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文檔簡介
1、<p> 基于單片機的魚用投餌機自動控制系統(tǒng)的設(shè)計</p><p><b> 摘 要</b></p><p> 單片機又被稱為單片微控控制器,單片機(Microcontrolles)其實是一種集成電路芯片,它可以算一個小而完善的微型計算機系統(tǒng),它把CPU、RAM、ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能集成到一塊硅片上,單片機在工業(yè)控制領(lǐng)
2、域廣泛應(yīng)用。它相當(dāng)于一個微型計算機,與計算機相比它只是缺少一個I/O口而已,單片機具有以下幾個方面的優(yōu)點:(1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,實現(xiàn)模塊化;(2)它的可靠性高,即使工作到10^6~10^7小時也不會產(chǎn)生故障;(3)處理功能強,速度快;(4)電壓低,功率低,便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品(5)控制功能強;(6)環(huán)境適應(yīng)能力強。單片機在以下幾個方面被廣泛運用:如智能儀表、實時工控,通訊設(shè)備,導(dǎo)航系統(tǒng),家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機,就能使
3、產(chǎn)品產(chǎn)生質(zhì)的飛躍,一般的投餌機控制系統(tǒng)存在著定時不準(zhǔn)確、可靠性差、投餌與間歇時間設(shè)置不合理、不能合理調(diào)節(jié)投餌距離、浪費飼料等問題。為了解決此類問題,本論文研究了基于單片機的魚用投餌機自動控制系統(tǒng),該系統(tǒng)設(shè)定參數(shù)為供餌時間、停餌時間、投餌時間和投餌距離,控制對象為輸送減速交流電機和投餌直流電機;同時,從硬件和軟件方面介紹</p><p> 關(guān)鍵詞:單片機 魚餌 投食機</p><p>
4、 The Automatic Control System Design of Fish Bait Casting Machine Based on Single Chip Miscrocomputer</p><p><b> Abstract</b></p><p> Microcontroller is also known as single-chip
5、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, the interrupt system, the
6、 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. T
7、he advantages o</p><p> Keywords:microcontroller bait feeder</p><p><b> 目 錄</b></p><p><b> 前 言1</b></p><p> 第1章 課題研究背景與價值2</p>
8、<p> 第1.1節(jié) 選題的意義與價值2</p><p> 第1.2節(jié) 研究綜述4</p><p> 第1.3節(jié) 課題的研究意義與目的6</p><p> 第1.4節(jié) 研究范圍與內(nèi)容7</p><p> 第1.5節(jié) 研究視角與方法9</p><p> 第2章 基于單片機研究的魚餌投食機
9、的概況12</p><p> 第2.1節(jié) 魚餌投食機的總框架圖12</p><p> 第2.2節(jié) 技術(shù)指標(biāo)12</p><p> 第2.3節(jié) 投食機的參數(shù)指標(biāo)14</p><p> 第3章 硬件設(shè)計16</p><p> 第3.1節(jié) 80C51單片機16</p><p>
