基于AT89C51单片机的鸡舍环境检测与控制系统

沈华刚 赵旭 蒋世权 李娅 靳德锦

摘 要：目前，随着养鸡规模的增大，养殖业的专业程度越来越高，许多养鸡场需要检测鸡舍内的温度与湿度，因为它们是影响鸡生长的重要因素。本系统以AT89C51单片机作为控制中心，利用12864液晶显示屏进行显示，使用SHT75温湿度传感器检测温度，当温度和湿度不适合小鸡生长的合理温湿度时会发出报警信号。本系统不仅实现了自动检测与报警，还实现了鸡舍环境智能化检测。

关键词：温湿度传感器;智能化检测;12864液晶屏

中图分类号：TP331.2文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）02-0024-03

Research on Environmental Monitoring and Control System of Chicken Coop Based on AT89C51 Single-chip Microcomputer

SHEN Huagang ZHAO Xu JIANG Shiquan LI Ya JIN Dejin

（School of Mechanical Engineering， Zhengzhou University of Science and Technology，Zhengzhou Henan 450064）

Abstract： At present， with the increase of the scale of chicken breeding， the professional degree of the breeding industry is getting higher and higher， many chicken farms need to check the temperature and humidity in the chicken house because they are important factors that affect chicken growth. This system uses AT89C51 single-chip microcomputer as the control center， uses 12864 LCD screen for display， uses SHT75 temperature and humidity sensor to detect temperature， and will send out an alarm signal when the temperature and humidity are not suitable for the reasonable temperature and humidity for chicken growth. This system not only realizes automatic detection and alarm， but also realizes intelligent detection of chicken house environment.

Keywords： temperature and humidity sensor;intelligent detection;12864 LCD screen

隨着规模化养殖的发展，鸡的生长对鸡舍内的环境要求变得很高。鸡舍内的环境不好，不仅会造成鸡生长发育缓慢、产蛋量下降，还可能使小鸡产生疾病，引发死亡，给养殖户带来很大的损失，温湿度是影响鸡生长发育的重要因素。同时，小鸡孵化过程对温度的要求很高，前期小鸡要求较高的温度，刚出生一两天的小鸡需要的温度是34 ℃左右，随着小鸡的生长，每隔一周，就要降低3 ℃，当小鸡长到28 d时，鸡舍内的合理温度为21 ℃。如果温度不合适，那么小鸡生长速度缓慢，同时死亡率增高;如果温度合适，那么小鸡精力旺盛，喜欢运动，食欲也比较好。湿度也是影响小鸡生长的重要因素，一般比较合适的湿度是60%～70%，如果湿度太低，就会造成空气中的灰尘很多，容易引起小鸡感染呼吸道疾病。所以，选择合适的温度传感器和湿度传感器，设计一套能够实时检测鸡舍内的温湿度的系统，对小鸡的生长发育和产蛋都有重要的意义。

1 硬件系统

基于AT89C51单片机的鸡舍环境检测与控制系统主要包括AT89C51单片机最小化系统、温湿度传感器模块和12864液晶显示模块。AT89C51单片机拥有一个4K程序数据的存储器和32个输入输出接口，可反复擦写程序的次数高达1 000次，入门简单易学。传感器SHT75价格便宜，可以同时测量温湿度数据，在工业测量温湿度时应用非常广泛。

2 温湿度检测模块及其工作原理

温湿度检测电路如图1所示，温湿度使用的传感器是SHT75，SHT75温湿度传感器检测出来的湿度是相对湿度，自身有较强的信号处理电路，能够完成芯片自身的误差校准，可以使传感器在各种复杂的环境中保持较高的测量精度和较高的使用性能，温湿度传感器有插针式和SMD封装式两种。SHT75温湿度传感器既可以检测温度，也可以检测湿度，AT89C51单片机读取SHT75温湿度传感器数据时，首先读取高八位的数据，延迟后，再读取低八位的数据。

温湿度传感器与AT89C51单片机的硬件连接关系是：温湿度SHT75的VDD连接5 V电源，温湿度SHT75的SCL连接51单片机的P2.3引脚，温湿度SHT75的GND引脚连接GND，SDA连接P2.4。利用AT89C51单片机检测SHT75温湿度传感器的数据控制程序主要分为启动、读和写3个过程。

