自動化專業(yè)畢業(yè)設計(論文)-基于單片機的魚用投餌機自動控制系統(tǒng)的設計.doc

基于單片機的魚用投餌機自動控制系統(tǒng)的設計摘要單片機又被稱為單片微控控制器，單片機（Microcontrolles）其實是一種集成電路芯片，它可以算一個小而完善的微型計算機系統(tǒng)，它把CPU、RAM、ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能集成到一塊硅片上，單片機在工業(yè)控制領域廣泛應用。它相當于一個微型計算機，與計算機相比它只是缺少一個I/O口而已，單片機具有以下幾個方面的優(yōu)點：（1）系統(tǒng)結構簡單，使用方便，實現(xiàn)模塊化；（2）它的可靠性高，即使工作到106107小時也不會產(chǎn)生故障；（3）處理功能強，速度快；（4）電壓低，功率低，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品（5）控制功能強；（6）環(huán)境適應能力強。單片機在以下幾個方面被廣泛運用：如智能儀表、實時工控，通訊設備，導航系統(tǒng)，家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能使產(chǎn)品產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，一般的投餌機控制系統(tǒng)存在著定時不準確、可靠性差、投餌與間歇時間設置不合理、不能合理調(diào)節(jié)投餌距離、浪費飼料等問題。為了解決此類問題，本論文研究了基于單片機的魚用投餌機自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)設定參數(shù)為供餌時間、停餌時間、投餌時間和投餌距離，控制對象為輸送減速交流電機和投餌直流電機；同時，從硬件和軟件方面介紹了本自動控制系統(tǒng)的設計和制作。實驗結果表明，該系統(tǒng)能夠控制魚用投餌機進行定時、定量投餌，以此做到科學喂魚。關鍵詞：單片機魚餌投食機IVThe Automatic Control System Design of Fish Bait Casting Machine Based on Single Chip MiscrocomputerAbstractMicrocontroller is also known as single-chip microcomputer. Actually, microcontroller is a kind of integrated circuit chip. It can be considered as a small and impeccable microcomputer system, integrating CPU, RAM, ROM, multiple I/O ports, the interrupt system, the timer/ counter and so on into a piece of silicon. The single-chip microcomputer is widely used in industrial control field. It is equivalent to a microcomputer. Compared with the computer, it just lacks of an I/O pot. The advantages of the single-chip microcomputer has the following several aspects: （1） The system structure is simple, easy to use, and implement modularity （2） Its high reliability can ensure that it will not breakdown even works 106 to 107 hours （3） Powerful processing capabilities and fast speed （4） Low voltage and power, to facilitate the production of portable products （5） Powerful control function （6） Powerful environment adaptability. SCM is widely used in the following fields: for instance, intelligent instruments, real-time industrial controls, communications equipment, navigation systems, household appliances and so on. Once all kinds of products use the single-chip microcomputer, they will produce qualitative leap. General bait casting machine control system