自动化专业毕业设计(论文)-基于单片机的鱼用投饵机自动控制系统的设计.doc

1、I诚信申明本人申明：我所呈交的本科毕业设计（论文）是本人在导师指导下对四年专业知识而进行的研究工作及全面的总结。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中创新处不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京某某大学北方学院或其它教育机构的学位或证书而已经使用过的材料。与我一同完成毕业设计（论文）的同学对本课题所做的任何贡献均已在文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名： 年 月 日II基于单片机的鱼用投饵机自动控制系统的设计自动化专业 自控 1101 学号 110240007指导讲师 摘 要单片机又被称为单片微控控制器，单片机

2、（Microcontrolles）其实是一种集成电路芯片，它可以算一个小而完善的微型计算机系统，它把CPU、RAM、ROM、多种 I/O 口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上，单片机在工业控制领域广泛应用。它相当于一个微型计算机，与计算机相比它只是缺少一个 I/O 口而已，单片机具有以下几个方面的优点：（1）系统结构简单，使用方便，实现模块化；（2）它的可靠性高，即使工作到106107 小时也不会产生故障；（3）处理功能强，速度快；（4）电压低，功率低，便于生产便携式产品（5）控制功能强；（6）环境适应能力强。单片机在以下几个方面被广泛运用：如智能仪表、实时工控，通讯设备，导航系

3、统，家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能使产品产生质的飞跃，一般的投饵机控制系统存在着定时不准确、可靠性差、投饵与间歇时间设置不合理、不能合理调节投饵距离、浪费饲料等问题。为了解决此类问题，本论文研究了基于单片机的鱼用投饵机自动控制系统，该系统设定参数为供饵时间、停饵时间、投饵时间和投饵距离，控制对象为输送减速交流电机和投饵直流电机；同时，从硬件和软件方面介绍了本自动控制系统的设计和制作。实验结果表明，该系统能够控制鱼用投饵机进行定时、定量投饵，以此做到科学喂鱼。关键词：单片机 鱼饵 投食机IIIThe Automatic Control System Design of Fish Ba

4、it 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

5、, 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 th

6、e 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 productio

7、n 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 o

8、f 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 fee

9、d 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 conveya

10、nce 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, quan

11、titative IVbait casting, in order to achieve the aim of scientific feeding fish.Keywords:microcontroller bait feederV目 录前 言 .1第 1 章 课题研究背景与价值 .2第 1.1 节 选题的意义与价值 .2第 1.2 节 研究综述 .4第 1.3 节 课题的研究意义与目的 .6第 1.4 节 研究范围与内容 .7第 1.5 节 研究视角与方法 .9第 2 章 基于单片机研究的鱼饵投食机的概况 .12第 2.1 节 鱼饵投食机的总框架图 .12第 2.2 节 技术指标 .12第

12、 2.3 节 投食机的参数指标 .14第 3 章 硬件设计 .16第 3.1 节 80C51 单片机 .16第 3.2 节 显示部分 .16第 3.3 节 LCD 部分 .17第 3.4 节 晶振电路和复位电路 .18第 3.5 节 DAC 芯片 .18第 4 章 软件设计 .20第 1 节 程序框图 .20第节 程序 .20结 论 .30VI附 录 .32参考文献 .34致 谢 .351前 言本人毕业设计的论题为基于单片机的鱼用投饵机自动控制系统的设计，设计了一套能根据池塘的大小，宽度来调整投饵机的强度，以此解决了一般的投饵机对饲料的浪费问题。 本文根据目前国内外学者对投饵机控制系统的研究成

