zigbee的养鸡场环境监测系统硬件设计
养鸡场环境监测一直是养鸡者们非常关心的问题，良好的养殖环境能减少养殖者的麻烦，并提高效益。现有的环境监测系统多为有线的，存在很多弊端，本文提出基于ZigBee的养鸡场环境监测系统的方案，它能够无线监测养鸡场的环境。在分析养鸡场环境监测需求的基础上，构建了以养鸡场内的二氧化碳浓度、硫化氢浓度、温湿度、光照强度为监测对象的环境监测系统，该系统包括协调器和探测节点。在系统设计的基础上，对器件进行选型，对电路和PCB板进行设计和焊接，最后结合软件部分，对系统进行调试，实现了对养鸡场环境监测的功能。关键词 养鸡场环境，ZigBee，协调器，探测节点
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 国内外的研究现状 2
1.3 本课题研究内容 3
2 ZigBee的技术研究 3
3 基于ZigBee的养鸡场环境监测系统总体设计 5
3.1 协调器节点结构 6
3.2 传感器节点结构 6
4 基于ZigBee的养鸡场环境监测系统硬件设计 8
4.1 芯片型号选择 8
4.2 协调器节点硬件设计 10
4.3 传感器的选择 12
5 基于ZigBee的养鸡场环境监测系统软件设计 19
5.1 传感器节点软件设计 19
5.2 协调器节点软件设计 20
5.3 显示模块软件设计 21
6 调试 21
6.1 调试步骤 21
6.2 实验结果 25
6.3 主要指标测试 25
6.4 测试结果分析 25
结论 26
致谢 27
参考文献 28
附录A 协调器节点电路图 29
附录B 探测节点电路图 30
1 绪论
1.1 研究背景及意义
养鸡场环境监测一直是养鸡者们非常关心的问题。现在蛋鸡养殖已经规模化,在鸡数目比较多、养鸡场封闭性比较高的条件下养鸡场里面的环境非常恶劣,这使得蛋鸡的产蛋量降低，甚至会引发蛋鸡的死亡， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
给养殖者带来很多麻烦。鸡的产蛋量和鸡的健康受很多环境因素的影响,所以我们需要监测养殖场的环境，然后尽量把环境调节到适当的范围,再结合科学的饲养和管理,让蛋鸡健康成长并且提高产蛋量。这样不光减少了养殖者的麻烦，还能为养殖者提供不错的收益。因此我们需要把养殖场饲养环境当作研究内容,对养鸡场环境监测进行研究。
养殖场内的环境因素有温度、粉尘、湿度、风速、光照等。对鸡生长和产蛋有利的养殖场内温度为13℃～20℃，其中最适宜的温度为13℃～17℃，这个时候鸡产蛋率最高，死亡率最少。在适宜的温度范围内，养殖场内湿度在60%65%最好，如果养殖场内的温度不是特别高或特别低，鸡对相对湿度40%～72%的范围也没有什么问题。对鸡生长和产蛋量有益的养殖场内相对湿度为60%左右，若相对湿度为45%～70%，对蛋鸡产蛋量和健康不会有太大的影响。各个生长阶段的蛋鸡需要的光照时间和光照强度也不一样，刚破壳的小鸡在前几天，每日光照时间以23～24小时为宜，当4～14天时，每日光照最好为16～19小时，15天后每天适当减少光照，每日光照8～9小时就可以了。在鸡长到7周以后，鸡基本已经长到成鸡，这个时候随着周龄的增长需要逐渐增加每天的光照时间。等到鸡群产蛋正常、平时每天的光照要最好不要超过16小时。光照强度为6～10勒克司的时候鸡产蛋最多。如果光线均匀，5.5勒克司也能够以维持鸡最高的产蛋水平。养殖场中二氧化碳的浓度一般最好不要超过1500ppm。养殖场空气内氨的浓度最好不要超过10ppm[1~2]。养殖场空气中硫化氢的含量最好不要超过8ppm。只有控制好养殖场内的各种环境因素，鸡才能健康成长，才能有较高的产蛋量，我们才能收获更多的利益。