exists some problems. Such as timing inaccurate, inferior reliability, the unreasonable time between bait casting and interval, the feeding distance irregularly, waste of feed and so on. For solving those problems, the essay discusses the automatic fish bait casting machine control system based on single chip microcomputer. The system default parameters are bait time, stop bait time, bait casting time, as well as bait casting distance. The controlled objects are conveyance deceleration AC motor and bait casting DC motor. At the same time, this essay will introduce the automatic control system design and production from the aspects of the hardware and software. The experimental results show that this system can control the fish bait casting machine for timing, quantitative bait casting, in order to achieve the aim of scientific feeding fish.Keywords:microcontrollerbaitfeeder目錄前言1第1章課題研究背景與價值2第1.1節(jié)選題的意義與價值2第1.2節(jié)研究綜述4第1.3節(jié)課題的研究意義與目的6第1.4節(jié) 研究范圍與內(nèi)容7第1.5節(jié) 研究視角與方法9第2章基于單片機研究的魚餌投食機的概況12第2.1節(jié)魚餌投食機的總框架圖12第2.2節(jié)技術指標12第2.3節(jié)投食機的參數(shù)指標14第3章硬件設計16第3.1節(jié)80C51單片機16第3.2節(jié)顯示部分16第3.3節(jié)LCD部分17第3.4節(jié)晶振電路和復位電路18第3.5節(jié)DAC芯片18第4章軟件設計20第1節(jié)程序框圖20第節(jié)程序20結論30附錄32參考文獻34致謝35前言本人畢業(yè)設計的論題為基于單片機的魚用投餌機自動控制系統(tǒng)的設計，設計了一套能根據(jù)池塘的大小，寬度來調(diào)整投餌機的強度，以此解決了一般的投餌機對飼料的浪費問題。 本文根據(jù)目前國內(nèi)外學者對投餌機控制系統(tǒng)的研究成果，借鑒他們的成功經(jīng)驗，完整的設計出一套魚用投餌機的控制系統(tǒng)。這些文獻給與本文很大的參考價值。現(xiàn)在的投餌技術一般分為兩種：一種是人工投餌，一種是振動喂料。兩種方式相對來說人工喂料費時費力，而振動喂料雖然節(jié)省人力但是由于振動喂料投餌的距離特別近所以特別容易造成飼料浪費的現(xiàn)象，而且由于飼料投放的比較集中有的魚無法吃到飼料，可能會產(chǎn)生餓死或者魚的生長大小不一樣的現(xiàn)象，所以在此情況下我們設計了一套基于單片機技術的魚餌投食機技術，來解決上述問題。在我設計的投餌系統(tǒng)中單片機作為主芯片，我們采取單片機作為主芯片主要是因為單片機體積小可靠性高，控制能力強，易擴展，性價比高。另外我們還采用了LM386、DAC0836等芯片來提高系統(tǒng)的自動化。雖然我們采取51單片機作為自動控制系統(tǒng)的核心并且在采用了許多的自動化芯片但是系統(tǒng)并沒有做到完全的自動化，比如時間的設定和電機的控制還需要人為的設置。第1章課題研究背景與價值第1.1節(jié)選題的意義與價值1.1.1 理論意義與價值隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的越來越火爆，基于單片機的魚用自動投餌機越來越多地應用于池塘養(yǎng)殖業(yè)?；趩纹瑱C的投餌機有拋撒面積大，拋灑均勻，有利魚的攝食，可以提高餌料利用率，降低餌料系數(shù)等優(yōu)點。我們現(xiàn)就投餌機的有關知識簡單的給大家講解一下，以方便漁民的選購及使用的時候作為一些參考。 一是投餌機的種類及組成 。按照投餌機使用的范圍不同，投餌機一般可以可分為小水體專用型、網(wǎng)箱專用型和普通池塘使用型這三種類型，現(xiàn)在的養(yǎng)魚業(yè)一般也就這三種類型。在結構上比較統(tǒng)一一般均由料斗、下料裝置、拋撒裝置、控制器這四個部分組成的大體結構。（1）料斗 ，料斗一般是由白鐵皮或黑鐵皮制作而成的，白鐵皮的工藝相對來說比較簡單，所以白鐵皮的價格一般也是比較低的，但是白鐵皮的相對來說比較薄，所以強度對有的情況下是不達標的。