10、 第3.2節(jié) 顯示部分16</p><p> 第3.3節(jié) LCD部分17</p><p> 第3.4節(jié) 晶振電路和復(fù)位電路18</p><p> 第3.5節(jié) DAC芯片18</p><p> 第4章 軟件設(shè)計20</p><p> 第1節(jié) 程序框圖20</p><p>&l
11、t;b> 第2節(jié) 程序20</b></p><p><b> 結(jié) 論30</b></p><p><b> 附 錄32</b></p><p><b> 參考文獻34</b></p><p><b> 致 謝35</b
12、></p><p><b> 前 言</b></p><p> 本人畢業(yè)設(shè)計的論題為《基于單片機的魚用投餌機自動控制系統(tǒng)的設(shè)計》,設(shè)計了一套能根據(jù)池塘的大小,寬度來調(diào)整投餌機的強度,以此解決了一般的投餌機對飼料的浪費問題。 </p><p> 本文根據(jù)目前國內(nèi)外學(xué)者對投餌機控制系統(tǒng)的研究成果,借鑒他們的成功經(jīng)驗,完整的設(shè)計出一套魚
13、用投餌機的控制系統(tǒng)。這些文獻給與本文很大的參考價值?,F(xiàn)在的投餌技術(shù)一般分為兩種:一種是人工投餌,一種是振動喂料。兩種方式相對來說人工喂料費時費力,而振動喂料雖然節(jié)省人力但是由于振動喂料投餌的距離特別近所以特別容易造成飼料浪費的現(xiàn)象,而且由于飼料投放的比較集中有的魚無法吃到飼料,可能會產(chǎn)生餓死或者魚的生長大小不一樣的現(xiàn)象,所以在此情況下我們設(shè)計了一套基于單片機技術(shù)的魚餌投食機技術(shù),來解決上述問題。</p><p>
14、 在我設(shè)計的投餌系統(tǒng)中單片機作為主芯片,我們采取單片機作為主芯片主要是因為單片機體積小可靠性高,控制能力強,易擴展,性價比高。另外我們還采用了LM386、DAC0836等芯片來提高系統(tǒng)的自動化。雖然我們采取51單片機作為自動控制系統(tǒng)的核心并且在采用了許多的自動化芯片但是系統(tǒng)并沒有做到完全的自動化,比如時間的設(shè)定和電機的控制還需要人為的設(shè)置。</p><p> 第1章 課題研究背景與價值</p>
15、<p> 第1.1節(jié) 選題的意義與價值</p><p> 1.1.1 理論意義與價值</p><p> 隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的越來越火爆,基于單片機的魚用自動投餌機越來越多地應(yīng)用于池塘養(yǎng)殖業(yè)?;趩纹瑱C的投餌機有拋撒面積大,拋灑均勻,有利魚的攝食,可以提高餌料利用率,降低餌料系數(shù)等優(yōu)點。我們現(xiàn)就投餌機的有關(guān)知識簡單的給大家講解一下,以方便漁民的選購及使用的時候作為一些參考。 一是
16、投餌機的種類及組成 。按照投餌機使用的范圍不同,投餌機一般可以可分為小水體專用型、網(wǎng)箱專用型和普通池塘使用型這三種類型,現(xiàn)在的養(yǎng)魚業(yè)一般也就這三種類型。在結(jié)構(gòu)上比較統(tǒng)一一般均由料斗、下料裝置、拋撒裝置、控制器這四個部分組成的大體結(jié)構(gòu)。(1)料斗 ,料斗一般是由白鐵皮或黑鐵皮制作而成的,白鐵皮的工藝相對來說比較簡單,所以白鐵皮的價格一般也是比較低的,但是白鐵皮的相對來說比較薄,所以強度對有的情況下是不達標(biāo)的。黑鐵皮比較厚,加工起來需要專門
17、的切割機和加工設(shè)備,而且還需折邊、焊接、噴漆等多道復(fù)雜的程序才可以完成,但是黑鐵皮制作完場后外觀漂亮,非常的牢固,但是價格比白鐵皮要高的多。(2)下料裝置 ,我們主要是采用電磁鐵下拉式的模型。該裝置由電磁鐵、下料門、下料口調(diào)節(jié)板這三部分構(gòu)成,通電時電磁鐵吸合,向下拉動下料門使魚餌飼料下落</p><p> 1.1.2實踐意義與價值</p><p> 如今目前在漁業(yè)市場銷售的自動投餌機中
