孵化箱温度控制系统设计 2

第一章 绪论

1.1本设计的主要设计任务

本设计的主要设计任务是利用单片机原理与接口技术、传感器技术、数字电路电子技术、模拟电子技术等相关基本理论知识并结合实际，设计孵化箱温度控制系统，以满足在孵化过程中对温度的控制要求，从而提高出雏率和健雏率。 1.2本设计的设计背景

孵化过程及复杂又繁琐，而且对于环境有很高的要求。孵化指的是禽蛋体外

发育成雏的阶段，它是通过影响湿度、温度、通气等外界条件的影响，孵化鸡蛋的过程。孵化率的高低，小鸡的成活率以及生长发育和生产性能直接受孵化的好坏的影响。所以一定要注意了解和掌握孵化，孵化的胚胎发展的外部条件的要求不同阶段的原则。

众所周知，胚胎发育所需要的条件有温度、湿度、通风、翻蛋、凉蛋等。而我们这里主要考虑温度的影响。温度过高过低都会影响胚胎的发育。如高于正常温度，会使胚胎过快的发育，出壳早，雏鸡软弱不易成活。即如果孵化期间出现高温，则胚胎发育增快，孵化期缩短，胚胎死亡率增加，初生雏鸡质量下降。当孵化温度超过42℃时，胚胎会在2 ~3小时内死亡。如果孵化温度偏低，将延长种蛋的孵化时间，胚胎发育迟缓，气室大，相应死亡率增加，初生雏鸡质量下降。当孵化温度低至为35.6℃时，胚胎大部分将模壳。因此最适宜的孵化温度是37.8 ℃。因此，在孵化过程中应根据不同发育阶段的胚胎孵化温度调节。一般在孵化初期，胚胎的物质代谢处于低级阶段，自身产热少，温度应稍高，可以刺激碳水化合物的代谢，促进胚胎的发育；在孵化中期物质代谢渐渐增强而复杂，胚胎增大，自身能产生一部分热量，外界供给的温度应稍低于前期；潜伏在胚胎后期脂肪代谢强，产生大量的热出来，如果外面的温度太高，妨碍热量的散发，体内分解有毒产物也排不出来，会导致胚胎中毒或闷死壳内。故后期的温度要低，但是到出壳时应稍微升高，便于出壳整齐。

随着经济和科学技术的迅猛发展，以及自动化技术的逐渐成熟，母鸡孵小鸡的原始技术逐渐地被新型的自动孵化设备所代替。在这些现代的设备中，环境的控制更加智能、准确、快速。 1.3本设计的目的和意义

由于鸡肉、鸡蛋具有营养价值高、价格便宜等优点，鸡蛋，鸡肉已成为人们

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日常生活中不可缺少的农产品。所以使小鸡孵出的主要设备——利用仿生学原理制造出的孵化箱设备应运而生。

国外孵化机制造业起步较早，其主要特色有设计科学化、机型多样化、规格标准化、部件通用化、电脑自控化，辅助仪器、设备、工具系列化等。而且用材考究，制造工艺精致，操作安全简便，运作程序完善。相对于国外我国孵化设备的制造起步较晚。1980年以前，只有少数鸡场从日本引进少量的设备，并仿制了部分产品，谈不上有设计能力。80年代初期北京市平谷电子机械厂生产出了云峰牌孵化机，对当时养禽业有很大的促进，同时北京西山孵化设备厂等也开始从事专业的孵化设备生产。

目前我国使用的孵化设备主要有“依爱”牌数显、汉显智能箱体孵化机、FT系列微控孵化出雏机以及杰姆斯威公司的PT100型孵化机等。部分养殖场所使用的孵化设备由于使用年限较长，某些功能已经失去了功效。而且控温、控湿精度己经不能满足孵化过程中的要求，使得出雏率和健雏率较低，经济效益受到较大的影响[9]。

本课题利用单片机原理与接口技术、传感器技术、数字电路电子技术、模拟电子技术等相关基本理论知识并结合实际，设计孵化箱温度控制系统，以期能满足孵化过程中对温度的要求，提高出雏率和健雏率。

第二章 系统设计方案

2.1 设计原理

本课题利用单片机原理与接口技术、传感器技术、数字电路电子技术、模拟电子技术等相关基本理论与实际相结合，采用单片机和传感器，结合自动控制理论，通过自动恒温控制，实现孵化器计划，来实现把温度控制在适宜范围之内，满足孵化箱所需的环境条件。

2.2 孵化知识及条件

孵化知识及条件是指在卵体外培养发育成年轻的阶段，它是由外部条件

如温度，湿度的影响，通风等条件，使鸡蛋的过程成为小鸡。对孵化率的高低直接影响，雏鸡成活率以及生长和性能。所以一定要重视孵化，了解和掌握孵化的原理、胚胎发育过程中各阶段对外界条件的要求。

温度，湿度，通风，将鸡蛋，冷鸡蛋是胚胎发育所需的条件。我们这里主要考虑温度的影响。如果孵化期间出现高温，则会增快胚胎发育增快，缩短孵化期，增加胚胎死亡率，降低初生雏鸡质量。一旦孵化温度超过42℃时，胚胎会在2 ~3小时内死亡。如果孵化温度比较低，则会延长种蛋的孵化时间，迟缓胚胎发育，气室大，相应死亡率也会增加，同时初生雏鸡质量也会下降。当孵化温度低至为35.6℃时，大多数胚胎会死于壳内。因此37.8℃是最理想的孵化温度。

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2.3 系统结构框图

本课题的系统结构框图如图2-1所示：

图2-1 系统的结构框图

系统由STC89C52单片机温度传感器、蜂鸣器、LCD12864液晶显示

器、键盘、加热器、继电器、风扇等组成。键盘输入指令给单片机STC89C52，进行系统的总控制，温度传感器把采样得到的温度信号传送给单片机，单片机将信号处理后传送给继电器来控制加热和降温装置，并由液晶显示器实时显示出孵化箱内的温度。一旦温度超出范围，蜂鸣器将会发出报警信号。

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第三章 系统的硬件设计

3.1 温度检测模块

温度检测采用DS18B20数字温度传感器。这款传感器的特点是使用方便、耐

磨耐碰、体积小、封装形式多样，主要用于各种空间狭小的数字测温和控制领域。图3-1是这款传感器的实物图。

图3-1DS18B20数字温度传感器实物图

DS18B20温度传感器正面和负面的引脚的电源以保证输电线路运行单片机数

据传输温度传感器温度传感器。 DS18B20主要技术性能有：

1.独特的单线接口方式，DS18B20既需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯；

2.测温范围为－55℃～+125℃，0.5摄氏度固有测温分辨率；

3.支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，多点温度测量，如果数量过多，使供电电压太低，造成不稳定的信号传输； 4.在使用中不需要任何其他外围元件 ；

5.以9~12位数字量方式的测量结果串行传送 ； 6.适用于DN15~25, DN40~DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温； DS18B20的电路图原理图如图3-2所示：

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