黑鐵皮比較厚，加工起來需要專門的切割機和加工設備，而且還需折邊、焊接、噴漆等多道復雜的程序才可以完成，但是黑鐵皮制作完場后外觀漂亮，非常的牢固，但是價格比白鐵皮要高的多。(2)下料裝置 ，我們主要是采用電磁鐵下拉式的模型。該裝置由電磁鐵、下料門、下料口調(diào)節(jié)板這三部分構成，通電時電磁鐵吸合，向下拉動下料門使魚餌飼料下落，斷電后電磁鐵失去磁性下料門在彈簧的作用下回歸原位，飼料不在下落。這種裝置結構簡單耐用，成本低，容易維修，配件容易更換相對來說比較實惠。(3)拋撒裝置， 按動力的不同可分為以下幾種裝置：不使用動力的拋撒裝置。當餌料從下料口落下時，會觸碰到其下方的錐形撒料盤，在碰撞力的作用下餌料就會散開，但是這種裝置對于餌料產(chǎn)生的初始拋出速度比較低，所以拋出的距離比較近不適合大的池塘。使用管道和高速流動空氣把餌料輸送到投餌點，我們可以在出口設置一個固定的物體，當餌料碰觸到固體時就會被拋出。這種裝置相對來說就比較適合網(wǎng)箱養(yǎng)殖因為不用擔心飼料飛出范圍造成飼料的浪費。使用電機及圓盤是目前應用最多的類型，這種裝置在池塘養(yǎng)殖中比較常見，因為他的速度相對來說比較穩(wěn)定。其電機有高速電機及低速電機兩種不同的電機對等兩種不同的拋餌距離，由于高速電機速度高，當餌料接觸轉(zhuǎn)盤的瞬間餌料對于轉(zhuǎn)盤的碰撞力會很大，使得魚料拋出的距離比較遠。所以現(xiàn)在傾向于使用低速電機來控制餌料的初始速度，我們可以根據(jù)池塘的面積的大小來配置半徑不同的圓盤，這樣我們就能使餌料獲得相應的比較穩(wěn)定得初始速度，更加容易控制(4)控制器的功能如下：一是可以定時。開啟投餌機后經(jīng)過一定的時間投餌機會自動關機。二是間歇控制功能。在向池塘投料的過程中，每隔一定時間打開下料開關投擲魚餌，然后關閉-開始，一直循環(huán)下去，直到到了定的停止時間才徹底關閉?？刂破饔直晃覀兎譃闄C械定時、電子定時和以單片機為核心的控制器這三種定時器相對來說以單片機為核心的控制器更受漁民們的歡迎。那是因為單片機的可編程性高，而且定時非常準確可靠，間隔時間和投料持續(xù)時間可以隨時按照我們的想法調(diào)整，在人性化的同時還具有一定的智能功能。采用單片機設置此程序我們可以對每天的投喂程序進行設置，控制器可以按照我們設定好的自動管理投喂工作，當料斗中沒有飼料時，自動停止投喂。下面我們大體介紹一下投餌機的選擇及用法（1）投餌機的選擇首兄我們應該根據(jù)不同的養(yǎng)殖方式選擇不同的投餌機種類。其次就是要根據(jù)經(jīng)濟條件選擇使用哪款投餌機，在條件許可的情況下盡量選功能相對齊全的基于單片機的投餌機器。我們要根據(jù)池塘的大小來選擇池塘使用的投餌機，還要考慮池塘面積及池魚種類，一定要注意并不是投餌機電機轉(zhuǎn)速越高、投的距離越遠、投餌的面積越大就越好，這是一種非常錯誤的觀點，我們應根據(jù)池塘面積及魚的種類和魚苗的數(shù)量選擇不同的投餌機。比如在0.2公頃0.35公頃的池塘中，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)顯示每667平方米能生產(chǎn)出1500公斤左右的魚，根據(jù)計算我們可以算出投餌機的拋撒距離以5米8米是最為適合的。如果選擇的投餌機不當我們就可能會使投拋撒距離過遠、覆蓋的面積過大，這樣會使池塘邊緣的部分餌料由于沒有魚吃而造成浪費，污染水源。選擇網(wǎng)箱用投餌機的時候，要首先考慮網(wǎng)箱的大小、網(wǎng)箱設置的密度以及網(wǎng)箱載魚量這三種因素。1.1.2實踐意義與價值如今目前在漁業(yè)市場銷售的自動投餌機中，飼料箱、離心拋盤結構基本穩(wěn)定，相對來說各產(chǎn)品之間并沒有多大變化，各生產(chǎn)廠家為了提高投餌機的自動化程度，一般都會把注意力集中在喂料器和自動控制器的研究開發(fā)上，所以我們看到的各產(chǎn)品之間這兩部分的結構是有較大差異的。根據(jù)有關資料和一些廠家的介紹，喂料器結構一般情況下分為以下幾種：一種是采用小電動機連接偏心輪然后再輸料口端產(chǎn)生上下振動喂料，另一種就是通過電磁鐵而產(chǎn)生的振動使飼料傳輸?shù)斤暳贤邪迳?，使得飼料在托板上向一個方向慢慢移動形成喂料。還有其他的一些喂料器是采用葉輪式、平板轉(zhuǎn)盤開孔式和攪籠式等結構。目前在市場上銷售的自動投餌機喂料器大部分是前兩種。上面所述的采用小電動機連接偏心輪然后在輸料口端產(chǎn)生上下振動喂料，或者是通過電磁鐵產(chǎn)生振動喂料，都能夠比較順利的將飼料箱的飼料送到離心拋盤拋撒出去，但是缺點就是不能準確地確定在單位時間內(nèi)投出的飼料量，因此，大大限制了其以日投喂量進行設置的可能。在自動控制器方面，有的產(chǎn)品使用機械定時和分立元件組成的定時電路自動控制器，也有的產(chǎn)品使用單片機控制的自動控制器。自動控制器主要是用來控制喂料器喂料與停頓和拋盤的定時拋料，以此來達到模擬人工投喂的效果。在當前市面銷售的自動投餌機的自動控制器內(nèi)部結構可能有較大的差異，但是在基本設置上會形成了一個固定模式，普遍都分為拋料定時控制、喂料時間控制、喂料停頓時間控制三個控制，拋料定時控制一般可設定為為060min(機械定時器)和10100min(電子定時器)。