18、,飼料箱、離心拋盤結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定,相對來說各產(chǎn)品之間并沒有多大變化,各生產(chǎn)廠家為了提高投餌機的自動化程度,一般都會把注意力集中在喂料器和自動控制器的研究開發(fā)上,所以我們看到的各產(chǎn)品之間這兩部分的結(jié)構(gòu)是有較大差異的。根據(jù)有關(guān)資料和一些廠家的介紹,喂料器結(jié)構(gòu)一般情況下分為以下幾種:一種是采用小電動機連接偏心輪然后再輸料口端產(chǎn)生上下振動喂料,另一種就是通過電磁鐵而產(chǎn)生的振動使飼料傳輸?shù)斤暳贤邪迳?,使得飼料在托板上向一個方向慢慢移動形成喂料。還有
19、其他的一些喂料器是采用葉輪式、平板轉(zhuǎn)盤開孔式和攪籠式等結(jié)構(gòu)。目前在市場上銷售的自動投餌機喂料器大部分是前兩種。</p><p> 上面所述的采用小電動機連接偏心輪然后在輸料口端產(chǎn)生上下振動喂料,或者是通過電磁鐵產(chǎn)生振動喂料,都能夠比較順利的將飼料箱的飼料送到離心拋盤拋撒出去,但是缺點就是不能準(zhǔn)確地確定在單位時間內(nèi)投出的飼料量,因此,大大限制了其以日投喂量進行設(shè)置的可能。</p><p>
20、 在自動控制器方面,有的產(chǎn)品使用機械定時和分立元件組成的定時電路自動控制器,也有的產(chǎn)品使用單片機控制的自動控制器。自動控制器主要是用來控制喂料器喂料與停頓和拋盤的定時拋料,以此來達到模擬人工</p><p> 投喂的效果。在當(dāng)前市面銷售的自動投餌機的自動控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能有較大的差異,但是在基本設(shè)置上會形成了一個固定模式,普遍都分為拋料定時控制、喂料時間控制、喂料停頓時間控制三個控制,拋料定時控制一般可設(shè)定為
21、為0~60min(機械定時器)和10~100min(電子定時器)。喂料時間控制:大多數(shù)可設(shè)定為為1~9s(可調(diào))。喂料停頓時間控制:亦是1~9s(可調(diào))。</p><p> 上述系統(tǒng)不能直接以投喂量作為功能設(shè)置,只能是通過時間的設(shè)置來間接表現(xiàn)量的結(jié)果,使得操作麻煩,投喂量難以確定,這是當(dāng)前市場上的自動投餌機一直解決不了的問題。</p><p> 第1.2節(jié) 研究綜述</p>
22、<p><b> 1.2.1國內(nèi)研究</b></p><p> 我們國內(nèi)的魚兒投食機在結(jié)構(gòu)上比較統(tǒng)一一般均由料斗、下料裝置、拋撒裝置、控制器這四個部分組成的大體結(jié)構(gòu)。(1) 料斗 ,料斗一般是由白鐵皮或黑鐵皮制作而成的,白鐵皮的工藝相對來說比較簡單,所以白鐵皮的價格一般也是比較低的,但是白鐵皮的相對來說比較薄,所以強度對有的情況下是不達標(biāo)的。黑鐵皮比較厚,加工起來需要專門的
23、切割機和加工設(shè)備,而且還需折邊、焊接、噴漆等多道復(fù)雜的程序才可以完成,但是黑鐵皮制作完場后外觀漂亮,非常的牢固,但是價格比白鐵皮要高的多。(2)下料裝置 ,我們主要是采用電磁鐵下拉式的模型。該裝置由電磁鐵、下料門、下料口調(diào)節(jié)板這三部分構(gòu)成,通電時電磁鐵吸合,向下拉動下料門使魚餌飼料下落,斷電后電磁鐵失去磁性下料門在彈簧的作用下回歸原位,飼料不在下落。這種裝置結(jié)構(gòu)簡單耐用,成本低,容易維修,配件容易更換相對來說比較實惠。(3)拋撒裝置,
24、按動力的不同可分為以下幾種裝置:①不使用動力的拋撒裝置。當(dāng)餌料從下料口落下時,會觸碰到其下方的錐形撒料盤,在碰撞力的作用下餌料就會散開,但是這種裝置對于餌料產(chǎn)生的初始拋出速度比較低,所以拋出的距離比較近不適合大的池塘。②使用管道和高速流動空氣把餌料</p><p><b> 1.2.2國外研究</b></p><p> 相對于國內(nèi)的魚兒投食機的技術(shù)和使用,國外的研
