【正文】 ......................................55 .......................................................................................55 ...................................................................................58 ..............................................................................................................59 ..............................................................................................................59 第七章結(jié)論與討論 .......................................................................................................... 60 ......................................................................................................................60 ......................................................................................................................60 參考文獻(xiàn) .....................................................................................................................……62 致謝 ................................................................................................................................. 65 附錄 :系統(tǒng)硬件圖 ........................................................................................................... 66 摘要 孵化設(shè)備是仿生學(xué)的一種應(yīng)用，模擬自然界的孵化環(huán)境，提供胚胎發(fā)育適宜的條件，用于家禽種蛋的孵化。當(dāng)前孵化設(shè)備的不足之處在 于 :控溫與控濕精度不以單機孵化設(shè)備為主，導(dǎo)致孵化管理效率不高 。本文立足于這些不足，設(shè)計了多孵化箱溫濕度測控系統(tǒng)。介紹了孵化原理和條件方面的內(nèi)容，并參考孵化行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)確定了本系統(tǒng)的設(shè)計指標(biāo)。利用 HS1101搭建頻率電路檢測孵化箱內(nèi)的 濕度。 TLP521和功率驅(qū)動芯片 ULN2803AG以及繼電器設(shè)計了輸出控制部分電路。 設(shè)計了溫濕度模糊控制算法。溫度是孵化的第一也是最重要的條件。 編制了單片機驅(qū)動硬件的 C語言程序和上位機管理軟件。 實驗結(jié)果表明，本系統(tǒng)能實現(xiàn)溫度誤差 0C，濕度誤差 115%RH以內(nèi)的孵化控制，可以用一臺上位 PC機實現(xiàn)多個孵化箱的集散控制。 關(guān)鍵詞 :孵化箱，單片機，上位機，溫濕度，模糊控制 ABSTRACT Along with the rapid development of electronic, puter and control technology, Agricultural automation has developed to a new stage. Hatch measuring and control system is one of the applications of the imitates the natural hatching environment and provides the fitting condition of the embryo upgrowth. This article based on this deficiency and designed measuring and controlling system for temperature and humidity in multi incubators based on MCU. The current situation and development direction of hatching systems inside and outside the country were described. Introduced the hatching principle。