喂料時間控制：大多數(shù)可設定為為19s(可調(diào))。喂料停頓時間控制：亦是19s(可調(diào))。上述系統(tǒng)不能直接以投喂量作為功能設置，只能是通過時間的設置來間接表現(xiàn)量的結果，使得操作麻煩，投喂量難以確定，這是當前市場上的自動投餌機一直解決不了的問題。第1.2節(jié)研究綜述1.2.1國內(nèi)研究我們國內(nèi)的魚兒投食機在結構上比較統(tǒng)一一般均由料斗、下料裝置、拋撒裝置、控制器這四個部分組成的大體結構。（1） 料斗 ，料斗一般是由白鐵皮或黑鐵皮制作而成的，白鐵皮的工藝相對來說比較簡單，所以白鐵皮的價格一般也是比較低的，但是白鐵皮的相對來說比較薄，所以強度對有的情況下是不達標的。黑鐵皮比較厚，加工起來需要專門的切割機和加工設備，而且還需折邊、焊接、噴漆等多道復雜的程序才可以完成，但是黑鐵皮制作完場后外觀漂亮，非常的牢固，但是價格比白鐵皮要高的多。（2）下料裝置 ，我們主要是采用電磁鐵下拉式的模型。該裝置由電磁鐵、下料門、下料口調(diào)節(jié)板這三部分構成，通電時電磁鐵吸合，向下拉動下料門使魚餌飼料下落，斷電后電磁鐵失去磁性下料門在彈簧的作用下回歸原位，飼料不在下落。這種裝置結構簡單耐用，成本低，容易維修，配件容易更換相對來說比較實惠。（3）拋撒裝置， 按動力的不同可分為以下幾種裝置：不使用動力的拋撒裝置。當餌料從下料口落下時，會觸碰到其下方的錐形撒料盤，在碰撞力的作用下餌料就會散開，但是這種裝置對于餌料產(chǎn)生的初始拋出速度比較低，所以拋出的距離比較近不適合大的池塘。使用管道和高速流動空氣把餌料輸送到投餌點，我們可以在出口設置一個固定的物體，當餌料碰觸到固體時就會被拋出。這種裝置相對來說就比較適合網(wǎng)箱養(yǎng)殖因為不用擔心飼料飛出范圍造成飼料的浪費。使用電機及圓盤是目前應用最多的類型，這種裝置在池塘養(yǎng)殖中比較常見，因為他的速度相對來說比較穩(wěn)定。其電機有高速電機及低速電機兩種不同的電機對等兩種不同的拋餌距離，由于高速電機速度高，當餌料接觸轉(zhuǎn)盤的瞬間餌料對于轉(zhuǎn)盤的碰撞力會很大，使得魚料拋出的距離比較遠。所以現(xiàn)在傾向于使用低速電機來控制餌料的初始速度，我們可以根據(jù)池塘的面積的大小來配置半徑不同的圓盤，這樣我們就能使餌料獲得相應的比較穩(wěn)定得初始速度，更加容易控制（4）控制器的功能如下：一是可以定時。開啟投餌機后經(jīng)過一定的時間投餌機會自動關機。二是間歇控制功能。在向池塘投料的過程中，每隔一定時間打開下料開關投擲魚餌，然后關閉-開始，一直循環(huán)下去，直到到了定的停止時間才徹底關閉。控制器又被我們分為機械定時、電子定時和以單片機為核心的控制器這三種定時器相對來說以單片機為核心的控制器更受漁民們的歡迎。那是因為單片機的可編程性高，而且定時非常準確可靠，間隔時間和投料持續(xù)時間可以隨時按照我們的想法調(diào)整，在人性化的同時還具有一定的智能功能。采用單片機設置此程序我們可以對每天的投喂程序進行設置，控制器可以按照我們設定好的自動管理投喂工作，當料斗中沒有飼料時，自動停止投喂并報警使我們能及時處理避免浪費電。 1.2.2國外研究相對于國內(nèi)的魚兒投食機的技術和使用，國外的研究稍稍領先于國內(nèi)，現(xiàn)在在國外養(yǎng)魚業(yè)中基于單片機技術的魚兒投食機已經(jīng)被普及，而且基于單片機技術的魚兒投食機的研究在前幾年國外已經(jīng)進行了，根據(jù)資料顯示對比于德國、美國、日本、英國等發(fā)達國家，我們國內(nèi)的投食機研究落后58年，所以在同等條件下我們會浪費更多的人力和財力，而且效益遠遠低于他們。第1.3節(jié)課題的研究意義與目的1.3.1理論意義市場上目前有兩種投餌方式：一種是人工投餌，另外一種是投餌機投餌；第一種人工投餌一是效率非常低，勞動量大，而且餌料的撒播距離和密度都是很不均勻的，這樣會嚴重影響到餌料的利用率，造成嚴重的浪費，同時會增加生產(chǎn)成本。利用一般的投餌機進行投餌，雖然可以做到省時省料，定時定量，但是投餌的射程和范圍是不可以調(diào)整的，這樣就會造成餌料散落比較集中，這樣就使餌料在池塘底部造成囤積，造成池塘的污染，嚴重可能會導致魚苗的大量死亡；面對上述產(chǎn)生的一些問題我們研制了一套基于單片機系統(tǒng)的魚餌投食機，這款投食機可以完美的解決上面提到的問題，它不僅可以做到定時定量，而且還能控制魚餌的投放范圍，這樣就可以做到大面積的撒餌，讓餌料充分利用?，F(xiàn)今社會養(yǎng)魚業(yè)越來越發(fā)達，每個國家的水產(chǎn)養(yǎng)殖事業(yè)對于投餌機的要求也是越來越高，為了適應魚在不同生長期對魚餌投量和顆粒大小的需求，喂養(yǎng)時我們要用顆粒大小和營養(yǎng)配比成分不同的餌料，這樣才能做到科學養(yǎng)魚，做到既不浪費餌料又能讓魚吃飽，同時為了使價格不算便宜的餌料得到最大限度的利用，選用的投餌機的種類不同，所產(chǎn)生的效果也不同，對于我們產(chǎn)生的效益也是千差萬別。基于單片機的投餌機在國外的漁業(yè)生產(chǎn)養(yǎng)殖中已經(jīng)被普遍的應用，因為雖然當時初期可能投入增加了但是卻給以后的生產(chǎn)和發(fā)展帶來了非常大的經(jīng)濟效益。