25、究稍稍領(lǐng)先于國內(nèi),現(xiàn)在在國外養(yǎng)魚業(yè)中基于單片機技術(shù)的魚兒投食機已經(jīng)被普及,而且基于單片機技術(shù)的魚兒投食機的研究在前幾年國外已經(jīng)進行了,根據(jù)資料顯示對比于德國、美國、日本、英國等發(fā)達國家,我們國內(nèi)的投食機研究落后5~8年,所以在同等條件下我們會浪費更多的人力和財力,而且效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于他們。</p><p> 第1.3節(jié) 課題的研究意義與目的</p><p><b> 1.3.1理
26、論意義</b></p><p> 市場上目前有兩種投餌方式:一種是人工投餌,另外一種是投餌機投餌;第一種人工投餌一是效率非常低,勞動量大,而且餌料的撒播距離和密度都是很不均勻的,這樣會嚴(yán)重影響到餌料的利用率,造成嚴(yán)重的浪費,同時會增加生產(chǎn)成本。利用一般的投餌機進行投餌,雖然可以做到省時省料,定時定量,但是投餌的射程和范圍是不可以調(diào)整的,這樣就會造成餌料散落比較集中,這樣就使餌料在池塘底部造成囤積,造
27、成池塘的污染,嚴(yán)重可能會導(dǎo)致魚苗的大量死亡;面對上述產(chǎn)生的一些問題我們研制了一套基于單片機系統(tǒng)的魚餌投食機,這款投食機可以完美的解決上面提到的問題,它不僅可以做到定時定量,而且還能控制魚餌的投放范圍,這樣就可以做到大面積的撒餌,讓餌料充分利用。</p><p> 現(xiàn)今社會養(yǎng)魚業(yè)越來越發(fā)達,每個國家的水產(chǎn)養(yǎng)殖事業(yè)對于投餌機的要求也是越來越高,為了適應(yīng)魚在不同生長期對魚餌投量和顆粒大小的需求,喂養(yǎng)時我們要用顆粒大小
28、和營養(yǎng)配比成分不同的餌料,這樣才能做到科學(xué)養(yǎng)魚,做到既不浪費餌料又能讓魚吃飽,同時為了使價格不算便宜的餌料得到最大限度的利用,選用的投餌機的種類不同,所產(chǎn)生的效果也不同,對于我們產(chǎn)生的效益也是千差萬別。</p><p> 基于單片機的投餌機在國外的漁業(yè)生產(chǎn)養(yǎng)殖中已經(jīng)被普遍的應(yīng)用,因為雖然當(dāng)時初期可能投入增加了但是卻給以后的生產(chǎn)和發(fā)展帶來了非常大的經(jīng)濟效益。我國現(xiàn)階段的一些網(wǎng)箱和池塘在養(yǎng)魚過程中,都已經(jīng)配備了單片
29、機投餌機,而且數(shù)量還有逐年增加的趨勢。</p><p> 由于采用基于單片機設(shè)置的魚餌投食機可以做到定時定量,定范圍進行投餌,所以此類單片機具有節(jié)約勞動力,減輕養(yǎng)殖人員勞動強度,投餌合理,節(jié)約餌料,降低養(yǎng)殖成本,增加效益等優(yōu)點,因此利用基于單片機的魚餌投食機進行投食是現(xiàn)今養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的趨勢,而且越來越被養(yǎng)魚用戶所接受。</p><p> 1.3.2課題的研究目的</p>&
30、lt;p> 我們研究基于單片機的魚兒投食機的目的就是能讓養(yǎng)殖用戶在養(yǎng)殖過程中擺脫以前的人工養(yǎng)殖技術(shù),基于單片機的魚餌投食機能做到以下幾點優(yōu)點:(1)節(jié)省人力資源,大大的減輕了養(yǎng)殖用戶的勞動強度,對于養(yǎng)殖戶而言我們用單片機投餌機比一般的投餌機可以提高效率多達三倍以上;(2)節(jié)約飼料,避免人工投餌浪費飼料,有效的提高飼料利用率達15 %還多;(3)而且使用上述投餌機還可以減少飼料沉人池底腐爛變質(zhì),能長久的保持水質(zhì)清潔、減少魚類因為水
