向集約轉(zhuǎn)變，市場秩序由無序競爭向規(guī)范有序轉(zhuǎn)變，增長方式由數(shù)量向質(zhì)量轉(zhuǎn)變 ， 奶業(yè)由傳統(tǒng)向現(xiàn)代轉(zhuǎn)變 。 從 20xx 年三聚氰胺事件中也看出規(guī)?；⒓s化、標準化養(yǎng)殖奶牛的重要性，由于眾多乳品加工企業(yè)為節(jié)約成本，忽視奶源建設(shè)的重要性，在產(chǎn)業(yè)鏈上游，拋開奶牛這項低投資回報率的重資產(chǎn)， 把控制力和波動風險轉(zhuǎn)嫁給奶站 ，從而導致悲劇的發(fā)生。隨著事件的發(fā)展，乳品加工企業(yè)已經(jīng)意識到 上游奶源之于產(chǎn)品質(zhì)量非比尋常的重要性 ，加快奶場的建設(shè)已經(jīng)成為當務(wù)之急。 而奶場的規(guī)?；厝皇谴髣菟叄矠楸菊n題研究的份量增添了砝碼。 國內(nèi)傳統(tǒng)的奶牛養(yǎng) 殖，對于飼料投放這一塊都是采用人工放料，即工人根據(jù)肉眼觀察牛棚里每頭奶牛上方的標牌，獲知奶牛的性別、年齡、牛 的編 號和飼料量等信息，然后手工將對應重量的飼料投放到食槽中，這樣的方法簡單易于實現(xiàn)。但是由于飼料的重量是靠人工把握的，不可避免會出現(xiàn)誤差，當料量偏少時奶牛吃不飽，會導致產(chǎn)奶量減少，當料量偏多時奶牛長膘過多，也會導致產(chǎn)奶量減少，使奶農(nóng)遭受經(jīng)濟損失。而且對整個牛場中南京林業(yè)大學 20xx 年畢業(yè)論文 5 所有奶牛投喂需要相當長的時間，采用人工放料的方式必然會使工人疲勞，體力消耗也很大，對于 規(guī)模較大 的牛場，這樣的喂養(yǎng)方法不利于高效迅捷的管理。 歐 美等國所采用的 TMR 混合性日糧 （ Total Mixed Ration）技術(shù)，是一種能夠提供足夠的營養(yǎng)以滿足奶牛需要的飼養(yǎng)技術(shù)。 它是根據(jù)奶牛在各個不同階段的營養(yǎng)需要，按營養(yǎng)專家設(shè)計的配方用特制攪拌機對粗料、精料等進行充分混合的一種先進的飼養(yǎng)工藝。但因其成本高，初期投入巨大，目前國內(nèi)采用這種工藝的牛場較少，一般都是存欄量在數(shù)千頭以上的大型牛場。 所以開發(fā)能夠代替人工并且符合中國奶農(nóng)所要追 求的高效率低成本的自動放料系統(tǒng)已經(jīng)是刻不容緩。 研究目標和研究內(nèi)容 研究目標 無線射頻識別技術(shù)解決方案可 確保任 何供應鏈的高質(zhì)量數(shù)據(jù)交流，該項目的實施可以實現(xiàn)兩個最重要的目標。 第一，實現(xiàn)了整個 喂養(yǎng) 過程的高度自動化控制。第 二，徹底實現(xiàn)奶牛個性化管理 。建設(shè)目標具體如下 ： 實現(xiàn)了整個生產(chǎn)過程的高度自動化控制 自動供料 : 整個系統(tǒng)采用自動下料 +自動識別的自動飼喂裝置，實現(xiàn)了完全的自動供料。 個性化 管理 : 準確控制每頭奶牛的飼料量，真正實現(xiàn)個性化管理。 數(shù)據(jù) 傳輸 : 所有 數(shù)據(jù)都可以實時傳輸顯示在 顯示器上 。 實現(xiàn)了數(shù)據(jù)管理的高度智能化 系統(tǒng)可以自動完成 奶牛 的自動識別， 并能實時顯示奶牛的飼料量，從而了解奶牛的成長情況。 當發(fā)生如因 奶牛生長需要修改數(shù)據(jù)或者因讀卡故障需要人工驅(qū)動放料電機等問題，還可以通過鍵盤進行輸入操作，真正實現(xiàn)了方便快捷高效。 有利于奶場規(guī)?；?、簡約化、標準化建設(shè) 該系統(tǒng)將成為奶場建設(shè)中里程碑式的成就，在日益追求效率的現(xiàn)在，該系統(tǒng)的作用不可估量。