can总线的猪舍环境监控系统设计软件子系统
近些年来，大规模的农业控制系统不断发展进步，我国的生猪养殖业也逐渐步入规模化、集约化的发展阶段，现代猪舍养殖系统对自动化的要求越来越高，系统对猪舍小环境中各参数的控制水平决定着猪舍生产力高低，使得养猪业的智能化管理日益重要。针对当前生猪养殖舍环境监控系统效果低下的实际状况，设计了基于CAN总线的猪舍环境参数检测与控制系统。本系统软件子系统设计以CAN总线通讯技术为基础，STC89C52RC单片机为处理器，根据猪舍具体养殖环境的特点，采用位置式PID控制规律作为控制策略，设计了各节点的C语言程序以及上位机的VB语言监控画面。采用温度、湿度、有害气体和光照等多种传感器，检测相应的环境参数，通过CAN总线网络将检测单元采集的现场数据信息传输到监控中心，实现对被控对象生猪舍环境参数的实时预警和控制。用以提高生猪养殖环境监控系统的可靠性和自动化程度，提高养殖效益。关键词 CAN总线网络，猪舍环境监控，单片机
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究现状分析 1
1.3 课题研究意义 2
1.4 课题的主要任务 2
2 系统设计概述 3
2.1 系统方案设计 3
2.2 系统总体软件设计 4
2.3 系统总体硬件设计 5
3 CAN总线通讯软件设计 6
3.1 CAN总线通讯技术 6
3.2 CAN总线通讯流程 8
3.3 CAN总线通讯初始化 9
3.4 CAN总线发送数据 11
3.5 CAN总线接收数据 12
4 检测节点软件设计 14
4.1 检测节点软件流程 14
4.2 检测软件设计 15
5 控制节点软件设计 20
5.1 控制节点软件流程 20
5.2 温度控制器设计 21
6 上位机监控软件设计 23
6.1 串口通讯设计 23
6.2 监控软件设计 24
6.3 监控界面设计 26
7 系统调试 28< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
br /> 7.1 软件调试 28
7.2 软硬件联调 29
7.3 上位机监控画面调试 30
结 论 32
致 谢 33
参 考 文 献 34
1 绪论
1.1 课题研究背景
近些年来，大规模的农业控制系统不断发展进步，我国的生猪养殖业也逐渐步入规模化、集约化的发展阶段，现代猪舍养殖系统对自动化的要求越来越高，系统对猪舍小环境中各参数的控制水平决定着猪舍生产力高低，使得养猪业的智能化管理日益重要。
目前，我国的规模化养殖猪业快速发展，管理系统更加智能，但是相应的养殖设施和控制技术与其他一些国家相比仍有不小的差距。目前对群养猪行为的监测及生长环境的控制仍多采用人工观察、人工调节，存在滞后性，生产效率不高，占用人力资源多，国内仅部分大型养猪场配置了传统的环境监控系统，将可编程逻辑控制器PLC作为现场监控中心，以有线的方式分布设备。现行的该种系统设计实现较难，线缆布置复杂，维护难度大，维护成本高[1]。
1.2 课题研究现状分析
20世纪70年代，荷兰、以色列等国由于农业欠发达，最早开始自动化管理畜舍系统的研究与开发，控制系统选用的是仪表进行测量，得到环境参数的模拟量，再利用多种复杂仪表进行显示，人工控制、人工记录。70年代后期，欧美国家已发展出较为完善的商品牛场管理控制系统，得到实际应用。20世纪80年代末期，世界养殖业逐渐发展，新的自动化控制系统得到应用，分布式多节点的监控系统投入运行，此时已有种猪性能电子测定系统，可以在饲料自动投喂时进行个体识别，将采食量、采食次数、采食时间、个体重量等信息进行归档记录[2]。目前自动化养殖设施已经推广到世界范围，各个国家在实现自动化的基础上，着力发展无人工化，以达到完全的自动化。20世纪90年代以来，电子信息技术、计算机技术基础上高新技术产业的发展应用，进一步加快了农业自动化的进程[4]。
