基于單片機(jī)的奶牛計(jì)步器的設(shè)計(jì)

熊鵬

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 835200）

基于單片機(jī)的奶牛計(jì)步器的設(shè)計(jì)

熊鵬

（新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 835200）

在奶牛養(yǎng)殖業(yè)中，奶牛的發(fā)情檢測(cè)在奶牛繁殖管理中具有重要地位，及時(shí)發(fā)現(xiàn)奶牛發(fā)情有利于提高奶牛的繁殖率和產(chǎn)奶量，增加經(jīng)濟(jì)效益。因此，奶牛發(fā)情及時(shí)和準(zhǔn)確鑒定變得舉足輕重，傳統(tǒng)的人工觀察奶牛發(fā)情方法已不適應(yīng)現(xiàn)代奶牛養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展要求。本文將介紹以STC89C52單片機(jī)、加速度傳感器ADXL345為核心的奶牛計(jì)步器的采用技術(shù)及設(shè)計(jì)過(guò)程，以及基于加速度傳感器的奶牛計(jì)步器目前發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展趨勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)奶牛走路所產(chǎn)生步數(shù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)及顯示。

加速度傳感器；ADXL345；STC89C52；計(jì)步器

1 奶牛計(jì)步器的研究背景及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)奶牛發(fā)情的檢測(cè)方法主要有外部觀察法、試情法、陰道檢查法和直腸檢查法等。這些方法都需要大量的勞動(dòng)力來(lái)實(shí)際操作，而要求管理人員技術(shù)嫻熟，工作量較大，這就給奶牛養(yǎng)殖業(yè)增加了較大的負(fù)擔(dān)，且準(zhǔn)確度低，時(shí)常會(huì)發(fā)生漏情的情況。

我國(guó)在奶牛養(yǎng)殖業(yè)的科技發(fā)展較為緩慢，奶牛生產(chǎn)中科技含量低，目前在西方已經(jīng)成熟的奶牛發(fā)情自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的研究還處于起步階段。國(guó)內(nèi)也有一些養(yǎng)殖場(chǎng)使用奶牛計(jì)步器來(lái)監(jiān)測(cè)奶牛發(fā)情的，但大多數(shù)產(chǎn)品從國(guó)外引進(jìn)，這就使軟件不同程度存在語(yǔ)言、管理模式、軟件應(yīng)用技術(shù)及時(shí)改進(jìn)困難等問(wèn)題，且成本高，每個(gè)至少一千元，增加了企業(yè)的投資成本，不利于廣泛使用。這就迫切要求技術(shù)的發(fā)展與更新。而發(fā)達(dá)國(guó)家特別重視奶牛養(yǎng)殖業(yè)重大關(guān)鍵技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)了奶牛養(yǎng)殖各環(huán)節(jié)技術(shù)的現(xiàn)代化。目前，奶牛活動(dòng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置在國(guó)外已有成熟產(chǎn)品，且各具特色。因此，我們有必要開(kāi)發(fā)一種適合我國(guó)國(guó)情、低成本、遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本課題將傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)應(yīng)用到奶牛養(yǎng)殖業(yè)，改善了目前國(guó)內(nèi)相關(guān)研究的不足，同時(shí)也彌補(bǔ)了引進(jìn)國(guó)外產(chǎn)品所帶來(lái)的不便。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

基于STC89C52單片機(jī)系列的奶牛計(jì)步器系統(tǒng)采用STC89C52作為控制模塊，加速度傳感器ADXL345作為數(shù)據(jù)采集模塊，液晶1602作為顯示模塊，用這三種模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)奶牛行走步數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控?？刂颇KSTC89C52進(jìn)入主程序后，開(kāi)始以查詢的方式檢測(cè)加速度傳感器ADXL345的狀態(tài),并將相應(yīng)的數(shù)值通過(guò)液晶1602顯示器顯示輸出。

2.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能簡(jiǎn)介

(1)將ADLX345傳感器采集數(shù)據(jù)存入控制模塊的存儲(chǔ)單元中；

(2)控制模塊處理單元處理數(shù)據(jù)采集模塊上傳的數(shù)據(jù)，傳送數(shù)據(jù)至顯示模塊；

(3)按鍵控制LCD顯示當(dāng)前行走步數(shù)及總行走步數(shù)。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)框圖

根據(jù)系統(tǒng)的硬件組成需求分析，主要包括3個(gè)模塊：數(shù)據(jù)采集模塊、控制模塊、顯示模塊。如圖1所示：

圖1 結(jié)構(gòu)框圖

3 系統(tǒng)總電路圖

圖2 系統(tǒng)總電路圖

4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

4.1 軟件總體模塊設(shè)計(jì)

（1）按鍵掃描模塊：掃描按鍵，判斷是否有鍵按下；

（2）數(shù)據(jù)采集模塊：端口初始化，測(cè)量加速度值并返回；

（3）液晶1602顯示模塊：端口初始化，液晶1602顯示。

4.2 軟件流程圖

4.3 實(shí)現(xiàn)程序

5 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的功能有通過(guò)加速度傳感器將數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并顯示，從而可以有效地控制好奶牛發(fā)情期的育種和產(chǎn)奶量，達(dá)到了預(yù)期的效果。但是由于知識(shí)的局限性，產(chǎn)奶量與其它環(huán)境因素的相關(guān)問(wèn)題還沒(méi)能解決，仍需要進(jìn)一步的研究與探討。

[1]宋浩然，廖文帥，趙一鳴．基于加速度傳感器ADXL330的高精度計(jì)步器[J]．傳感技術(shù)學(xué)報(bào)，2006，19(4)：1005-1008．

[2]韓文正，馮迪，李鵬，等．基于加速度傳感器LIS3DH的計(jì)步器設(shè)計(jì)[J]．傳感器與微系統(tǒng)，2013，31(11)：97-99．

[3]黃斌，吳昕慧．基于MATLAB計(jì)步器算法研究[J]．系統(tǒng)仿真技術(shù)，2011，07(2)：152-155．

[4]邢輝，趙敏．基于MMA7260加速度傳感器的電子計(jì)步器[J]．中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2010，22(33)：15-17．

[5]袁憲鋒，周風(fēng)余，袁通，等．STM32和iNEMO模塊的高精度計(jì)步器設(shè)計(jì)[J]．單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2013，9(9)：42-45．

[6]Ferdinando，Hany．Performance evaluation of MMA7260QT and ADXL345 on self balancing robot[J]．Telkomnika，2013．

Design of the Cow Pedometer Based on MCU

Xiong Peng
(Xinjiang Agricultural University,Urumqi 835200,Xinjiang)

In the cow breeding,cow oestrus detecting has an important position in cow breeding management,which can improve the cow's reproduction rate and milk production and increase the economic efficiency.Therefore,it is very important to identify cow oestrus in time and accurately.The traditional method of observing the cow oestrus is not adapted to the development of the modern dairy industry.This paper introduces the technology and design of cow pedometer based on STC89C52 microcontroller, ADXL345 accelerometer,and the development situation and trend of the cow pedometer based on acceleration sensor,achieving the display and automatic monitoring of the steps of cow walking.

ADXL345;STC89C52;accelerometer;pedometer

TP274.2

A

1008-6609(2015)11-0063-02

熊鵬，男，重慶豐都人，本科，研究方向：?jiǎn)纹瑱C(jī)和通信中的無(wú)線傳輸。