carried out the hardware circuit design. 1. For the accuracy of temperature measurement and the cost control, use digital single data line temperature sensor DS18B20, establishes many temperature measurement spots。雞肉、雞蛋以其營養(yǎng)價值高、價格便宜等優(yōu)點，始終是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚霓r(nóng)產(chǎn)品。人們的生活逐漸富裕起來了，但是養(yǎng)殖場尤其是是孵化這個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了較多的問題。部分養(yǎng)殖場所使用的孵化設(shè)備由于使用年限較長，某些功能已經(jīng)失去了功效。同時，本人也了解到當(dāng)前孵化設(shè)備所存在的主要問題就 是 : ，和設(shè)定值的偏差較大，而且控制孵化過程中不可預(yù)知因素太多，從而不能滿足較高的出雛率和健雛率。 ，沒有實現(xiàn)孵化設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化和集散化。 隨著我國加入 WTO，養(yǎng)殖業(yè)與世界接軌，競爭將會更加激烈。伴隨著當(dāng)前部分農(nóng)產(chǎn)品價格的持續(xù)上漲，養(yǎng)雞產(chǎn)業(yè)將會出現(xiàn)一個較為廣闊的發(fā)展的空間。 文獻(xiàn)綜述 孵化設(shè)備是養(yǎng)禽業(yè)的重要技術(shù)設(shè)備，它是根據(jù)家禽孵化的生物學(xué)原理，利用經(jīng)濟(jì)合理的工程手段，創(chuàng)造孵化及出雛的人工控制生態(tài)環(huán)境的種仿生設(shè)備。輔助儀器、設(shè)備、工具系列化，而且用材考究，制造工藝精致，操作安全簡便，運作程序完善，其裝演與質(zhì)量都堪稱上乘。據(jù)《國際家禽》雜志不完全統(tǒng)計，世界各國較有規(guī) 模孵化機制造廠約 350家。部分公司的產(chǎn)品己經(jīng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和無線通信化。 我國孵化設(shè)備的制造比國外起步較晚。 80年代初期北京市平谷電子機械廠生產(chǎn)出了云峰牌孵化機，對當(dāng)時養(yǎng)禽業(yè)有很大的促進(jìn)，同時北京西山孵化設(shè)備廠等也開始從事專業(yè)的孵化設(shè)備生產(chǎn)。這一來，對我國孵化設(shè)備的研制產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，許多生產(chǎn)廠家從中吸收先進(jìn)技術(shù)改進(jìn)自己的設(shè)計，設(shè)計水平有了很大程度的提高(侯滿宏， 2020). 經(jīng)過多年的發(fā)展，我國目前已經(jīng)形成具有一定規(guī)模的從事孵化機設(shè)計和制造的專業(yè)隊伍，基本上滿足我國養(yǎng)禽業(yè)的需要。典型的產(chǎn)品主要有 :“依愛 ”牌數(shù)顯孵化機、漢顯智能箱體孵化機、 FT系列微控孵化 出雛機等 (林其祿等， 1996)。電子工業(yè)部 41所研制的模糊孵化設(shè)備可以根據(jù)一年四季氣候的變化、胚胎發(fā)育的狀況、以及箱體內(nèi)二氧化碳和氧氣的含量自動調(diào)節(jié)箱體內(nèi)的溫度、濕度和風(fēng)門的位置，從而以電腦的控制實現(xiàn)了 “看胎施溫 ”這種人腦思維。吉林大學(xué)郁箏采用薄膜鉑電阻作為溫度傳感器， HS 系列電容作為濕度傳感器設(shè)計了基于現(xiàn)場總線的孵化控制系統(tǒng) (郁箏， 2020)，將工控中的現(xiàn)場總線思想運用到孵化控制中來，取得了一定的成果。 ，國外主要廠家 都具有一些可以幫助用戶進(jìn)行管理和提高自動化程度的輔助設(shè)備，其中最主要的是孵化機集群控制系統(tǒng)，它已經(jīng)普遍應(yīng)用在國外的現(xiàn)代化孵化場中。 隨著養(yǎng)殖行業(yè)的不斷發(fā)展，孵化場向大型化方向發(fā)展已經(jīng)是大勢所趨。因而僅能實現(xiàn)機械化、自動化的孵化設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的需要。新型傳感器向智能化、數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展， 使孵化機的控制效果更加精確。這樣，公司的管理者在辦公室內(nèi)就能監(jiān)視和控制各地孵化場的運轉(zhuǎn)情況，甚至能了解每臺孵 化設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況，而且可以在世界各地均可通過 Inter網(wǎng)絡(luò)對遠(yuǎn)在他鄉(xiāng)的孵化設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控 (金美華等，2020). ，根據(jù)不同季節(jié)、不同環(huán)境、不 同品種、不同周齡種禽產(chǎn)的種蛋以及種蛋保存時間的長短等，孵化時所需的參數(shù)均有所變化。