我國現(xiàn)階段的一些網(wǎng)箱和池塘在養(yǎng)魚過程中，都已經(jīng)配備了單片機投餌機，而且數(shù)量還有逐年增加的趨勢。由于采用基于單片機設置的魚餌投食機可以做到定時定量，定范圍進行投餌，所以此類單片機具有節(jié)約勞動力，減輕養(yǎng)殖人員勞動強度，投餌合理，節(jié)約餌料，降低養(yǎng)殖成本，增加效益等優(yōu)點，因此利用基于單片機的魚餌投食機進行投食是現(xiàn)今養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的趨勢，而且越來越被養(yǎng)魚用戶所接受。1.3.2課題的研究目的我們研究基于單片機的魚兒投食機的目的就是能讓養(yǎng)殖用戶在養(yǎng)殖過程中擺脫以前的人工養(yǎng)殖技術，基于單片機的魚餌投食機能做到以下幾點優(yōu)點：（1）節(jié)省人力資源,大大的減輕了養(yǎng)殖用戶的勞動強度,對于養(yǎng)殖戶而言我們用單片機投餌機比一般的投餌機可以提高效率多達三倍以上;（2）節(jié)約飼料，避免人工投餌浪費飼料,有效的提高飼料利用率達15 %還多；（3）而且使用上述投餌機還可以減少飼料沉人池底腐爛變質(zhì),能長久的保持水質(zhì)清潔、減少魚類因為水域污染而造成的死亡；（4）采用遠距離投餌技術可以避免群魚爭食, 魚體長勢如一不用擔心成魚大小不一樣, 總的收益價格上升,平均魚畝產(chǎn)量可提離15 %以上，在后期可以不斷的提高收益，所以說基于單片機的魚用投餌機不僅大大的提高了勞動收入而且還大大的減輕了勞動力。第1.4節(jié)研究范圍與內(nèi)容1.4.1研究范圍我們經(jīng)過兩年多的時間，對現(xiàn)階段市場上銷售的自動投餌機進行分析研究以后，試研制出一種可以按照所需日投喂量來設置的魚用全自動投餌機，即由單片機控制的葉輪式喂料器全自動投餌機，它的特點就是打破了目前國內(nèi)自動投餌機只能依靠時間設置不能按投喂量來設置的模式，可以直接按照所需的日投喂量來進行設置、自動定時定量投喂。所謂自動定時定量投喂，就是上述自動投餌機在設定的時間內(nèi)自動開機并且投出原先設置好的投喂量，投喂完畢后機器自動關機。該投食機的控制器設有從15200kg，總共18個級別的每天投喂量，這樣就可以滿足從133310000m2的魚塘在各種條件下選擇的每天投喂量。自動控制器會把我們原先所設定的日投喂量平均分為上、下午兩部分，按原先設定好的上下午開機時間自動開機進行投喂，投喂工作程序運行完畢后投食機便會自動停機，投喂結束后，自動控制器進入一種靜止狀態(tài)，靜靜的等待下一次的啟動。如果在一段時間內(nèi)投喂量和投喂時間不需改變的話，只須定期的補充飼料便可，不用再對投食機另行設置。1.4.2研究內(nèi)容該機的關鍵首先是對于喂料器的設計，我們所選用得喂料器是由6片葉片構成的葉輪式喂料器，飼料可以通過喂料器的進料口慢慢落入葉輪葉片之間的扇區(qū)，然后經(jīng)過葉片的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)到喂料器的出料口，最后落入離心拋盤拋撒出去，我們之所以會采用這樣的傳動喂料方式，是由于葉輪葉片之間的扇區(qū)容積是相對固定的，喂料器的6個扇區(qū)容積都相等，分料量準確這樣便于控制，很容易就能計算出時間單位的喂料量來，而且飼料能夠均勻的落入到離心拋盤。另外，當機器停頓時，由于我們選的葉輪為6片葉片分隔，這樣飼料會立即被阻隔住，不會繼續(xù)落到離心拋盤上。上述葉輪式喂料器所具備的這些功能特點，是非常適合那些作為以投喂量來設置的控制裝置，使得喂料器除了完成喂料功能以外，還拓展為可以由時間的運行變成量來作為輸標準出的轉(zhuǎn)換器。但是有時候問題并不是這樣簡單的，由于現(xiàn)在的魚飼料都是小圓柱體的顆粒，當顆粒飼料從飼料箱落入喂料器時，很容易被卡在葉片與喂料器機殼的擋板之間，這樣會使得喂料器不能正常運行。如果我們單純?yōu)榱吮苊忸w粒飼料被卡而在設計的時候把葉片與喂料器機殼的擋板之間的間隙增大的話，那么飼料箱的飼料就會非常容易就通過這些間隙直接流入離心拋盤，此時喂料器的功能就完全消失了，喂料器就如形同虛設，變得毫無作用。我們經(jīng)過反復的試驗后，我們想到的解決方法就是我們把葉片邊緣與機殼擋板開口處做成齒狀，讓兩者錯開，并且留有一定的間隙，當顆粒飼料處于葉片與喂料器機殼的擋板之間時，就會被葉片邊緣的齒尖與機殼擋板開口處的齒尖切斷，這樣葉片就不會再被飼料卡住，喂料器就可以正常運行了，雖然這個改進說起來很簡單，但是對于我們這個產(chǎn)品的結構和功能是個關鍵性的突破，最終使得我們的投餌機能自動進行定時定量投喂成為現(xiàn)實。我們在設計自動控制器的時候，在硬件方面，我們采用了目前自動化控制系統(tǒng)廣泛使用的MCS51系列89C51單片機作為控制系統(tǒng)的主機，時鐘控制選用的是DS12887芯片，該芯片有內(nèi)置電池和寄存器，使得設備運行起來運行指令和時鐘運行不受停電、斷電及關機等因素的影響，保證實時控制的穩(wěn)定性和連續(xù)性。在軟件設計上，我們著重考慮到一方面要提高自動化程度，在另一方面要盡量使設備操作簡便，易于上手。