can总线网络的畜禽养殖舍环境监控系统设计软件子系统(附件)
随着社会的发展,自动化技术也在不断的进步，人工畜禽养殖舍已经满足不了当前社会的需求，这种情况促进了畜禽养殖舍向着智能化和自动化方向发展。现代化养殖舍可以有效解决畜禽舍内温湿度以及有害气体不能有效监控带来的负面影响。本文是在CAN现场总线的基础上面构建的畜禽养殖舍环境因子监控系统，其中采用了智能控制技术，CAN现场总线技术和单片机技术。以这些多种技术结合设计的畜禽舍监控系统不仅能提高畜禽舍养殖环境监控的可靠性以及自动化程度，而且可以提高养殖户的收益。本系统采用有害气体传感器和温湿度传感器来监测畜禽养殖舍内有害气体浓度和温湿度的参数，并且把采集到的信息经过CAN总线网络传输到数据中心，实现对畜禽养殖舍内坏境因子的实时监控和实时预警。其中的软件程序包括环境参数监测、数模转换、单片机系统初始化、CAN现场总线、人机交互、智能控制算法、无线传感器网络和数据融合等子程序。关键词 CAN现场总线，智能控制，传感器，单片机，人机交互
目录
1 绪论 2
1.1 课题的研究意义及背景 2
1.2 国内外养殖舍技术的发展 2
2 系统的整体设计方案 3
2.1 系统的设计任务 3
2.2 系统方案选用依据 3
2.3 系统设计方案 4
2.3 CAN通讯方式简介 4
2.4 CAN现场总线发展历程 5
3 硬件部分的设计 6
3.1 CAN现场总线监控系统硬件总体设计 6
3.2模拟信号采集模块 7
3.3数字信号采集模块 8
3.4开关信号输出模块 9
3.5 CAN通讯模块 10
4 软件部分设计 11
4.1 CAN总线协议 11
4.2 CAN总线通讯模块设计 15
4.3环境监测节点设计 18
5 PID在畜禽舍控制节点上的应用 22
5.1畜禽养殖舍控制节点的软件流程 22
5.2畜禽养殖舍温度控制器的设计 23
5.3 PID算法的整定 25
6上位PC机的设计以及与下位机的调试 26
6.1上位机总体 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
设计 26
6.2上位PC机与下位机调试监控画面 28
结 论 32
致 谢 33
参 考 文 献 34
附录 36
上位机程序代码 36
温湿度部分程序 37
1 main.c 37
2 can.c 39
3 ustart1.c 43
4 delay.c 47
5 DHT11.c 49
有毒气体部分程序 51
1 main.c 51
2 can.c 53
3 ustart1.c 53
4 delay.c 53
5 adc.c 53
1 绪论
1.1 课题的研究意义及背景
由于高密度的畜禽养殖，导致畜禽舍内温湿度以及有害气体含量不能被有效的监控，这就为一些疾病的产生以及扩散带来了一个契机。这不仅损害了养殖户的利益而且对人的身体健康带来了很大的影响。
为了提高养殖户的养殖收益，减小养殖舍环境对生物生长的不利影响，过去的养殖方式显然不能满足当前形式下的养殖需求，所以应用新的养殖方法就十分的必要。经过广大研究者的刻苦公关，研究出了一系列能够有效监测养殖舍环境的设备，这就为养殖舍能够保持有利的环境因素奠定了基础。其中CAN现场总线技术、单片机技术、智能控制技术、计算机技术、网络通讯技术的应用为畜禽舍环境的监控做出了卓越的贡献。多个网络模块在上位PC机和单片机的实时调控下，对畜禽养殖舍环境因子的监测实现了实时的监控和报警。这也就推动了养殖业向高效率、优质化方向发展。
1.2 国内外养殖舍技术的发展
西方国家在现代化养殖舍建设方面起步较早，早在20世纪60年代，大型的高级养殖厂就开始应用在畜牧业、水产养殖业、以及农业方面。现代畜禽养殖舍充分利用了已经发展起来的智能控制技术、单片机技术以及计算机技术，并且畜禽养殖舍在养殖管理理论上面和自动化控制方面有了长足的进步，那么这就促进现代畜禽舍在各个地域的快速发展。电子技术在1970年初期得到了急速的发展，在这期间随着微型计算机的出现，更加促进了养殖厂在环境控制方面得到了革命性的进步。计算机技术在1980年时得到了快速的发展，这就使得它的价钱有了很大的减少，并且养殖户对养殖舍环境监控也更加重视。在欧美国家这种根据微型计算机设计出来的畜禽舍环境因子监控系统得到了空前的进步，这也就使得他们最先跨进智能以及化网络化阶段。到如今为止，国外发达国家在现代化畜禽养殖舍的内部建设上已经有了成熟的构建方案，而且对养殖舍的要求也有了确定的规则。
