基于单片机的奶牛计步器的设计

熊鹏

（新疆农业大学计算机与信息工程学院，新疆 乌鲁木齐 835200）

基于单片机的奶牛计步器的设计

熊鹏

（新疆农业大学计算机与信息工程学院，新疆 乌鲁木齐 835200）

在奶牛养殖业中，奶牛的发情检测在奶牛繁殖管理中具有重要地位，及时发现奶牛发情有利于提高奶牛的繁殖率和产奶量，增加经济效益。因此，奶牛发情及时和准确鉴定变得举足轻重，传统的人工观察奶牛发情方法已不适应现代奶牛养殖业的发展要求。本文将介绍以STC89C52单片机、加速度传感器ADXL345为核心的奶牛计步器的采用技术及设计过程，以及基于加速度传感器的奶牛计步器目前发展状况和发展趋势，可实现对奶牛走路所产生步数的自动监测及显示。

加速度传感器；ADXL345；STC89C52；计步器

1 奶牛计步器的研究背景及国内外的发展现状

国内奶牛发情的检测方法主要有外部观察法、试情法、阴道检查法和直肠检查法等。这些方法都需要大量的劳动力来实际操作，而要求管理人员技术娴熟，工作量较大，这就给奶牛养殖业增加了较大的负担，且准确度低，时常会发生漏情的情况。

我国在奶牛养殖业的科技发展较为缓慢，奶牛生产中科技含量低，目前在西方已经成熟的奶牛发情自动监测技术在国内的研究还处于起步阶段。国内也有一些养殖场使用奶牛计步器来监测奶牛发情的，但大多数产品从国外引进，这就使软件不同程度存在语言、管理模式、软件应用技术及时改进困难等问题，且成本高，每个至少一千元，增加了企业的投资成本，不利于广泛使用。这就迫切要求技术的发展与更新。而发达国家特别重视奶牛养殖业重大关键技术的研究，实现了奶牛养殖各环节技术的现代化。目前，奶牛活动自动监测装置在国外已有成熟产品，且各具特色。因此，我们有必要开发一种适合我国国情、低成本、远距离监测系统。本课题将传感器技术、计算机技术和通信技术应用到奶牛养殖业，改善了目前国内相关研究的不足，同时也弥补了引进国外产品所带来的不便。

2 系统设计方案

基于STC89C52单片机系列的奶牛计步器系统采用STC89C52作为控制模块，加速度传感器ADXL345作为数据采集模块，液晶1602作为显示模块，用这三种模块来实现奶牛行走步数的实时监控。控制模块STC89C52进入主程序后，开始以查询的方式检测加速度传感器ADXL345的状态,并将相应的数值通过液晶1602显示器显示输出。

2.1 系统实现的功能简介

(1)将ADLX345传感器采集数据存入控制模块的存储单元中；

(2)控制模块处理单元处理数据采集模块上传的数据，传送数据至显示模块；

(3)按键控制LCD显示当前行走步数及总行走步数。

2.2 系统设计的结构框图

根据系统的硬件组成需求分析，主要包括3个模块：数据采集模块、控制模块、显示模块。如图1所示：

图1 结构框图

3 系统总电路图

图2 系统总电路图

4 系统的软件设计

4.1 软件总体模块设计

（1）按键扫描模块：扫描按键，判断是否有键按下；

（2）数据采集模块：端口初始化，测量加速度值并返回；

（3）液晶1602显示模块：端口初始化，液晶1602显示。

4.2 软件流程图

4.3 实现程序

5 结束语

本项目实现的功能有通过加速度传感器将数据传送给单片机进行数据处理并显示，从而可以有效地控制好奶牛发情期的育种和产奶量，达到了预期的效果。但是由于知识的局限性，产奶量与其它环境因素的相关问题还没能解决，仍需要进一步的研究与探讨。

[1]宋浩然，廖文帅，赵一鸣．基于加速度传感器ADXL330的高精度计步器[J]．传感技术学报，2006，19(4)：1005-1008．

[2]韩文正，冯迪，李鹏，等．基于加速度传感器LIS3DH的计步器设计[J]．传感器与微系统，2013，31(11)：97-99．

[3]黄斌，吴昕慧．基于MATLAB计步器算法研究[J]．系统仿真技术，2011，07(2)：152-155．

[4]邢辉，赵敏．基于MMA7260加速度传感器的电子计步器[J]．中国高新技术企业，2010，22(33)：15-17．

[5]袁宪锋，周风余，袁通，等．STM32和iNEMO模块的高精度计步器设计[J]．单片机与嵌入式系统应用，2013，9(9)：42-45．

[6]Ferdinando，Hany．Performance evaluation of MMA7260QT and ADXL345 on self balancing robot[J]．Telkomnika，2013．

Design of the Cow Pedometer Based on MCU

Xiong Peng
(Xinjiang Agricultural University,Urumqi 835200,Xinjiang)

In the cow breeding,cow oestrus detecting has an important position in cow breeding management,which can improve the cow's reproduction rate and milk production and increase the economic efficiency.Therefore,it is very important to identify cow oestrus in time and accurately.The traditional method of observing the cow oestrus is not adapted to the development of the modern dairy industry.This paper introduces the technology and design of cow pedometer based on STC89C52 microcontroller, ADXL345 accelerometer,and the development situation and trend of the cow pedometer based on acceleration sensor,achieving the display and automatic monitoring of the steps of cow walking.

ADXL345;STC89C52;accelerometer;pedometer

TP274.2

A

1008-6609(2015)11-0063-02

熊鹏，男，重庆丰都人，本科，研究方向：单片机和通信中的无线传输。