20世纪50年代前，我国养殖业主要以个体为主，多为分散养殖没有形成规模。20世纪50年代后，工业化政策推进了我国养殖业的发展，个体养殖户被重组合并为一般规模的中型养殖方式，工业化猪舍养殖逐渐发展，养殖规模开始集约化，但养殖分布较为分散，在广东、辽宁、上海等地建有第一批工业化猪舍养殖设施，提高了中国养殖业的自动化水平，自动化畜禽养殖系统得以发展。但是我国的自动化技术起步较晚，仍有大量生猪养殖处于传统的小规模个体饲养方式。从80年代起，我国科研人员开始向国外发达国家学习，造访各国参观养殖舍控制系统，引进先进的自动化技术，将其与畜禽养殖技术结合，大力发展我国的畜禽养殖业。90年代初期，我国的自动化技术研究出现了停滞，其原因主要是过于依赖外国的设备和技术。直到90年代末，我国科研人员完成对国外引进的现代化控制技术的研究，不少高校和科研院所也都投入到自动化环境监测系统的研究中，通过长时间的消化吸收，进行了大量的实验和开发，在许多技术方面获得创新，取得了一系列研究成果[4]。例如：高中霞等利用ZigBee技术，将分布在禽舍的传感器节点组成网络，釆集到的数据通过ZigBee网络发送到LABVIEW编辑的监测平台，形成一个监控网络[5]。
1.3 课题研究意义
通过对现代国内外猪舍发展现状的分析对比，不难发现现在国内的猪舍技术与国外猪舍技术存在差距，尤其是在智能控制方面。现代农业愈发追求有效的生产管理、高效的生产能力以及极高的产品质量，要实现这样的目标，传统的技术方法已不能满足要求，因此需要提高我国检测和控制猪舍环境的技术[6]。
本课题的研究意义是设计出一种猪舍环境实时监控系统，基于CAN现场总线网络连接，实现对猪舍环境参数的实时检测和控制，使猪舍环境有利于养殖猪的培育，提高养殖猪舍的经济效益。由于CAN总线网络具备很强的抗干扰能力，通讯实时可靠，同时具有布线简单、通信速率高、通讯距离远、利用率高、维护方便、运行成本低、易调试等多项优点[8]。与传统的猪舍控制系统相比，系统运行成本可明显降低，准确性以及稳定性得以提高，足以满足市场对现代猪舍环境监控系统的需求，具有广阔的应用前景。
1.4 课题的主要任务
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究现状分析 1
1.3 课题研究意义 2
1.4 课题的主要任务 2
2 系统设计概述 3
2.1 系统方案设计 3
2.2 系统总体软件设计 4
2.3 系统总体硬件设计 5
3 CAN总线通讯软件设计 6
3.1 CAN总线通讯技术 6
3.2 CAN总线通讯流程 8
3.3 CAN总线通讯初始化 9
3.4 CAN总线发送数据 11
3.5 CAN总线接收数据 12
4 检测节点软件设计 14
4.1 检测节点软件流程 14
4.2 检测软件设计 15
5 控制节点软件设计 20
5.1 控制节点软件流程 20
5.2 温度控制器设计 21
6 上位机监控软件设计 23
6.1 串口通讯设计 23
6.2 监控软件设计 24
6.3 监控界面设计 26
7 系统调试 28< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
br /> 7.1 软件调试 28
7.2 软硬件联调 29
7.3 上位机监控画面调试 30
结 论 32
致 谢 33
参 考 文 献 34
1 绪论
1.1 课题研究背景
近些年来，大规模的农业控制系统不断发展进步，我国的生猪养殖业也逐渐步入规模化、集约化的发展阶段，现代猪舍养殖系统对自动化的要求越来越高，系统对猪舍小环境中各参数的控制水平决定着猪舍生产力高低，使得养猪业的智能化管理日益重要。