例如在設備控制日投喂量的設計當中，我們選用固定的18個15200kg的級別的日投喂量，再根據(jù)養(yǎng)殖戶所掌握的養(yǎng)殖技術和經(jīng)驗，他們在設備上將拋撒停頓的時間按照各個日投喂量的情況，設計好后配置到各個日投喂量中去，配置好后通過一個按鍵進行選擇、確定，使設備的操作過程簡單化。我們在設計時不選用設置一個09的鍵盤，然后讓用戶自行設置每日的投喂量、拋撒時間、停頓時間等等。設置一個09的健盤讓用戶自行設置，這樣做雖然給了用戶很大的選擇空間，但在設備上實際操作起來就會比較復雜，這樣做實質(zhì)上這是不了解養(yǎng)殖技術，把復雜問題交給用戶自行處理的一種很不負責任的做法，這樣做不僅增加了操作量還大大降低了自動化程度。每天設備的定時開機時間是需要由用戶自行確定的，由于執(zhí)行日投喂量的程序我們已經(jīng)全部都設置好與日投喂量相應的運行時間，所以在每一次投喂過程結束后便設備便會自動關機，用戶無需再設定關機時間。這是提高自動化程度的一個要點。第1.5節(jié) 研究視角與方法1.5.1研究視角對于本課題我們采取以下幾個視角進行研究：（1）調(diào)查視角，前期我們通過走訪以下養(yǎng)魚用戶，了解了現(xiàn)今養(yǎng)魚業(yè)的一些現(xiàn)狀，現(xiàn)如今我國養(yǎng)殖業(yè)大部分地區(qū)都采用了自動化養(yǎng)殖，對于自動化投餌機我們做了很多調(diào)查，在調(diào)查中我們發(fā)現(xiàn)大部分養(yǎng)殖戶用的投餌機是振動式喂料機，這種喂料機雖然能起到自動喂食的作用但是投料范圍小，容易造成魚料堆積污染池塘，而且小范圍的投料會導致有些魚無法吃到食物，阻礙生長。（2）基于單片機的魚兒投食機給養(yǎng)殖業(yè)帶動的經(jīng)濟效益，運用基于單片機的投餌機不僅可以大大的解放勞動力，而且還節(jié)約了大量的飼料，這樣雖然我們在前期的投入可能會增加一些但是站在長遠的角度看我們會能收獲到巨大的經(jīng)濟利益，所以基于單片機的魚兒投食機現(xiàn)在漸漸被廣大漁民所接受，并越來越受人們的歡迎。（3）基于單片機的魚兒投食機的運行基礎，由于我們采用的是單片機作為本系統(tǒng)的核心硬件，所以此魚兒投食機大部分的操作都是基于單片機系統(tǒng)的自主操作，不用依靠人力天天盯著，這樣就大大的解放了我們的雙手。（4）基于單片機的魚餌投食機和普通投食機的區(qū)別，一個就是投食距離，普通的投食機只能投喂小范圍的魚餌，新型魚餌機可以根據(jù)池塘的大小投喂不同的距離，再一個就是新型投餌機可以做到定時、定量.1.5.2研究方法在寫論文時我們采取了以下幾種研究方法：（1）調(diào)查法，這是最普通的一種方法，也是最普遍的，前期我們采取問卷調(diào)查的方式對一些漁民進行了走訪，然后對于他們現(xiàn)在用的魚兒投食機的一些優(yōu)點或者不足做了記錄。（2）實驗法，這個在本系統(tǒng)中是主要的研究方法，我們在實驗中人為的改變對象的存在方式、變化過程使它服從于科學認識的需要。我們做科學實驗的目的就是根據(jù)研究的需要借助各種方法技術減少或消除各種可能影響結果的無關因素的干擾，以此來確保實驗結果的權威性。（3）文獻研究法，文獻研究是為了給我們提供一些理論的基礎，我們通過網(wǎng)上或者在圖書館對于一些資料的查詢可以讓我們少走許多的彎路，在研究過程中我們會遇到大大小小的問題，這時我們可以通過此種方法來解決困難，另外我們還可以通過文獻查閱來了解問題的歷史和現(xiàn)狀，以及找到解決困難的方法。（4）實證研究法，再完美的理論數(shù)據(jù)也不能作為實際數(shù)據(jù)，當我們的研究完成時我們必須通過實證來證明我們研究的正確性，通過不斷的實證實驗來提高我們理論數(shù)據(jù)和實驗數(shù)據(jù)的契合度，只有這樣我們才能讓我們的研究接近實際，應用于實際生產(chǎn)中，而不是紙上談兵。第2章基于單片機研究的魚餌投食機的概況第2.1節(jié)魚餌投食機的總框架圖在本系統(tǒng)中基于單片機設計的魚用投餌機主要是由輸送系統(tǒng)和投餌系統(tǒng)這兩大兩部分組成的。系統(tǒng)中輸送系統(tǒng)是由輸送減速電機帶動旋轉(zhuǎn)式供料器來進行物料輸送的 。在 輸送攪龍的引導下飼料從料斗順利落到高速旋轉(zhuǎn)的葉輪盤上。輸送減速電機的轉(zhuǎn)速是恒定的，其運行時間的長短決定了供料的多少。在此系統(tǒng)中投餌系統(tǒng)采用的是離心拋料裝置，讓投餌電機帶動葉輪盤為魚餌提供初始的運行速度。投餌電機的轉(zhuǎn)速決定了投餌的遠近。第 2.2節(jié)技術指標主要技術指標如下：電源220V功率主電機70W副電機18W外形尺寸450650980mm整機重量40kg載 料 量100kg投餌面積半徑為12m，弧度為110的扇形面積范圍日投喂量手動調(diào)節(jié)時鐘顯示24h時鐘顯示定時設定由電子時鐘控制兩組定時開機，為上、下午開機設定時鐘校正可以對電子時鐘按標準時間校正當前漁業(yè)養(yǎng)殖行業(yè)中對魚類優(yōu)良品種的開發(fā)、引進、培育的技術已達到很高的水準，另外在飼料加工，技術、設備等方面也有了很大的提升，相對來說，在漁業(yè)養(yǎng)殖過程中對提高生產(chǎn)效率和提高飼料利用率方面卻顯得跟不上時代的步伐。