首先对温湿度传感器SHT75进行初始化，然后判断读取的是温度还是湿度，如果是温度，就用写入温度的命令SHT75_WriteByte（MEASURE_TEMP），将其写入单片机;如果是湿度，就用写入湿度的命令SHT75_WriteByte（MEASURE_HUMI），将其写入单片机[1]。AT89C51单片机将命令发送出去后，等待SHT75的回应，首先读取第一个字节（测量值的高8位），返回一个应答信号，接着读取第二个字节（测量值的低8位），返回一个应答信号，然后读取第三个字节（校验值，防止传输过程数据出错），不再返回应答信号，读取测量值结束。但此时的测量值是数字量，其需要转换成温度值或湿度值[2]。

3 显示模块

显示模块的电路图如图2所示，12864液晶屏的GND引脚连接GND，VCC连接外部电源，电压为5 V，滑动变阻器一端连接5 V电源，一端连接NC2引脚，滑动变阻器的滑动头连接V0引脚，滑动变阻器R4的阻值为10 kΩ，LED-A连接5 V的外部电源，LED-K连接GND，单片机的P1.0～P1.7和P0.0～P0.5连接12864液晶屏的RS、R/W、E、BD0、BD1、BD2、BD3、BD4、BD5、BD6、BD7、PSB、NC1、/RES引脚。顯示模块使用LCD-12864液晶屏显示鸡舍内的温湿度环境指标，利用滑动变阻器实现12864液晶屏背光亮度调节。

12864液晶屏比1206液晶屏显示功能强大，1206液晶屏只可以显示字符，不能显示汉字，而12864液晶屏既可以显示汉字，也可以显示英文或图片，当显示中文时，需要利用数组来储存中文字符的内码。12864液晶屏拥有64行，每行有128列[3]。由于本智能鸡舍系统要用来显示汉字，以增强系统的可读性，因此系统选用12864液晶显示屏。利用12864液晶显示屏显示AT89C51单片机数据的控制程序思路是：首先对12864液晶显示屏进行初始化，单片机读取液晶屏的写指令，0为不可写入，1为可写入，然后单片机把字符写入液晶屏的行地址，延迟一段时间，再写入液晶屏的列地址[4]。

4 报警模块

报警与显示模块的电路图如图3所示，其采用LED灯和蜂鸣器实现报警，报警电路采用的是1 kΩ的电阻和LED灯连接，最后连接单片机的P2.7引脚，当检测鸡舍内的环境不合格时，单片机P2.7的端口输出低电平，LED灯亮，延时0.5 s，然后单片机P2.7端口输出高电平，LED灯灭，循环反复，通过LED灯的闪烁实现报警。当检测鸡舍内的环境合格时，单片机P2.7的端口输出恒为高电平，LED灯灭[5]。蜂鸣器利用PNP三极管控制，当检测鸡舍内的环境不合格时，单片机P2.5的端口输出的是低电平，延时一段时间，然后单片机P2.5的端口输出高电平，以不同的频率反复循环，实现蜂鸣器报警;当检测鸡舍内的环境合格时，单片机P2.5的端口输出恒为高电平，三极管处于截至状态，蜂鸣器不发出声音[6]。

5 系统的总体编程思路

首先利用AT89C51单片机检测SHT75温湿度传感器的数据，如果鸡舍内的环境数据合适，单片机的P2.7为高电平，LED灯两端没有电压差，LED灭，同时单片机的P2.5为高电平，三极管截止，蜂鸣器不发出声音，系统不报警;反之，单片机的P2.7为低电平，LED灯两端有电压差，LED亮，同时，单片机的P2.5高、低电平交替，实现蜂鸣器报警。

系统利用51单片机处理温湿度传感的数据并将其显示在液晶屏上，同时系统可以实现LED和蜂鸣器报警，有利于鸡舍环境的检测与控制。

参考文献：

[1]黄智伟.数字温度传感器的设计[J].传感器技术，2002（9）：31-33.

[2]Ma Zhongmei.MCU C language application design[M].Beijing：Beijing University of Aeronautics and Astronautics Press，2003：37-39.

[3]严天峰.AD7416数字温度传感器及其应用[J].电子世界，2001（6）：34-35.

[4]李骁驽.半开放式鸡舍笼养商品蛋鸡的光照管理[J].中国家禽，2009（18）：56-57.

[5]刘引弟.基于单片机的鸡舍环境智能控制器的设计[D].呼和浩特：内蒙古农业大学，2013：3-4.

[6]邵林.多传感器数据融合技术在畜禽舍环境监测系统中的应用研究[D].保定：河北农业大学，2013：21-23.