當規(guī)?；B(yǎng)殖成為主流， 自動喂養(yǎng)的方式必然是其中不可或缺的環(huán)節(jié)。 南京林業(yè)大學 20xx 年畢業(yè)論文 6 研究內(nèi)容 本文以射頻識別技術(shù)的實際應用為背景，以奶牛 自動飼喂控制系統(tǒng)的設(shè)計為例，闡述了使用一種 Philips 公司生產(chǎn)的工作于 的典型的射頻 CL RC632 IC 卡進行系統(tǒng)開發(fā)的方法，所做的工作主要有以下幾方面 : (1)系統(tǒng)的總體方案設(shè)計，研究 奶牛 自動識別的實現(xiàn)原理，確定系統(tǒng)的具體實現(xiàn)過程與工藝流程，完成硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，實現(xiàn)控制參數(shù)的檢測，完成硬件各部分元器件的選擇，選取軟件語言等。 (2)采用公司 MIFARE 的 MF1 IC S50 射頻芯片，設(shè)計了基于 51 單片機的 的射頻讀寫器，對讀寫器作了重點研究。 (3)設(shè)計了基于 PIC 單片機的控制電路，并采用 Protel99 繪制了電路原理圖。 (4)根據(jù)所要實現(xiàn)的功能，利用匯編語言進行了程序設(shè)計， 并進行調(diào)試，真正實現(xiàn)所要 求的結(jié)果。 (5)對整個系統(tǒng)作了模擬試驗，驗證系統(tǒng)的可靠性。 南京林業(yè)大學 20xx 年畢業(yè)論文 7 2 RFID 技術(shù)簡介 RFID 系統(tǒng)的組成 最簡單的 RFID 系統(tǒng)由電子標識 (Tag)、讀寫器 (Reader)和天線 (Antenna) 三部分組成。 電子標識由集成電路 (IC)和連接天線組成，天線通常為一組線圈。存儲在集成電路里的數(shù)據(jù)可以通過天線來發(fā)送。電子標識芯片有的比米粒還小，有的則像磚塊一樣大。數(shù)據(jù)發(fā)送速度和范圍將根據(jù)使用的頻率、天線尺寸、功率輸出和干擾的不同而異。 讀寫器是讀寫電子標識中數(shù)據(jù)的裝置，由 RF 模塊、控制電路、接口電 路以及天線等組成。讀寫器的基本功能就是提供與標識進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐緩?。讀寫器還提供相當復雜的信號狀態(tài)控制、奇偶錯誤校驗與更正等功能。讀寫器通常采用 RS232 或 USB 數(shù)據(jù)接口同電腦進行通訊，以便將所獲得的數(shù)據(jù)傳輸給計算機。 一套完整的 RFID 系統(tǒng)還包括系統(tǒng)中間件的研發(fā)，中間件是連接讀寫器和企業(yè)應用程序的紐帶，是 RFID 應用系統(tǒng)的核心。中間 將基于不同平臺、不同實際需求的應用環(huán)境連接起來，通過提供合適的整合接口進行數(shù)據(jù)通信。 RFID 系統(tǒng)的原理 RFID 系統(tǒng)的工作原理 :標簽進入磁場后，如果接收到讀寫 器發(fā) 出的特殊射 頻信號，就能憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息 (即 passive tag，無源標簽或被動標簽 )，或者主動發(fā)送某一頻率的信號 (即 active tag，有源標簽或主動標簽 )，讀寫器可無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的電子數(shù)據(jù)，從而達到自動識別物體的目的。讀寫器通過天線發(fā)送出一定頻率的射頻信號，當標簽進入磁場時產(chǎn)生感應電流從而獲得能量，發(fā)送出自身編碼等信息，被讀寫器讀取并解碼后送至電腦主機進行有關(guān)處理。 