就目前來說還有特別多的漁業(yè)養(yǎng)殖場、戶都是使用人工投喂魚料，一方面要浪費大量的勞動力，增加非常多的資金投入，另外一方面人工投喂這項工作是一項非常簡單重復的事情，工人在從事人工投喂長時間的單調(diào)工作中，工人很容易受到各種外在因素的影響，使得飼料白白浪費掉，飼料的有效利用效率得不到保證，可以毫不客氣的說，與人工投喂比較，在一個池塘養(yǎng)殖相同的魚類品種、使用相同的飼料、飼料使用量相同的情況下，使用基于單片機自動化控制程度高的自動投餌機能夠顯著的提高水產(chǎn)養(yǎng)殖的魚成活率和養(yǎng)魚人的收入?；趩纹瑱C控制設計的葉輪式喂料器全自動投餌機具有定時、定量、定位以及拋撒面積寬、拋撒均勻，少量多次投喂等優(yōu)點。這些優(yōu)點使得池塘里的魚攝食均勻，這樣就避免了有的魚吃的過多，有的魚吃不到飼料這種現(xiàn)象，這樣可以減少飼料的浪費，飼料在魚的消化道中停留時間延長利于魚的消化吸收能使魚得到更多的營養(yǎng)，從而可以有效得提高飼料的利用率，而且在整個過程中一切的運行都是自主完成的，這樣我們就可以完全擺脫人工喂食的束縛，充分的解放自己。另外，我們還可通過自己調(diào)整日投餌量來滿足不同魚類的養(yǎng)殖品種以及不同生長時期、不同季節(jié)的魚類，這樣我們就不用擔心由于操作不當而導致魚類的死亡了，從而提高了飼料利用率和魚類的存活率，促進了魚的生長，使不同時期的魚都能按照一樣的速度生長，這也是有效地提高飼料的利用效率減少了人力資源的浪費。由基于單片機控制的葉輪式喂料器全自動投餌機，使用它所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益是非常顯著的，說白了就是從提高飼料利用率和降低勞動投入成本這兩方面來增加養(yǎng)魚人的收入。第2.3節(jié)投食機的參數(shù)指標（1）投餌機裝餌容積，就目前來說我國的網(wǎng)箱養(yǎng)魚生產(chǎn)中等產(chǎn)魚在8萬斤/畝,折合起來3000斤/箱，投餌料密度自行測定、最高投餌量占魚體重量的4倍,這么計算下來盛裝餌料容積以0.1米/盆是最適當?shù)?。否則,容積過小勢必會增加人工裝餌的次數(shù),這樣勞動力就浪費了,另外容積太大的話又會增加網(wǎng)箱的負重,這樣會對投餌機的結構形狀產(chǎn)生一定的符合，嚴重的可能會損壞投餌機的結構 ,現(xiàn)今國內(nèi)普遍都采用長方體,假如我們統(tǒng)一改為圓柱體,則具有省料、強度大、穩(wěn)定性而且在以后的更換或者維護中更能統(tǒng)一維護 ,還有就是對于惡劣環(huán)境比如在風浪大、浮力有限的網(wǎng)箱中使 用有著更為明顯的便利。（2）動力投餌機大多數(shù)用于水庫網(wǎng)箱養(yǎng)魚行業(yè) ,并且大多數(shù)水庫養(yǎng)魚單位對于要在水面上架設動力電線路感到無法做到而且在水面上架設動力電線路對于環(huán)境的要求也比較嚴格。因此,在設備中采用小功率直流電或蓄電池作為動力源,對于一些大型的企業(yè)來說是非常必要的因為安全性高而且相對穩(wěn)定。如今國內(nèi)現(xiàn)有的投餌機大多數(shù)采用半自動控制系統(tǒng),人為地進行關、啟,這樣就會形成大量的人力資源的不必要使用。我們一般可以采用全自動控制 ,以光 電管作為啟動主開關,以脈沖、鐘控等作為延時控制 ,這樣,我們既節(jié)省了人力資源,又可以自主控制投喂次數(shù)，投喂時間和間隔時間。（3）投餌量，養(yǎng)殖方式、 池塘大小和魚類品種的不同 ,決定了餌料投用量的不同。采用直流電機的調(diào)速反饋系統(tǒng),我們可以 根據(jù)自己的需要來決定投餌量的多少 ,使基于單片機的投餌機被養(yǎng)魚用戶廣泛應用。（4）投餌面積，投餌面積撒布的大小,即池塘所有魚索餌聚集面積, 投餌面積對于每尾魚是否同步生長有著非常重要的影響，如果投餌面積小那么個體弱小的魚老是不能及時的吃到足夠的魚料,而個體強壯的魚則吃得過多,同一時期的魚在抓捕時就會出現(xiàn)個頭懸殊的現(xiàn)象。要想解決這個間題就必須使投餌面積增大。我們國內(nèi)使用的幾種投餌機中,離心環(huán)式噴撒面積比單向側吹式擴15倍 ,比自然垂落式擴大1倍多。從動力消耗來看的話,離心環(huán)式比單向側吹式在相同噴撒面積的條件下要多耗能1/10。因此,我們在設計上述基于單片機的投食機的時候采用離心環(huán)式的噴灑方式，這樣既能解決噴灑面積問題還能減少動力的消耗。（5）經(jīng)濟效益，根據(jù)網(wǎng)上的一家養(yǎng)殖業(yè)在1986年8月至9月的評估,他們在試驗場的兩口1畝面積的池塘進行了機械投餌和人工投餌的對比試驗。結果表明,機械投餌在餌料系數(shù)和 育成率 等技術指標方面,比人工投餌占有一定的優(yōu)勢。（1）是節(jié)約餌料，對 照池(人工投喂)的餌料系數(shù)要高于試驗池(投餌機投喂)1.05。（2）節(jié)約人力資源試驗的機械投餌所需人工僅為人工投餌的1/6。（3）增產(chǎn)增收，本試驗機械投餌比人工投餌的總產(chǎn)增產(chǎn)60%。