以往人们依靠人工采样,或拿着测量仪器进行测量,非常辛苦不说，也只能监测到养殖场里某一时间的环境数据,不能监测各个时间段内养殖场的环境,而且测量工具经常搬动会使测量结果不准确却,并且当测量人员在去养殖场内测量时,多次的进出养鸡场打扰鸡的休息，导致鸡群生病，降低产蛋量[3]。为了最大限度地提高鸡群的产蛋量,除了加强饲养管理和提高疾病控制水平之外,养殖厂环境的监测和控制也是一个非常重要的方面。养殖场环境检测和控制一直是禽畜养殖者非常关心的问题。以往的经验告诉我们，控制好养殖场的饲养环境非常重要，这直接决定了鸡能否正常生长，此外科学的养殖和管理也比较重要，两者相结合才能使利益达到最大化，减少不必要的麻烦。随着科学技术的发展，特别是是自动化技术、通讯技术及计算机技术的飞速发展，无线传感网络成为目前的一个研究热点[4]。 随着科技的进步，Zigbee技术得到了快速发展，很多领域都有可以看到Zigbee的应用，尤其对养殖业的影响很大。现在国外的研究多数是针对比较大型的养殖厂，而且他们的监控系统成本很高，我国中小型养殖场比较多，但他们的监测系统并不适合我们[4]。我们想要发展养殖业只能自己研究，我们需要把现代科技应用到农业上，我国是农业大国，农业的发展对我国的经济发展非常重要[5~6]。本文以 Zigbee技术为基础，对养鸡场环境监测系统进行研究，通过无线传感技术，实现在远处监测养鸡场内的环境，既保证了鸡群健康，也为减少了劳动力。
1.2 国内外的研究现状
养殖场环境监测系统的研究是从上世纪 70 年代开始的，首先提出要对养殖场环境进行监测的是荷兰、美国和日本[7]。西方发达国家在环境监测系统这个方面发展的特别快，而且他们研究的系统更加的智能、专业。美日德等国度把芯片、自动化、计算机技术跟养殖技术相结合，这样的举措还是取得了一定的成效的。在韩国，喂养动物，控制动物的生活环境，收集动物生产的蛋都是通过计算机来掌控的[8]。在日本，日本科学家开发了一套带有专家系统的环境监测控制系统，这样的系统更加的智能化，可以自动的调节动物的生长环境，甚至还可以为动物诊疗疾病。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 国内外的研究现状 2
1.3 本课题研究内容 3
2 ZigBee的技术研究 3
3 基于ZigBee的养鸡场环境监测系统总体设计 5
3.1 协调器节点结构 6
3.2 传感器节点结构 6
4 基于ZigBee的养鸡场环境监测系统硬件设计 8
4.1 芯片型号选择 8
4.2 协调器节点硬件设计 10
4.3 传感器的选择 12
5 基于ZigBee的养鸡场环境监测系统软件设计 19
5.1 传感器节点软件设计 19
5.2 协调器节点软件设计 20
5.3 显示模块软件设计 21
6 调试 21
6.1 调试步骤 21
6.2 实验结果 25
6.3 主要指标测试 25
6.4 测试结果分析 25
结论 26
致谢 27
参考文献 28
附录A 协调器节点电路图 29
附录B 探测节点电路图 30
1 绪论
1.1 研究背景及意义
养鸡场环境监测一直是养鸡者们非常关心的问题。现在蛋鸡养殖已经规模化,在鸡数目比较多、养鸡场封闭性比较高的条件下养鸡场里面的环境非常恶劣,这使得蛋鸡的产蛋量降低，甚至会引发蛋鸡的死亡， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
给养殖者带来很多麻烦。鸡的产蛋量和鸡的健康受很多环境因素的影响,所以我们需要监测养殖场的环境，然后尽量把环境调节到适当的范围,再结合科学的饲养和管理,让蛋鸡健康成长并且提高产蛋量。这样不光减少了养殖者的麻烦，还能为养殖者提供不错的收益。因此我们需要把养殖场饲养环境当作研究内容,对养鸡场环境监测进行研究。