31、域污染而造成的死亡;(4)采用遠(yuǎn)距離投餌技術(shù)可以避免群魚爭食, 魚體長勢如一不用擔(dān)心成魚大小不一樣, 總的收益價格上升,平均魚畝產(chǎn)量可提離15 %以上,在后期可以不斷的提高收益,所以說基于單片機的魚用投餌機不僅大大的提高了勞動收入而且還大大的減輕了勞動力。</p><p> 第1.4節(jié) 研究范圍與內(nèi)容</p><p><b> 1.4.1研究范圍</b></
32、p><p> 我們經(jīng)過兩年多的時間,對現(xiàn)階段市場上銷售的自動投餌機進行分析研究以后,試研制出一種可以按照所需日投喂量來設(shè)置的魚用全自動投餌機,即由單片機控制的葉輪式喂料器全自動投餌機,它的特點就是打破了目前國內(nèi)自動投餌機只能依靠時間設(shè)置不能按投喂量來設(shè)置的模式,可以直接按照所需的日投喂量來進行設(shè)置、自動定時定量投喂。所謂自動定時定量投喂,就是上述自動投餌機在設(shè)定的時間內(nèi)自動開機并且投出原先設(shè)置好的投喂量,投喂完畢后
33、機器自動關(guān)機。該投食機的控制器設(shè)有從15~200kg,總共18個級別的每天投喂量,這樣就可以滿足從1333~10000m2的魚塘在各種條件下選擇的每天投喂量。自動控制器會把我們原先所設(shè)定的日投喂量平均分為上、下午兩部分,按原先設(shè)定好的上下午開機時間自動開機進行投喂,投喂工作程序運行完畢后投食機便會自動停機,投喂結(jié)束后,自動控制器進入一種靜止?fàn)顟B(tài),靜靜的等待下一次的啟動。如果在一段時間內(nèi)投喂量和投喂時間不需改變的話,只須定期的補充飼料便可
34、,不用再對投食機另行設(shè)置。</p><p><b> 1.4.2研究內(nèi)容</b></p><p> 該機的關(guān)鍵首先是對于喂料器的設(shè)計,我們所選用得喂料器是由6片葉片構(gòu)成的葉輪式喂料器,飼料可以通過喂料器的進料口慢慢落入葉輪葉片之間的扇區(qū),然后經(jīng)過葉片的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)到喂料器的出料口,最后落入離心拋盤拋撒出去,我們之所以會采用這樣的傳動喂料方式,是由于葉輪葉片之間的扇區(qū)容積
35、是相對固定的,喂料器的6個扇區(qū)容積都相等,分料量準(zhǔn)確這樣便于控制,很容易就能計算出時間單位的喂料量來,而且飼料能夠均勻的落入到離心拋盤。另外,當(dāng)機器停頓時,由于我們選的葉輪為6片葉片分隔,這樣飼料會立即被阻隔住,不會繼續(xù)落到離心拋盤上。上述葉輪式喂料器所具備的這些功能特點,是非常適合那些作為以投喂量來設(shè)置的控制裝置,使得喂料器除了完成喂料功能以外,還拓展為可以由時間的運行變成量來作為輸標(biāo)準(zhǔn)出的轉(zhuǎn)換器。</p><p
36、> 但是有時候問題并不是這樣簡單的,由于現(xiàn)在的魚飼料都是小圓柱體的顆粒,當(dāng)顆粒飼料從飼料箱落入喂料器時,很容易被卡在葉片與喂料器機殼的擋板之間,這樣會使得喂料器不能正常運行。如果我們單純?yōu)榱吮苊忸w粒飼料被卡而在設(shè)計的時候把葉片與喂料器機殼的擋板之間的間隙增大的話,那么飼料箱的飼料就會非常容易就通過這些間隙直接流入離心拋盤,此時喂料器的功能就完全消失了,喂料器就如形同虛設(shè),變得毫無作用。</p><p>
37、 我們經(jīng)過反復(fù)的試驗后,我們想到的解決方法就是我們把葉片邊緣與機殼擋板開口處做成齒狀,讓兩者錯開,并且留有一定的間隙,當(dāng)顆粒飼料處于葉片與喂料器機殼的擋板之間時,就會被葉片邊緣的齒尖與機殼擋板開口處的齒尖切斷,這樣葉片就不會再被飼料卡住,喂料器就可以正常運行了,雖然這個改進說起來很簡單,但是對于我們這個產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和功能是個關(guān)鍵性的突破,最終使得我們的投餌機能自動進行定時定量投喂成為現(xiàn)實。</p><p>
