【正文】 279A 引腳說明 HD7229A 采用串行方式與單片機通訊，串行數(shù)據(jù)通過 DATA 引腳進入芯片，并由 CLK端同步。 (3)EEPROM 數(shù)據(jù)存儲塊模塊： 128 字節(jié)的存儲器， 既可以擦除，也可以電寫， 存儲的內(nèi)容掉電也不會丟失。 (4)尋址方式簡單：尋址方式就是尋找操作數(shù)的方法。 PIC 單片機具有以下優(yōu)越之處： (1)哈佛結(jié)構(gòu)：在國內(nèi)最常見的單片機中， PIC 系列單片機是唯一的一種在芯片內(nèi)部采用哈佛結(jié)構(gòu)的機型。 51系列單片機已比較熟悉，其特點是通用型強、堆棧豐富、編程容易等，使用十分方便。元件模塊化有利于簡化電路，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，不至于使硬件系統(tǒng)顯得過于臃腫。為奶牛 的選擇、育種提供指標參數(shù)，也可以依據(jù)飼料實際飼喂效果的精確數(shù)據(jù)，比較選擇最佳配方飼料。 奶牛識別模塊就是采用射頻識別技術(shù)，將 RFID電子標簽做成奶牛的耳標，使得奶牛具有獨立的編號。 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。 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 。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。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。 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。 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。 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。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)成為當務之急。規(guī)?；腔A(chǔ)，只有推行奶牛養(yǎng)殖規(guī)?；?，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。控制模塊是通過 pic16F873 單片機 輸出的脈沖數(shù) 控制電機 轉(zhuǎn)動從而達到準確投料的目的。 奶牛識別模塊是基于 MF1 IC S50 的高頻讀寫器，用于讀寫電子耳標信息，識別奶牛的身份。 國內(nèi)外實踐證明 ，奶牛養(yǎng)殖規(guī)模化、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。 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。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。 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。 (5)對整個系統(tǒng)作了模擬試驗，驗證系統(tǒng)的可靠性。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。 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。 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。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。 南京林業(yè)大學 20xx 年畢業(yè)論文 10 3 ACFCS 系統(tǒng)總體設(shè)計 概述 ACFCS 即自動喂料控制系統(tǒng)由 奶牛識別模塊、 PIC 單片機控制模塊、電機驅(qū)動模塊和顯 示與人工設(shè)定模塊等四個控制部分構(gòu)成。 南京林業(yè)大學 20xx 年畢業(yè)論文 11 鍵 盤 輸 入 及 L E D 顯 示P I C 單 片 機E E P R O MM A X 2 3 2步 進 電 機驅(qū) 動 器R F I D讀 卡步 進 電 機 圖 31 奶牛自動放料系統(tǒng)框圖 ACFCS 基本功能 ASFCS 系統(tǒng)能夠自動測定 出奶牛 生長 過程的各項精確數(shù)據(jù)、自動生成各種表、自動繪制生長性能曲線。 （ 1）模塊化。應選用功耗低、電磁兼容性好、可靠性高、保密程度高、內(nèi)置硬件看門狗電路的微控制器。它 將 PIC 單片機硬件設(shè)計簡單， 指令系統(tǒng)設(shè)計簡練，中斷性能發(fā)達，低電壓，低功耗在試驗中充分得到體現(xiàn)。 PIC 系列單片機不僅全部指令均為單字節(jié)指令，而且絕大多數(shù)指令為單周期指令，以利于提高執(zhí)行速度。 (2)定時器 TMR1 模 塊： 16 位寬的可編程定時器，也可作為計數(shù)器，并且可以與捕捉 / 比較 /脈寬調(diào)制 CCP 模塊配合，實現(xiàn)脈寬調(diào)制輸出功能。 HD7279A 內(nèi)部具有譯碼器，可直接接受 BCD 碼或 16 進制碼，并同時具有兩種譯碼方式。根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)，進入 AT24C64 進行查表操作，得出該牛的信息。 MCLR/VRR 為人工復位輸入端（低電平有效） /編程電壓輸入端 。 驅(qū)動器的供電電壓：驅(qū)動器電壓是判斷驅(qū)動器升速能力的標志。 米的步進電機 。這種思路對于可以重復使用的子程序顯得尤為優(yōu)越，因為不僅程序結(jié)構(gòu)清晰，而且節(jié)約程序空間。 為了方便軟件的通用性，本設(shè)計使用匯編語言。 e) 長度字節(jié)：從長度字節(jié)本身到校驗字節(jié)（包括校驗字節(jié)）的字節(jié)數(shù)量。 