專家系統(tǒng)就是將不同品種的種蛋在不同的環(huán)境下孵化時所需的參數(shù)組合在一起，必要時自動調(diào)用 。對孵化效果進(jìn)行評估并指出其中的不足。 1965年美國加利福尼亞大學(xué)的 Zadeh教授發(fā)表了題為 “模糊集 ”和 “模糊 集與 系統(tǒng) ”兩篇開創(chuàng)性的論文，奠定了模糊理論和應(yīng)用研究的基礎(chǔ) ( Zadeh, 1965)。一種利用模糊集合的理論來建立系統(tǒng)模型，設(shè)計控制器的新型方法 —模糊控制也隨之問世了。模糊控制技術(shù)一問世就得到了廣泛的應(yīng)用，美國、英國、日本、荷蘭、丹麥等國相關(guān)科研人員開始 對不同的復(fù)雜控制過程進(jìn)行模糊控制的實驗。進(jìn)入 80年代，模糊控制開始由實驗室轉(zhuǎn)入工業(yè)實踐， 1983年日本第一套工業(yè)實用系統(tǒng)秋田市凈化水場模糊控制藥劑投放量裝置投入運行 (趙文海， 1996。日本九州大學(xué)的戶貝博士與山川教授于 1983年分別開發(fā)了將模糊推理作為硬件的模糊集成塊，后來制成了推理機及模糊控制用的 “模糊計算機 ”，每 秒鐘能推理 1000萬次。諸如在模糊控制、 模糊辨識、模糊聚類分析、模糊圖像處理、模糊集合論、模糊模式識別等領(lǐng)域取得了不少有實際影響的結(jié)果。隨后，何鋼、能秋思、劉浪舟、于旭亮、張廣成、田成方、李友善等人相繼將模糊控制方法成功應(yīng)用在氣煉機、玻璃爐窯、化工大滯后過程、功率因數(shù)補償、選礦破碎過程、鍋爐與甜菜制糖控制系統(tǒng)中，都取得了較好的效果。 2020年，西北農(nóng)林科技大學(xué)王國美應(yīng)用模糊控制理論進(jìn)行了溫室自動控制系統(tǒng)的研究，通過 8098單片機采集溫室的參數(shù)因子，并進(jìn)行模糊運算，實現(xiàn)溫度、濕度、氧氣濃度等因素的聯(lián)控 (王國美， 2020)0 2020年，大連理工大學(xué)王生成設(shè)計了一種控制規(guī)則自調(diào)整模糊控制器，通過 Matlab仿真對工業(yè)恒溫箱進(jìn)行控制。通過單片機采集溫室中的環(huán)境因子，并發(fā)送至上位 PC機，采用間接模 糊解禍的方法實現(xiàn)溫濕度的解禍，并實施溫濕度聯(lián)控。它綜合了模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)各自的優(yōu)點來提高整個系統(tǒng)的學(xué)習(xí)能力和控制性能，取得了很好的效果 (徐玲， 2020)。本系統(tǒng)為多孵化箱溫濕度控制系統(tǒng)，很難建立系統(tǒng)的精確模型，適合應(yīng)用模糊論進(jìn)行控制。同時介紹了當(dāng)前國 內(nèi)外孵化設(shè)備的研究和生產(chǎn)現(xiàn)狀，介紹了模糊控制理論的發(fā)展和應(yīng)用情況。 第二章孵化的條件及設(shè)計目標(biāo) 孵化是指禽蛋 (后文均以雞蛋為對象 )體外發(fā)育成雛的階段，它是通過外界條 件 (如溫度、濕度、通氣等條件 )的影響，使雞蛋變成雛雞的過程。所以一定要重視孵化，了解和掌握孵化的原理、胚胎發(fā)育過程中各階段對外界條件的要求。 溫度是孵化過程中最重要的條件。 孵化期間出現(xiàn)高溫，胚胎發(fā)育增快，孵化期縮短，胚胎死亡率增加，初生雛雞質(zhì)量下降 (王超， 1999)。 如果孵化的頭兩天溫度過高，在孵化的 56天時就會出現(xiàn)粘殼，發(fā)育畸形增多 。若出現(xiàn)短期強烈溫度偏高，胚胎干燥、粘殼，尿囊出現(xiàn)血液顏色呈暗黑色，且皮膚、心臟略有點狀出血。張麗娟， 2020。當(dāng)孵化溫度低至為 ℃ 時，胚胎大多數(shù)會死于殼內(nèi)。但是在使用電力孵化設(shè)備的情況下，上述溫度不是胚 胎發(fā)育最適溫度 (郁箏， 2020)。出雛期間為 37^ 0C。因此，對孵化機內(nèi)的溫度精確測量是十分重要的 (廖紀(jì)朝， 1998)0 參考孵化行業(yè)的孵化標(biāo)準(zhǔn)，得出現(xiàn)有的孵化施溫方式主要有如下兩種 : ，大批種蛋整批人孵，應(yīng)采用變溫孵化。 表 11不同胚齡期孵化室與孵化箱內(nèi)溫度關(guān)系 Table 11 Relationship between the temperature and the length of hatching 附 :華氏 (F)與攝氏 (C)的溫度換算公司 :F: 32+9/5C。故采用表 1所列的施溫方案。要想直接測量出大氣的水汽密度，方法比較復(fù)雜。所以大氣中水汽的密度又可以規(guī)定為大氣中所含水汽的壓強，又把它稱為大氣的絕對濕度，用符號 D表示，常用的單位是 mmHg a在許多與大氣濕度有關(guān)的現(xiàn)象里，如雞蛋的孵化，人們的感覺等等，都與大氣 的絕對濕度沒有直接的關(guān)系，主要是與大氣中水汽離飽和的遠(yuǎn)近程度有關(guān) (郁箏， 2020)。因此通常把大氣的絕對濕度和當(dāng)時氣溫下的飽和水汽壓的比值的百分?jǐn)?shù)稱為大氣的相對濕度，即 式中 :H—相對濕度 。 D一當(dāng)時氣溫下