养殖场内的环境因素有温度、粉尘、湿度、风速、光照等。对鸡生长和产蛋有利的养殖场内温度为13℃～20℃，其中最适宜的温度为13℃～17℃，这个时候鸡产蛋率最高，死亡率最少。在适宜的温度范围内，养殖场内湿度在60%65%最好，如果养殖场内的温度不是特别高或特别低，鸡对相对湿度40%～72%的范围也没有什么问题。对鸡生长和产蛋量有益的养殖场内相对湿度为60%左右，若相对湿度为45%～70%，对蛋鸡产蛋量和健康不会有太大的影响。各个生长阶段的蛋鸡需要的光照时间和光照强度也不一样，刚破壳的小鸡在前几天，每日光照时间以23～24小时为宜，当4～14天时，每日光照最好为16～19小时，15天后每天适当减少光照，每日光照8～9小时就可以了。在鸡长到7周以后，鸡基本已经长到成鸡，这个时候随着周龄的增长需要逐渐增加每天的光照时间。等到鸡群产蛋正常、平时每天的光照要最好不要超过16小时。光照强度为6～10勒克司的时候鸡产蛋最多。如果光线均匀，5.5勒克司也能够以维持鸡最高的产蛋水平。养殖场中二氧化碳的浓度一般最好不要超过1500ppm。养殖场空气内氨的浓度最好不要超过10ppm[1~2]。养殖场空气中硫化氢的含量最好不要超过8ppm。只有控制好养殖场内的各种环境因素，鸡才能健康成长，才能有较高的产蛋量，我们才能收获更多的利益。以往人们依靠人工采样,或拿着测量仪器进行测量,非常辛苦不说，也只能监测到养殖场里某一时间的环境数据,不能监测各个时间段内养殖场的环境,而且测量工具经常搬动会使测量结果不准确却,并且当测量人员在去养殖场内测量时,多次的进出养鸡场打扰鸡的休息，导致鸡群生病，降低产蛋量[3]。为了最大限度地提高鸡群的产蛋量,除了加强饲养管理和提高疾病控制水平之外,养殖厂环境的监测和控制也是一个非常重要的方面。养殖场环境检测和控制一直是禽畜养殖者非常关心的问题。以往的经验告诉我们，控制好养殖场的饲养环境非常重要，这直接决定了鸡能否正常生长，此外科学的养殖和管理也比较重要，两者相结合才能使利益达到最大化，减少不必要的麻烦。随着科学技术的发展，特别是是自动化技术、通讯技术及计算机技术的飞速发展，无线传感网络成为目前的一个研究热点[4]。 随着科技的进步，Zigbee技术得到了快速发展，很多领域都有可以看到Zigbee的应用，尤其对养殖业的影响很大。现在国外的研究多数是针对比较大型的养殖厂，而且他们的监控系统成本很高，我国中小型养殖场比较多，但他们的监测系统并不适合我们[4]。我们想要发展养殖业只能自己研究，我们需要把现代科技应用到农业上，我国是农业大国，农业的发展对我国的经济发展非常重要[5~6]。本文以 Zigbee技术为基础，对养鸡场环境监测系统进行研究，通过无线传感技术，实现在远处监测养鸡场内的环境，既保证了鸡群健康，也为减少了劳动力。
1.2 国内外的研究现状
养殖场环境监测系统的研究是从上世纪 70 年代开始的，首先提出要对养殖场环境进行监测的是荷兰、美国和日本[7]。西方发达国家在环境监测系统这个方面发展的特别快，而且他们研究的系统更加的智能、专业。美日德等国度把芯片、自动化、计算机技术跟养殖技术相结合，这样的举措还是取得了一定的成效的。在韩国，喂养动物，控制动物的生活环境，收集动物生产的蛋都是通过计算机来掌控的[8]。在日本，日本科学家开发了一套带有专家系统的环境监测控制系统，这样的系统更加的智能化，可以自动的调节动物的生长环境，甚至还可以为动物诊疗疾病。
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