目前，我国在智能化网络化的养殖舍建设方面和发达国家有着一定的差距。本国在综合的畜禽养殖舍环境因子监控方面属于才开始阶段，目前还处于研讨单一的畜禽舍环境因子以及小数量的畜禽舍环境因子影响的阶段。但是实际上，养殖舍内的温度、光照、湿度、有害气体浓度等都是相互影响的，其中某个因素因为一些原因出现了变动，那么这个变动将会使得其他的环境因子跟着一起改变，环境因素的时间改变以及空间改变都是很复杂的。因此我们应该根据自己国家的具体情况研制出符合我们国家养殖业发展的自动化监控系统，并且在养殖舍中进行推广，这种现代养殖舍的建设，能够给养殖户带来巨大的利润，也能够促进劳动力的解放。
2 系统的整体设计方案
2.1 系统的设计任务
现代化养殖舍的建设是我国养殖业发展的必然，然而现代化养殖舍就是通过把现代化的设备装备到养殖舍当中，其基本的特征就是自动化、智能化、科学化；其基本的特点就是高效、高产、节约。现代化畜禽养殖舍由于自动化智能化程度高，可以节约劳动力成本。同时，可以根据畜禽的市场需求，按照畜禽的生长发育的规律，为畜禽提供良好的生存环境，保证畜禽能够健康的成长。现代的畜禽舍可以有效的监控养殖舍内环境因子的改变，当养殖舍内环境中的某些因子不利于畜禽生长的时候，系统就会发出警报，这样养殖户就可以对状况做出相应的处理。并且，这样的现代化设施可以有效的降低不同季节，不同地域对养殖的不利影响，当目前温度低于或高于畜禽生长最适宜温度时，养殖户就可以做出处理。
2.2 系统方案选用依据
CAN现场总线被应用于畜禽养殖舍，因为它能够对环境因子进行实时的监测，具有数据传输的可靠性能并且它能够灵活的在养殖舍进行布置，并且对环境没有太大的要求。CAN现场总线由于有以上等特点，因此它被普遍的应用在工业设施、工业自动化、汽车、医疗设施等很多领域，它是现在自动化开展最主要的一个方向，同时它也被称作是自动化在计算机上面的局域网。CAN现场总线的发展为畜禽养殖舍里面各个节点之间的信息交换能够可靠准时的进行提供了有力的保证。本文选用的是STM32F10x系列的单片机来支持CAN现场总线，它将自动控制技术、计算机技术、转换技术、通信技术紧密结合在一起。这种通讯系统相比较于集中的计算机控制系统以及仪表控制系统，它应用的领域更加宽泛。而且CAN现场总线可以很好的让PC机和各个节点的单片机进行实时的通信。
目录
1 绪论 2
1.1 课题的研究意义及背景 2
1.2 国内外养殖舍技术的发展 2
2 系统的整体设计方案 3
2.1 系统的设计任务 3
2.2 系统方案选用依据 3
2.3 系统设计方案 4
2.3 CAN通讯方式简介 4
2.4 CAN现场总线发展历程 5
3 硬件部分的设计 6
3.1 CAN现场总线监控系统硬件总体设计 6
3.2模拟信号采集模块 7
3.3数字信号采集模块 8
3.4开关信号输出模块 9
3.5 CAN通讯模块 10
4 软件部分设计 11
4.1 CAN总线协议 11
4.2 CAN总线通讯模块设计 15
4.3环境监测节点设计 18
5 PID在畜禽舍控制节点上的应用 22
5.1畜禽养殖舍控制节点的软件流程 22
5.2畜禽养殖舍温度控制器的设计 23
5.3 PID算法的整定 25
6上位PC机的设计以及与下位机的调试 26
6.1上位机总体 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
设计 26
6.2上位PC机与下位机调试监控画面 28
结 论 32
致 谢 33
参 考 文 献 34
附录 36
上位机程序代码 36
温湿度部分程序 37
1 main.c 37
2 can.c 39
3 ustart1.c 43
4 delay.c 47
5 DHT11.c 49
有毒气体部分程序 51
1 main.c 51
2 can.c 53
3 ustart1.c 53
4 delay.c 53
5 adc.c 53
1 绪论
1.1 课题的研究意义及背景
