犊牛精确饲喂装备自动控制系统的设计

发布时间：2017-08-18 16:06

  本文关键词：犊牛精确饲喂装备自动控制系统的设计

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【摘要】：随着奶牛养殖业规模的不断扩大,犊牛的科学饲喂越来越受到重视,对饲喂装备及其控制系统功能要求越来越高。犊牛饲喂时牛奶的温度以及投放量的精确控制关系到犊牛的健康成长。良好的犊牛饲喂控制系统对于提高犊牛成活率,提高畜牧业的经济效益等各方面都具有十分重要的意义。本文针对国内外犊牛饲喂控制技术进行了论述,说明了犊牛精确饲喂控制系统的组成结构及工作原理,并对设计完成的装备进行了试验研究,可满足常乳的定温、定量饲喂要求,解决了当前犊牛饲喂条件控制不精确、自动化程度低等问题。系统主要分为硬件设计和软件设计两个部分:硬件部分是整个控制系统的基础,采用上位机控制下位机的主从模式,主要由上位机模块、下位机模块、识别模块、执行机构以及电源模块五大部分组成。上位机作为系统管理平台,负责数据的处理、显示以及存储,最后将指令通过基于RS485总线的Modbus协议与下位机通信,识别模块通过通讯电路与下位机PIC单片机进行通讯。执行机构分为两部分,一部分由伺服电机驱动器与伺服电机构成,单片机通过控制发送脉冲数到驱动器精确驱动电机转动,完成精确投料功能;另一部分由接触器与加热棒构成,完成常乳的恒温控制。电源模块负责为系统各部分供电。软件设计分为上位机触摸屏软件设计和下位机单片机程序设计。触摸屏软件采用维纶公司的集成开发环境Easy Builder8000进行开发,设计了图形界面和宏指令。下位机程序采用C语言,运用模块化设计思想,在MPLAB XIDE环境下进行开发,PIC单片机程序主要设计了下位机与上位机和RFID识别通讯程序以及伺服电机驱动器驱动等程序。在搭建控制系统完成基础后,在实验室进行了调试以及性能试验,结果显示:常乳恒温控制阶段,温度幅度变化在±0.2℃范围内;在识别方面,以识别器为中心,识别区域呈现椭圆状,最大有效识别距离为30.5 cm,识别重复率为0;常乳精确供给系统投料精度不小于99%。
【关键词】：犊牛饲喂 精确投料 自动控制 PIC单片机
【学位授予单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S823;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 选题背景、目的及研究意义10-11
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究目的与意义11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 国内研究现状11-13
• 1.2.2 国外研究现状13-14
• 1.3 研究方案14-17
• 1.3.1 研究目标14
• 1.3.2 研究内容14-15
• 1.3.3 研究方法15-16
• 1.3.4 技术路线16-17
• 第二章 总体方案设计17-21
• 2.1 犊牛发育初期常乳饲喂要求17
• 2.2 系统设计功能实现17-18
• 2.3 系统构成及工作过程18-20
• 2.3.1 常乳巴氏消毒及恒温控制18-19
• 2.3.2 RFID识别19-20
• 2.3.3 蠕动泵精确给料20
• 2.4 本章小结20-21
• 第三章 系统硬件设计21-32
• 3.1 主要原件选型21-27
• 3.1.1 单片机选型21-23
• 3.1.2 耳标、阅读器芯片选型23-24
• 3.1.3 温度传感器选型24-25
• 3.1.4 上位机触屏选型25-26
• 3.1.5 电源模块选型26-27
• 3.2 主要电路设计27-31
• 3.2.1 电源和滤波电路设计27-28
• 3.2.2 上位机与下位机通讯电路设计28-29
• 3.2.3 温度控制系统电路设计29
• 3.2.4 蠕动泵驱动电路设计29-30
• 3.2.5 RFID通讯电路设计30-31
• 3.3 本章小结31-32
• 第四章 系统软件设计32-41
• 4.1 软件系统总体结构32
• 4.2 软件系统的设计原则32
• 4.3 系统开发环境及语言选择32-33
• 4.3.1 系统开发环境简介32-33
• 4.3.2 系统开发语言33
• 4.4 上位机模块软件设计33-35
• 4.4.1 上位机模块主要功能33
• 4.4.2 图形界面设计33-34
• 4.4.3 宏指令设计34-35
• 4.5 单片机主控程序设计35-37
• 4.6 单片机通讯程序设计37-40
• 4.6.1 单片机与RFID通讯37-39
• 4.6.2 单片机与上位机通讯39-40
• 4.7 本章小结40-41
• 第五章 试验研究41-48
• 5.1 识别区域试验研究41-42
• 5.1.1 试验设备材料41
• 5.1.2 试验安排41
• 5.1.3 试验步骤41
• 5.1.4 试验数据处理与分析41-42
• 5.2 常乳恒温控制试验研究42-44
• 5.2.1 试验材料42
• 5.2.2 仪器与设备42
• 5.2.3 评价指标42-43
• 5.2.4 试验安排43
• 5.2.5 试验结果与分析43-44
• 5.3 投料精度试验研究44-47
• 5.3.1 试验材料和设备44-45
• 5.3.2 评价指标45
• 5.3.3 试验安排45-47
• 5.3.4 结果分析47
• 5.4 本章小结47-48
• 第六章 结论与展望48-49
• 6.1 结论48
• 6.2 展望48-49
• 参考文献49-51
• 附录51-61
• 附录一 宏指令51-54
• 附录二 下位机程序54-59
• 附录三 电路图59-61
• 致谢61-62
• 作者简介62-63
• 导师评阅表63

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本文编号：695460