第3章硬件設計第3.1節(jié)80C51單片機單片機（Microcontrollers）是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng)，在工業(yè)控制領域廣泛應用。單片機如圖3.1所示圖3.1 單片機第3.2節(jié)顯示部分顯示部分我采用的是LCD液晶顯示，在CLD中有STOP RUN SET 三種狀態(tài)，當顯示STOP時系統(tǒng)處于停止狀態(tài)，當顯示RUN時系統(tǒng)處于運行狀態(tài)，當顯示SET時我們可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)時間。系統(tǒng)的停止如圖3.2所示系統(tǒng)的運行如圖3.3所示系統(tǒng)的設置如圖3.4所示圖3.2停止圖3.3運行圖3.4設置第3.3節(jié)LCD部分本部分主要是對于LCD的初始化、讀、寫功能的控制。單片機對于LCD的控制如圖3.5所示 圖3.5LCD第3.4節(jié)晶振電路和復位電路 簡單來說晶振電路是給系統(tǒng)提供時鐘信號的，復位電路是為了使單片機的計數(shù)清零。當LCD顯示數(shù)字為0時，系統(tǒng)復位。晶振電路和復位電路如圖3.6所示圖3.6晶振和復位電路第3.5節(jié)DAC芯片DAC0832是采樣頻率為八位的D/A轉(zhuǎn)換芯片，集成電路內(nèi)有兩級輸入寄存器，使DAC0832芯片具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式，本設計中我們采用的是直連的連接方式。DAC芯片的引腳鏈接如圖3.7所示圖3.7DAC芯片另外我們在本系統(tǒng)中我們對于DAC輸出的電壓信號用放大器放大然后輸出，放大器電路如下。對于DAC信號的放大電路如圖3.8所示圖3.8放大電路第4章 軟件設計當系統(tǒng)啟動時首先會初始化，然后對于按鍵進行掃描，系統(tǒng)只要出處于啟動狀態(tài)那么單片機就會對按鍵不停的進行掃描，不同的按鍵對應不同的運行狀態(tài)，當系統(tǒng)處于運行狀態(tài)LCD會倒計時，到時間為0時系統(tǒng)停止運行，流程圖如4.1所示第1節(jié)程序框圖圖4.1系統(tǒng)流程圖第節(jié) 程序#include #include #include / _nop_()#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define DAC0832 XBYTE0xfffe#define Data P1 sbit RS = P30;sbit RW = P31;sbit EN = P32;sbit LED = P33;sbit Key0 = P20; sbit Key1 = P21;sbit Key2 = P22;sbit Key3 = P23; sbit Key4 = P24; uchar code sin_tab = 0x80,0x83,0x86,0x89,0x8D,0x90,0x93,0x96,0x99,0x9C,0x9F,0xA2,0xA5,0xA8,0xAB,0xAE,0xB1,0xB4,0xB7,0xBA,0xBC,0xBF,0xC2,0xC5,0xC7,0xCA,0xCC,0xCF,0xD1,0xD4,0xD6,0xD8,0xDA,0xDD,0xDF,0xE1,0xE3,0xE5,0xE7,0xE9,0xEA,0xEC,0xEE,0xEF,0xF1,0xF2,0xF4,0xF5,0xF6,0xF7,0xF8,0xF9,0xFA,0xFB,0xFC,0xFD,0xFD,0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFE,0xFD,0xFD,0xFC,0xFB,0xFA,0xF9,0xF8,0xF7,0xF6,0xF5,0xF4,0xF2,0xF1,0xEF,0xEE,0xEC,0xEA,0xE9,0xE7,0xE5,0xE3,0xE1,0xDF,0xDD,0xDA,0xD8,0xD6,0xD4,0xD1,0xCF,0xCC,0xCA,0xC7,0xC5,0xC2,0xBF,0xBC,0xBA,0xB7,0xB4,0xB1,0xAE,0xAB,0xA8,0xA5,0xA2,0x9F,0x9C,0x99,0x96,0x93,0x90,0x8D,0x89,0x86,0x83,0x80,0x80,0x7C,0x79,0x76,0x72,0x6F,0x6C,0x69,0x66,0x63,0x60,0x5D,0x5A,0x57,0x55,0x51,0x4E,0x4C,0x48,0x45,0x43,0x40,0x3D,0x3A,0x38,0x35,0x33,0x30,0x2E,0x2B,0x29,0x27,0x25,0x22,0x20,0x1E,0x1C,0x1A,0x18,0x16,0x15,0x13,0x11,0x10,0x0E,0x0D,0x0B,0x0A,0x09,0x08,0x07,0x06,0x05,0x04,0x03,0x02,0x02,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x02,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0