由于高密度的畜禽养殖，导致畜禽舍内温湿度以及有害气体含量不能被有效的监控，这就为一些疾病的产生以及扩散带来了一个契机。这不仅损害了养殖户的利益而且对人的身体健康带来了很大的影响。
为了提高养殖户的养殖收益，减小养殖舍环境对生物生长的不利影响，过去的养殖方式显然不能满足当前形式下的养殖需求，所以应用新的养殖方法就十分的必要。经过广大研究者的刻苦公关，研究出了一系列能够有效监测养殖舍环境的设备，这就为养殖舍能够保持有利的环境因素奠定了基础。其中CAN现场总线技术、单片机技术、智能控制技术、计算机技术、网络通讯技术的应用为畜禽舍环境的监控做出了卓越的贡献。多个网络模块在上位PC机和单片机的实时调控下，对畜禽养殖舍环境因子的监测实现了实时的监控和报警。这也就推动了养殖业向高效率、优质化方向发展。
1.2 国内外养殖舍技术的发展
西方国家在现代化养殖舍建设方面起步较早，早在20世纪60年代，大型的高级养殖厂就开始应用在畜牧业、水产养殖业、以及农业方面。现代畜禽养殖舍充分利用了已经发展起来的智能控制技术、单片机技术以及计算机技术，并且畜禽养殖舍在养殖管理理论上面和自动化控制方面有了长足的进步，那么这就促进现代畜禽舍在各个地域的快速发展。电子技术在1970年初期得到了急速的发展，在这期间随着微型计算机的出现，更加促进了养殖厂在环境控制方面得到了革命性的进步。计算机技术在1980年时得到了快速的发展，这就使得它的价钱有了很大的减少，并且养殖户对养殖舍环境监控也更加重视。在欧美国家这种根据微型计算机设计出来的畜禽舍环境因子监控系统得到了空前的进步，这也就使得他们最先跨进智能以及化网络化阶段。到如今为止，国外发达国家在现代化畜禽养殖舍的内部建设上已经有了成熟的构建方案，而且对养殖舍的要求也有了确定的规则。
目前，我国在智能化网络化的养殖舍建设方面和发达国家有着一定的差距。本国在综合的畜禽养殖舍环境因子监控方面属于才开始阶段，目前还处于研讨单一的畜禽舍环境因子以及小数量的畜禽舍环境因子影响的阶段。但是实际上，养殖舍内的温度、光照、湿度、有害气体浓度等都是相互影响的，其中某个因素因为一些原因出现了变动，那么这个变动将会使得其他的环境因子跟着一起改变，环境因素的时间改变以及空间改变都是很复杂的。因此我们应该根据自己国家的具体情况研制出符合我们国家养殖业发展的自动化监控系统，并且在养殖舍中进行推广，这种现代养殖舍的建设，能够给养殖户带来巨大的利润，也能够促进劳动力的解放。
2 系统的整体设计方案
2.1 系统的设计任务
现代化养殖舍的建设是我国养殖业发展的必然，然而现代化养殖舍就是通过把现代化的设备装备到养殖舍当中，其基本的特征就是自动化、智能化、科学化；其基本的特点就是高效、高产、节约。现代化畜禽养殖舍由于自动化智能化程度高，可以节约劳动力成本。同时，可以根据畜禽的市场需求，按照畜禽的生长发育的规律，为畜禽提供良好的生存环境，保证畜禽能够健康的成长。现代的畜禽舍可以有效的监控养殖舍内环境因子的改变，当养殖舍内环境中的某些因子不利于畜禽生长的时候，系统就会发出警报，这样养殖户就可以对状况做出相应的处理。并且，这样的现代化设施可以有效的降低不同季节，不同地域对养殖的不利影响，当目前温度低于或高于畜禽生长最适宜温度时，养殖户就可以做出处理。
2.2 系统方案选用依据
CAN现场总线被应用于畜禽养殖舍，因为它能够对环境因子进行实时的监测，具有数据传输的可靠性能并且它能够灵活的在养殖舍进行布置，并且对环境没有太大的要求。CAN现场总线由于有以上等特点，因此它被普遍的应用在工业设施、工业自动化、汽车、医疗设施等很多领域，它是现在自动化开展最主要的一个方向，同时它也被称作是自动化在计算机上面的局域网。CAN现场总线的发展为畜禽养殖舍里面各个节点之间的信息交换能够可靠准时的进行提供了有力的保证。本文选用的是STM32F10x系列的单片机来支持CAN现场总线，它将自动控制技术、计算机技术、转换技术、通信技术紧密结合在一起。这种通讯系统相比较于集中的计算机控制系统以及仪表控制系统，它应用的领域更加宽泛。而且CAN现场总线可以很好的让PC机和各个节点的单片机进行实时的通信。
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