基于PIC单片机的自动喷料机设计

1 引言

　　目前，我国人工养殖业发展迅速。但是养殖方法却很落后，多数仍旧是采用传统的人工方式投放饲料，费时费料、饲料投放不均、距离不远,不便于定时定量地科学养殖。文中介绍了一种在鱼塘里自动喷料机的电路设计。经过实践证明。该自动喷料机不仅能够定时定量地喷洒饲料。而且喷料均匀，喷洒距离远，能明显节约饲料，大大提高养殖效益。

2 自动喷料机的硬件设计

　　在渔业养殖中，大多数需要在早、中、晚喷洒饲料，每次喷料时间约在两三个小时。喷饲料是按喷几十秒、停几十秒断续进行，具体一天喷饲料几次、喷料时间长度、喷停时间长度，因鱼的品种、饲料的品种、鱼的养殖密度、环境气候等因素而不同,可由用户根据具体情况自行设定。为实现上述自动控制，本设计采用以PIC单片机为核心的电路，配以电源模块、按键显示、时钟电路、驱动控制(包括喷料方向控制。喷料距离控制，喷料的量控制)构成完整系统。

 
2.1 电源模块的设计

　　由220 V交流电降压后经整流滤波后得到+24 V直流电压,向驱动控制电路供电；+24 V直流电经过7805稳压后向按键显示等电路供电；当主电源有电时，主电源向各电路供电并向备份电源(3.6 V充电电池)充电；当主电源断电时，由备份电源向PIC单片机及时钟电路供电，以维持正常走时和保存预设的信息，而显示及驱动控制部分电路则停止工作。输入到PIC单片机RA5口的模拟电压经A/D转换。若转换值小于154(对应模拟值为3 V)，则单片机进入低功耗模式，此时由备份电池供电，仅保证正常走时和保存预设的信息，按键显示和驱动控制部分电路均停止工作，该情况下电路耗电流仅几十微安。
2.2 时钟电路设计
　　本系统要求时间相对精确，故需一个硬件计时电路，该电路主要由PIC单片机内部的16位定时计数器TMR1和外部的32.768 kHz晶体振荡器电路组成，TMR1工作在计数状态，每当计数满16 384时产生一个半秒(为方便秒闪编程)中断输出,用于精确计时。该方法电路简单、编程方便、计时精确。在低功耗状态下，TMR1能正常工作，TMR1每次溢出时唤醒单片机检测是否有主电源，若有主电源，则由低功耗状态转入正常工作状态。

2.3 按键显示电路的设计

　　按键显示电路共有12个按键及4位数码管，2个秒闪发光二极管及8个状态指示发光二极管。状态指示灯也可用于1位数码管与另外4位数码管进行动态扫描显示，节省I/O口。12个按键设计为2×6按键矩阵且与扫描显示的段位共用I/O口，充分利用单片机的I/O口资源，同时为避免按键和动态扫描显示互相影响，增加二极管(IN4148)进行隔离。12个按键的功能分别为设置键、右移键、上升键、下降键、喷料最大距离加键、喷料最大距离减键、喷料的量加键、喷料的量减键、喷料方向左和右位置检测键、喷料的量最大和最小检测键。8个状态指示灯分别指示：设定时间状态、设定喷料总长时间状态、设定第一二三四次喷料时间状态、设定喷料时连续喷时间长度状态、设定喷料时暂停时间长度状态。

2.4 驱动控制电路的设计

　　驱动控制电路是系统设计的重点。喷洒饲料的方向及饲料的量涉及到电机转动方向控制和左转、右转到位检测，而喷料的距离则涉及到电机转速的控制。

2.4.1 喷料方向控制电路

　　由于喷料机安装在鱼塘岸边，为了能将饲料均匀地喷向鱼塘，要求喷料方向不断地转动。即由左到右，再由右到左，如此反复。喷料的方向是由一个功率为几十瓦的小直流电机驱动。本电路采用功率管构成桥式结构控制电机正反转，另配合两个行程开关(电路中的按键)检测是否转动到极限位置,避免电机转动到极限位置还继续工作,从而损坏电机或机械装置。当I/O1和I/O2为00时，Q6、Q7、Q1O、Q11四个功率管都截止，加在喷料方向电机上的电压为O，电机不转。当I/O1和I/O2为01时，Q7、Q11导通且Q6、Q10截止。当I/O1和I/O2为10时。Q7、Q11截止且Q6、Q10导通，这两种情况流经喷料方向电机上的电流互为相反，电机转动方向也相反。当I/O1和I/O2为11时，Q6、Q7、Q10、Q11四个功率
管都导通，+24 V电源经Q7、Q11和Q6、Q10到地，此时电机不转，但Q6、Q10和Q7、Q11导通时内阻很小，流过的电流很大，会损坏功率管．处于禁止状态。