目前，我国的规模化养殖猪业快速发展，管理系统更加智能，但是相应的养殖设施和控制技术与其他一些国家相比仍有不小的差距。目前对群养猪行为的监测及生长环境的控制仍多采用人工观察、人工调节，存在滞后性，生产效率不高，占用人力资源多，国内仅部分大型养猪场配置了传统的环境监控系统，将可编程逻辑控制器PLC作为现场监控中心，以有线的方式分布设备。现行的该种系统设计实现较难，线缆布置复杂，维护难度大，维护成本高[1]。
1.2 课题研究现状分析
20世纪70年代，荷兰、以色列等国由于农业欠发达，最早开始自动化管理畜舍系统的研究与开发，控制系统选用的是仪表进行测量，得到环境参数的模拟量，再利用多种复杂仪表进行显示，人工控制、人工记录。70年代后期，欧美国家已发展出较为完善的商品牛场管理控制系统，得到实际应用。20世纪80年代末期，世界养殖业逐渐发展，新的自动化控制系统得到应用，分布式多节点的监控系统投入运行，此时已有种猪性能电子测定系统，可以在饲料自动投喂时进行个体识别，将采食量、采食次数、采食时间、个体重量等信息进行归档记录[2]。目前自动化养殖设施已经推广到世界范围，各个国家在实现自动化的基础上，着力发展无人工化，以达到完全的自动化。20世纪90年代以来，电子信息技术、计算机技术基础上高新技术产业的发展应用，进一步加快了农业自动化的进程[4]。
20世纪50年代前，我国养殖业主要以个体为主，多为分散养殖没有形成规模。20世纪50年代后，工业化政策推进了我国养殖业的发展，个体养殖户被重组合并为一般规模的中型养殖方式，工业化猪舍养殖逐渐发展，养殖规模开始集约化，但养殖分布较为分散，在广东、辽宁、上海等地建有第一批工业化猪舍养殖设施，提高了中国养殖业的自动化水平，自动化畜禽养殖系统得以发展。但是我国的自动化技术起步较晚，仍有大量生猪养殖处于传统的小规模个体饲养方式。从80年代起，我国科研人员开始向国外发达国家学习，造访各国参观养殖舍控制系统，引进先进的自动化技术，将其与畜禽养殖技术结合，大力发展我国的畜禽养殖业。90年代初期，我国的自动化技术研究出现了停滞，其原因主要是过于依赖外国的设备和技术。直到90年代末，我国科研人员完成对国外引进的现代化控制技术的研究，不少高校和科研院所也都投入到自动化环境监测系统的研究中，通过长时间的消化吸收，进行了大量的实验和开发，在许多技术方面获得创新，取得了一系列研究成果[4]。例如：高中霞等利用ZigBee技术，将分布在禽舍的传感器节点组成网络，釆集到的数据通过ZigBee网络发送到LABVIEW编辑的监测平台，形成一个监控网络[5]。
1.3 课题研究意义
通过对现代国内外猪舍发展现状的分析对比，不难发现现在国内的猪舍技术与国外猪舍技术存在差距，尤其是在智能控制方面。现代农业愈发追求有效的生产管理、高效的生产能力以及极高的产品质量，要实现这样的目标，传统的技术方法已不能满足要求，因此需要提高我国检测和控制猪舍环境的技术[6]。
本课题的研究意义是设计出一种猪舍环境实时监控系统，基于CAN现场总线网络连接，实现对猪舍环境参数的实时检测和控制，使猪舍环境有利于养殖猪的培育，提高养殖猪舍的经济效益。由于CAN总线网络具备很强的抗干扰能力，通讯实时可靠，同时具有布线简单、通信速率高、通讯距离远、利用率高、维护方便、运行成本低、易调试等多项优点[8]。与传统的猪舍控制系统相比，系统运行成本可明显降低，准确性以及稳定性得以提高，足以满足市场对现代猪舍环境监控系统的需求，具有广阔的应用前景。
1.4 课题的主要任务
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/2510.html
