基于PIC單片機的自動(dòng)噴料機設計

1 引言

　　目前，我國人工養殖業(yè)發(fā)展迅速。但是養殖方法卻很落后，多數仍舊是采用傳統的人工方式投放飼料，費時(shí)費料、飼料投放不均、距離不遠,不便于定時(shí)定量地科學(xué)養殖。文中介紹了一種在魚(yú)塘里自動(dòng)噴料機的電路設計。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明。該自動(dòng)噴料機不僅能夠定時(shí)定量地噴灑飼料。而且噴料均勻，噴灑距離遠，能明顯節約飼料，大大提高養殖效益。

2 自動(dòng)噴料機的硬件設計

　　在漁業(yè)養殖中，大多數需要在早、中、晚噴灑飼料，每次噴料時(shí)間約在兩三個(gè)小時(shí)。噴飼料是按噴幾十秒、停幾十秒斷續進(jìn)行，具體一天噴飼料幾次、噴料時(shí)間長(cháng)度、噴停時(shí)間長(cháng)度，因魚(yú)的品種、飼料的品種、魚(yú)的養殖密度、環(huán)境氣候等因素而不同,可由用戶(hù)根據具體情況自行設定。為實(shí)現上述自動(dòng)控制，本設計采用以PIC單片機為核心的電路，配以電源模塊、按鍵顯示、時(shí)鐘電路、驅動(dòng)控制(包括噴料方向控制。噴料距離控制，噴料的量控制)構成完整系統。

2.1 電源模塊的設計

　　由220 V交流電降壓后經(jīng)整流濾波后得到+24 V直流電壓,向驅動(dòng)控制電路供電；+24 V直流電經(jīng)過(guò)7805穩壓后向按鍵顯示等電路供電；當主電源有電時(shí)，主電源向各電路供電并向備份電源(3.6 V充電電池)充電；當主電源斷電時(shí)，由備份電源向PIC單片機及時(shí)鐘電路供電，以維持正常走時(shí)和保存預設的信息，而顯示及驅動(dòng)控制部分電路則停止工作。輸入到PIC單片機RA5口的模擬電壓經(jīng)A/D轉換。若轉換值小于154(對應模擬值為3 V)，則單片機進(jìn)入低功耗模式，此時(shí)由備份電池供電，僅保證正常走時(shí)和保存預設的信息，按鍵顯示和驅動(dòng)控制部分電路均停止工作，該情況下電路耗電流僅幾十微安。
2.2 時(shí)鐘電路設計
　　本系統要求時(shí)間相對精確，故需一個(gè)硬件計時(shí)電路，該電路主要由PIC單片機內部的16位定時(shí)計數器TMR1和外部的32.768 kHz晶體振蕩器電路組成，TMR1工作在計數狀態(tài)，每當計數滿(mǎn)16 384時(shí)產(chǎn)生一個(gè)半秒(為方便秒閃編程)中斷輸出,用于精確計時(shí)。該方法電路簡(jiǎn)單、編程方便、計時(shí)精確。在低功耗狀態(tài)下，TMR1能正常工作，TMR1每次溢出時(shí)喚醒單片機檢測是否有主電源，若有主電源，則由低功耗狀態(tài)轉入正常工作狀態(tài)。

2.3 按鍵顯示電路的設計

　　按鍵顯示電路共有12個(gè)按鍵及4位數碼管，2個(gè)秒閃發(fā)光二極管及8個(gè)狀態(tài)指示發(fā)光二極管。狀態(tài)指示燈也可用于1位數碼管與另外4位數碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描顯示，節省I/O口。12個(gè)按鍵設計為2×6按鍵矩陣且與掃描顯示的段位共用I/O口，充分利用單片機的I/O口資源，同時(shí)為避免按鍵和動(dòng)態(tài)掃描顯示互相影響，增加二極管(IN4148)進(jìn)行隔離。12個(gè)按鍵的功能分別為設置鍵、右移鍵、上升鍵、下降鍵、噴料最大距離加鍵、噴料最大距離減鍵、噴料的量加鍵、噴料的量減鍵、噴料方向左和右位置檢測鍵、噴料的量最大和最小檢測鍵。8個(gè)狀態(tài)指示燈分別指示：設定時(shí)間狀態(tài)、設定噴料總長(cháng)時(shí)間狀態(tài)、設定第一二三四次噴料時(shí)間狀態(tài)、設定噴料時(shí)連續噴時(shí)間長(cháng)度狀態(tài)、設定噴料時(shí)暫停時(shí)間長(cháng)度狀態(tài)。

2.4 驅動(dòng)控制電路的設計

　　驅動(dòng)控制電路是系統設計的重點(diǎn)。噴灑飼料的方向及飼料的量涉及到電機轉動(dòng)方向控制和左轉、右轉到位檢測，而噴料的距離則涉及到電機轉速的控制。

2.4.1 噴料方向控制電路

　　由于噴料機安裝在魚(yú)塘岸邊，為了能將飼料均勻地噴向魚(yú)塘，要求噴料方向不斷地轉動(dòng)。即由左到右，再由右到左，如此反復。噴料的方向是由一個(gè)功率為幾十瓦的小直流電機驅動(dòng)。本電路采用功率管構成橋式結構控制電機正反轉，另配合兩個(gè)行程開(kāi)關(guān)(電路中的按鍵)檢測是否轉動(dòng)到極限位置,避免電機轉動(dòng)到極限位置還繼續工作,從而損壞電機或機械裝置。當I/O1和I/O2為00時(shí)，Q6、Q7、Q1O、Q11四個(gè)功率管都截止，加在噴料方向電機上的電壓為O，電機不轉。當I/O1和I/O2為01時(shí)，Q7、Q11導通且Q6、Q10截止。當I/O1和I/O2為10時(shí)。Q7、Q11截止且Q6、Q10導通，這兩種情況流經(jīng)噴料方向電機上的電流互為相反，電機轉動(dòng)方向也相反。當I/O1和I/O2為11時(shí)，Q6、Q7、Q10、Q11四個(gè)功率
管都導通，+24 V電源經(jīng)Q7、Q11和Q6、Q10到地，此時(shí)電機不轉，但Q6、Q10和Q7、Q11導通時(shí)內阻很小，流過(guò)的電流很大，會(huì )損壞功率管．處于禁止狀態(tài)。