c) 從包頭 到 包尾之間數(shù)據(jù)，不包括包頭和包尾，若出現(xiàn) 0X02,在之前補0X10,且長度直接不包括填補值 0X1O。 i) 校驗字節(jié)：從長度字節(jié)到數(shù)據(jù)最后一個字節(jié)異或值，但是不包括額外增加的 0X10。此步驟的主程序及中斷程序的程序流程圖如圖 所示。 4） LED 顯示驅(qū)動和編程?？赡苓€會有更多具體問題有待于在實踐中發(fā)現(xiàn)和解決。在陸老 師悉心的指導下，我對 PIC 單片機有了更深層次的認識，在此，謹向陸老師致以誠摯的感謝！ 同時，還要感謝實驗室的同學們，是你們跟我一起度過一段美好的時光。 不論是自學能力，還是專業(yè)知識，都有大幅度的提高。隨著本系統(tǒng)的推廣，未來的奶牛喂料將節(jié)約大量時間和成本，大大提高了喂養(yǎng)效率。主程序及中斷程序的程序流程圖如圖 . N Y Y N 圖 步驟 1 的主程序及中斷程序的程序流程圖 是 Y Y MAINLINE 調(diào)用 INITIAL 子程序 PC2=1 FLAG=0 FLAG=11 INSERVICEE FLAG=1 PC=0 FLAG=1FLAG 中斷返回 MAINLINE 調(diào)用 INITIAL 子程序 調(diào)用 DDA_MAIN子程序 FLAG=0 FLAG=1 DDA_MAIN N=0 ACC=ACC + v OUTPUT C N=N+1 返回 調(diào)用程序 南京林業(yè)大學 20xx 年畢業(yè)論文 28 中斷程序設(shè)計 中斷服務子程序 主要是鍵盤中斷程序， 包 括料量修改中斷、手動放料中斷和脈沖校準中斷，圖 鍵盤 中斷程序流程圖。 南京林業(yè)大學 20xx 年畢業(yè)論文 26 圖 RS232 通信程序流程圖 步進電機位置控制程序設(shè)計 在 本系統(tǒng)中將以軟件方式產(chǎn)生步進電機速度及位置控制的脈沖命令，硬件設(shè)計如圖 所示。 f) 命令號：一個字節(jié)的命令名，具體參見通訊命令表。 h) 校驗字節(jié)：從 長度字節(jié)到數(shù)據(jù)最后一個字節(jié)異或值，但是不包括額外增加的 0X10。數(shù)據(jù)包的格式如下： 1） 發(fā)送格式（單片機 → RFID） 包頭 長度字節(jié) 命令字節(jié) 數(shù)據(jù)內(nèi)容 校驗字節(jié) 包尾 格式說明 0X02 包長度 命令號 n 字節(jié)的內(nèi)容 包校驗 0X03 字節(jié) 數(shù) 1 1 1 n 1 1 表 a) 異步半雙工， 1 位起始位 +8 位數(shù)據(jù)位 +1 位停止位 。流程圖見 。 模塊工作原理如下：從 PIC 單片機控制模塊傳來的電機輸入脈沖以及方向控制信號通過電機驅(qū)動器來驅(qū)動步進電機，由于電機步數(shù)與料量的對應關(guān)系，當電機轉(zhuǎn)動完成之后放料機構(gòu)便會放出相應重量的飼料，從而實現(xiàn)了飼料的準確配給。 （ 2）選型指導 要使系統(tǒng)協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)，選型是比較重要的一環(huán)。 電機驅(qū)動模塊 步進電機的選擇 飼料投放機構(gòu)需要用電機來帶動，在直流電機、交流伺服電機和步進電機這幾種常用電機中，我們選用步進電機。 控制模塊對顯示與人工設(shè)定模塊以及電機驅(qū)動模塊的操作是利用 PIC 單片機接口的優(yōu)勢。本系統(tǒng)采用的是兩個 數(shù)碼管 S05641C（四位七段） ，左邊一側(cè)的數(shù)碼管用于顯示牛號，從 0001 到 9999，足以滿足大多數(shù)牛場的需要；右邊一側(cè)的數(shù)碼管用于顯示飼料量以及電機的輸入脈沖數(shù)，當在料量顯示狀態(tài)時以公斤計，從 1Kg 到 99Kg，并且可以精確到小數(shù)點后兩位。 （ 引腳圖 及功能 見圖 ） 圖 AT24C64 引腳圖 引腳描述： （ 1） 設(shè)備地址線 A A A0： 作 為設(shè)備地址輸入線 ； （ 2） WP 線：寫保護輸入，當接地時， 允 許寫操作；接高電平的時候 VCC，所有的寫操作被抑制；給引腳不接，內(nèi)部把它拉成低電平 GND； （ 3） SCL： SCL 輸入是用于時鐘信號，同步數(shù)據(jù)的輸入和輸出 EEPROM； （ 4） SDA： SDA 是一位一位進行數(shù)據(jù)傳輸，形成一個數(shù)據(jù)串，而不是并行。 (6)運行速度高：由于采用了哈佛總線結(jié)構(gòu)，以及指令的讀取和執(zhí) 行采用了流水作業(yè)方式，使得運行速度大大提高。在一般的單片機中，指 令總線和數(shù)據(jù)總線是共用的。另外加密程度不高，內(nèi)部無硬件看門狗電路，外部電路更加復雜 。降低功耗，便于 電路順暢，高效率運行。 (2) 耳標識別系統(tǒng)對進食的奶牛 進行自動識別 。 ACFCS 總體方案設(shè)計 系統(tǒng) 的總體設(shè)計思路是圍繞著如何實現(xiàn)低功耗、低成本、高精度展開的。 RFID 技術(shù)快速讀取與難以偽造的特性，被廣泛應用于身份識別證件。 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。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。 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。電子標識芯片有的比米粒還小，有的則像磚塊一樣大。 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。第 二，徹底實現(xiàn)奶牛個性化管理 。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。通過發(fā)展規(guī)?；膛鎏岣咭?guī)模養(yǎng)殖的比重。軟、硬件系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定的運行，具有較高的使用