13、果，借鉴他们的成功经验，完整的设计出一套鱼用投饵机的控制系统。这些文献给与本文很大的参考价值。现在的投饵技术一般分为两种：一种是人工投饵，一种是振动喂料。两种方式相对来说人工喂料费时费力，而振动喂料虽然节省人力但是由于振动喂料投饵的距离特别近所以特别容易造成饲料浪费的现象，而且由于饲料投放的比较集中有的鱼无法吃到饲料，可能会产生饿死或者鱼的生长大小不一样的现象，所以在此情况下我们设计了一套基于单片机技术的鱼饵投食机技术，来解决上述问题。在我设计的投饵系统中单片机作为主芯片，我们采取单片机作为主芯片主要是因为单片机体积小可靠性高，控制能力强，易扩展，性价比高。另外我们还采用了 LM386、DAC

14、0836 等芯片来提高系统的自动化。虽然我们采取 51 单片机作为自动控制系统的核心并且在采用了许多的自动化芯片但是系统并没有做到完全的自动化，比如时间的设定和电机的控制还需要人为的设置。2第 1 章 课题研究背景与价值第 1.1 节 选题的意义与价值1.1.1 理论意义与价值随着水产养殖业的越来越火爆，基于单片机的鱼用自动投饵机越来越多地应用于池塘养殖业。基于单片机的投饵机有抛撒面积大，抛洒均匀，有利鱼的摄食，可以提高饵料利用率，降低饵料系数等优点。我们现就投饵机的有关知识简单的给大家讲解一下，以方便渔民的选购及使用的时候作为一些参考。 一是投饵机的种类及组成 。按照投饵机使用的范围不同，投

15、饵机一般可以可分为小水体专用型、网箱专用型和普通池塘使用型这三种类型，现在的养鱼业一般也就这三种类型。在结构上比较统一一般均由料斗、下料装置、抛撒装置、控制器这四个部分组成的大体结构。 （ 1）料斗 ，料斗一般是由白铁皮或黑铁皮制作而成的，白铁皮的工艺相对来说比较简单，所以白铁皮的价格一般也是比较低的，但是白铁皮的相对来说比较薄，所以强度对有的情况下是不达标的。黑铁皮比较厚，加工起来需要专门的切割机和加工设备，而且还需折边、焊接、喷漆等多道复杂的程序才可以完成，但是黑铁皮制作完场后外观漂亮，非常的牢固，但是价格比白铁皮要高的多。 (2)下料装置 ，我们主要是采用电磁铁下拉式的模型。该装置由电磁

16、铁、下料门、下料口调节板这三部分构成，通电时电磁铁吸合，向下拉动下料门使鱼饵饲料下落，断电后电磁铁失去磁性下料门在弹簧的作用下回归原位，饲料不在下落。这种装置结构简单耐用，成本低，容易维修，配件容易更换相对来说比较实惠。 (3)抛撒装置， 按动力的不同可分为以下几种装置： 不使用动力的抛撒装置。当饵料从下料口落下时，会触碰到其下方的锥形撒料盘，在碰撞力的作用下饵料就会散开，但是这种装置对于饵料产生的初始抛出速度比较低，所以抛出的距离比较近不适合大的池塘。 使用管道和高速流动空气把饵料输送到投饵点，我们可以在出口设置一个固定的物体，当饵料碰触到固体时就会被抛出。这种装置相对来说就3比较适合网箱养

17、殖因为不用担心饲料飞出范围造成饲料的浪费。 使用电机及圆盘是目前应用最多的类型，这种装置在池塘养殖中比较常见，因为他的速度相对来说比较稳定。其电机有高速电机及低速电机两种不同的电机对等两种不同的抛饵距离，由于高速电机速度高，当饵料接触转盘的瞬间饵料对于转盘的碰撞力会很大，使得鱼料抛出的距离比较远。所以现在倾向于使用低速电机来控制饵料的初始速度，我们可以根据池塘的面积的大小来配置半径不同的圆盘，这样我们就能使饵料获得相应的比较稳定得初始速度，更加容易控制 (4)控制器的功能如下：一是可以定时。开启投饵机后经过一定的时间投饵机会自动关机。二是间歇控制功能。在向池塘投料的过程中，每隔一定时间打开下料