在實際應用中，可進一步通過 Ether 或 WLAN 等實現(xiàn)對物體識別信息的采集、處 理及遠程傳送等管理功能。應答器是 RFID 系統(tǒng)的信息載體，目前應答器大多是由耦合原件（線圈、微帶天線等）和微芯片組成無源單元。 工作原理如下圖 21 所示 : 南京林業(yè)大學 20xx 年畢業(yè)論文 8 圖 21 RFID 系統(tǒng)的工作原理 RFID 系統(tǒng)方案選型 不同的 RFID 系統(tǒng)決定了其應用場合的不同。因此在進行方案選型的時候，戶需要針對自身的使用環(huán)境，選擇最適當?shù)南到y(tǒng)方案，防止投資的浪費。對于 RFI 系統(tǒng)來講，標簽是消耗品。系統(tǒng)的其它投資是一次性的，而標簽的投資則是經(jīng)常的，即使是可以回收利用的系統(tǒng)， 也需要經(jīng)常補充損壞或者遺失的標簽。目前 RFI 標簽的成本低頻一般在 3塊錢以下，高頻一般在 4元以下，而超高頻標簽一般在元以上。當然，這與標簽的制作材質(zhì)、尺寸、性能有直接的關(guān)系。而對于有源系 統(tǒng) 來講，標簽成本更加昂貴，大多在 100 元以上。 高頻射頻標簽是目前應用最為廣泛的一種形式的電子標簽，其應用頻率 ，此種形式的標簽價格低、工作時間短，工作距離長，應用范圍廣，所以本研究選擇基于 的無源 RFID 系統(tǒng)。 本系統(tǒng)采用了公司 MIFARE 標準 IC 卡 MF1 IC S50 作為牛耳標的射頻芯片，同時采 用Philips CL RC632 作讀卡芯片。 S50 卡總?cè)萘?1K字節(jié)，分成 16個區(qū)，每區(qū)分 4段，每段有 16 個字節(jié)，工作距離可達 100mm，工作頻率 。從信息量上足以用作標記不同的奶牛， 該卡除具有其他 IC 卡相同的功能之外， 該卡是根據(jù) ISO14443 標準，可以確保數(shù)據(jù)的安全穩(wěn)定性，從而保證整個系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性。 RFID 特點 RFID 作為一項 有發(fā)展前途的信息技術(shù) ，主要有以下特點： 南京林業(yè)大學 20xx 年畢業(yè)論文 9 從數(shù)據(jù)的讀取方面來講，它無需接觸，不需要光源，且 讀取 信息 速度較快，穿透能力較好，電子標簽可以重復使用，應用 起來方便快捷。 從數(shù)據(jù)容量來看，它 的 標簽 中存儲器一般在 1K 以上，并且 可以根據(jù)用戶的需 求進行 擴充 ，完全可以滿足客戶的要求。 從數(shù)據(jù)的安全性來考慮，它的每個設(shè)備都具有唯一的序列號，在出廠前就已經(jīng)固化，從而保證了設(shè)備的可靠性，并且各種數(shù)據(jù)加密和算法保護，使得保密性大大增強，保障了數(shù)據(jù)的安全可靠。 從設(shè)備的使用壽命來看，它利用無線電進行通信，并且采用了封閉式包裝，可以防塵、防油污和粉塵甚至高放射性，具有較好的環(huán)境耐受性，適合工作在惡劣的環(huán)境條件下。 由于具備這些優(yōu)點， RFID 技術(shù)應用領(lǐng)域非常廣泛，涉及到我們工作和 生活的各個方面。物流倉儲是 RFID 最有潛力的應用領(lǐng)域之一， UPS， DHL，等國際物流巨頭都在積極試驗 RFID技術(shù)，使 RFID 技術(shù)能夠大幅提高其物流效率，降低物流成本。 RFID 技術(shù)應用的物流流程包括貨物追蹤，信息自動采集，倉儲管理應用，港口應用，郵政包裹，快遞等。沃爾瑪、麥德隆等大型超市已經(jīng)開始在采購和倉儲