18、开关投掷鱼饵，然后关闭 -开始，一直循环下去，直到到了定的停止时间才彻底关闭。控制器又被我们分为机械定时、电子定时和以单片机为核心的控制器这三种定时器相对来说以单片机为核心的控制器更受渔民们的欢迎。那是因为单片机的可编程性高，而且定时非常准确可靠，间隔时间和投料持续时间可以随时按照我们的想法调整，在人性化的同时还具有一定的智能功能。采用单片机设置此程序我们可以对每天的投喂程序进行设置，控制器可以按照我们设定好的自动管理投喂工作，当料斗中没有饲料时，自动停止投喂。下面我们大体介绍一下投饵机的选择及用法（ 1）投饵机的选择 首兄我们应该根据不同的养殖方式选择不同的投饵机种类。 其次就是要根据经济条

19、件选择使用哪款投饵机，在条件许可的情况下尽量选功能相对齐全的基于单片机的投饵机器。 我们要根据池塘的大小来选择池塘使用的投饵机，还要考虑池塘面积及池鱼种类，一定要注意并不是投饵机电机转速越高、投的距离越远、投饵的面积越大就越好，这是一种非常错误的观点，我们应根据池塘面积及鱼的种类和鱼苗的数量选择不同的投饵机。比如在 0.2 公顷 0.35 公顷的池塘中，根据实验数据显示每 667 平方米能生产出 1500 公斤左右的鱼，根据计算我们可以算出投饵机的抛撒距离以 5 米 8 米是最为适合的。如果选择的投饵机不当我们就可能会使投抛撒距离过远、覆盖的面积过大，这样会使池塘边缘的部分饵料由于没有鱼吃而造

20、成浪费，污染水源。 选择网箱用投饵机的时候，要首先考虑网箱的大小、网箱设置的密度以及网箱载鱼量这三种因素。41.1.2 实践意义与价值如今目前在渔业市场销售的自动投饵机中，饲料箱、离心抛盘结构基本稳定，相对来说各产品之间并没有多大变化，各生产厂家为了提高投饵机的自动化程度，一般都会把注意力集中在喂料器和自动控制器的研究开发上，所以我们看到的各产品之间这两部分的结构是有较大差异的。根据有关资料和一些厂家的介绍，喂料器结构一般情况下分为以下几种：一种是采用小电动机连接偏心轮然后再输料口端产生上下振动喂料，另一种就是通过电磁铁而产生的振动使饲料传输到饲料托板上，使得饲料在托板上向一个方向慢慢移动形成

21、喂料。还有其他的一些喂料器是采用叶轮式、平板转盘开孔式和搅笼式等结构。目前在市场上销售的自动投饵机喂料器大部分是前两种。上面所述的采用小电动机连接偏心轮然后在输料口端产生上下振动喂料，或者是通过电磁铁产生振动喂料，都能够比较顺利的将饲料箱的饲料送到离心抛盘抛撒出去，但是缺点就是不能准确地确定在单位时间内投出的饲料量，因此，大大限制了其以日投喂量进行设置的可能。在自动控制器方面，有的产品使用机械定时和分立元件组成的定时电路自动控制器，也有的产品使用单片机控制的自动控制器。自动控制器主要是用来控制喂料器喂料与停顿和抛盘的定时抛料，以此来达到模拟人工投喂的效果。在当前市面销售的自动投饵机的自动控制器内部结构可能有较大的差异，但是在基本设置上会形成了一个固定模式，普遍都分为抛料定时控制、喂料时间控制、喂料停顿时间控制三个控制，抛料定时控制一般可设定为为 0 60min( 机械定时器 )和 10 100min( 电子定时器 )。喂料时间控制：大多数可设定为为 1 9s(可调 )。喂料停顿时间控制：亦是 1 9s(可调 )。上述系统不能直接以投喂量作为功能设置，只能是通过时间的设置来间接表现量的结果，使得操作麻烦，投喂量难以确定，这是当前市场上的自动投饵机一直解决不了的问题。第 1.2 节 研究综述