38、我們在設(shè)計自動控制器的時候,在硬件方面,我們采用了目前自動化控制系統(tǒng)廣泛使用的MCS—51系列89C51單片機作為控制系統(tǒng)的主機,時鐘控制選用的是DS12887芯片,該芯片有內(nèi)置電池和寄存器,使得設(shè)備運行起來運行指令和時鐘運行不受停電、斷電及關(guān)機等因素的影響,保證實時控制的穩(wěn)定性和連續(xù)性。在軟件設(shè)計上,我們著重考慮到一方面要提高自動化程度,在另一方面要盡量使設(shè)備操作簡便,易于上手。例如在設(shè)備控制日投喂量的設(shè)計當(dāng)中,我們選用固定的18個1
39、5~200kg的級別的日投喂量,再根據(jù)養(yǎng)殖戶所掌握的養(yǎng)殖技術(shù)和經(jīng)驗,他們在設(shè)備上將拋撒—停頓的時間按照各個日投喂量的情況,設(shè)計好后配置到各個日投喂量中去,配置好后通過一個按鍵進行選擇、確定,使設(shè)備的操作過程簡單化。我們在設(shè)計時不選用設(shè)置一個0~9的鍵盤,然后讓用戶自行設(shè)置每日的投喂量、拋撒時間、停頓時間等等。設(shè)置一個0~9的健盤讓用戶自行設(shè)置,這樣做雖然給了用戶很大的選擇空間,但在設(shè)備上實際操作起來就會比較復(fù)雜,這樣做實質(zhì)上這是不了解養(yǎng)
40、殖技術(shù),把復(fù)雜問題交給用戶自行處理的一種很不負(fù)責(zé)任的做法,這樣做不僅增加了操作量還大大降低了自動化程度。每天設(shè)備的定時開</p><p> 第1.5節(jié) 研究視角與方法</p><p><b> 1.5.1研究視角</b></p><p> 對于本課題我們采取以下幾個視角進行研究:</p><p> ?。?)調(diào)查視角
41、,前期我們通過走訪以下養(yǎng)魚用戶,了解了現(xiàn)今養(yǎng)魚業(yè)的一些現(xiàn)狀,現(xiàn)如今我國養(yǎng)殖業(yè)大部分地區(qū)都采用了自動化養(yǎng)殖,對于自動化投餌機我們做了很多調(diào)查,在調(diào)查中我們發(fā)現(xiàn)大部分養(yǎng)殖戶用的投餌機是振動式喂料機,這種喂料機雖然能起到自動喂食的作用但是投料范圍小,容易造成魚料堆積污染池塘,而且小范圍的投料會導(dǎo)致有些魚無法吃到食物,阻礙生長。</p><p> ?。?)基于單片機的魚兒投食機給養(yǎng)殖業(yè)帶動的經(jīng)濟效益,運用基于單片機的投餌
42、機不僅可以大大的解放勞動力,而且還節(jié)約了大量的飼料,這樣雖然我們在前期的投入可能會增加一些但是站在長遠(yuǎn)的角度看我們會能收獲到巨大的經(jīng)濟利益,所以基于單片機的魚兒投食機現(xiàn)在漸漸被廣大漁民所接受,并越來越受人們的歡迎。</p><p> ?。?)基于單片機的魚兒投食機的運行基礎(chǔ),由于我們采用的是單片機作為本系統(tǒng)的核心硬件,所以此魚兒投食機大部分的操作都是基于單片機系統(tǒng)的自主操作,不用依靠人力天天盯著,這樣就大大的解放
43、了我們的雙手。</p><p> (4)基于單片機的魚餌投食機和普通投食機的區(qū)別,一個就是投食距離,普通的投食機只能投喂小范圍的魚餌,新型魚餌機可以根據(jù)池塘的大小投喂不同的距離,再一個就是新型投餌機可以做到定時、定量...</p><p><b> 1.5.2研究方法</b></p><p> 在寫論文時我們采取了以下幾種研究方法:<
44、;/p><p> ?。?)調(diào)查法,這是最普通的一種方法,也是最普遍的,前期我們采取問卷調(diào)查的方式對一些漁民進行了走訪,然后對于他們現(xiàn)在用的魚兒投食機的一些優(yōu)點或者不足做了記錄。</p><p> ?。?)實驗法,這個在本系統(tǒng)中是主要的研究方法,我們在實驗中人為的改變對象的存在方式、變化過程使它服從于科學(xué)認(rèn)識的需要。我們做科學(xué)實驗的目的就是根據(jù)研究的需要借助各種方法技術(shù)減少或消除各種可能影響結(jié)果
45、的無關(guān)因素的干擾,以此來確保實驗結(jié)果的權(quán)威性。</p><p> ?。?)文獻研究法,文獻研究是為了給我們提供一些理論的基礎(chǔ),我們通過網(wǎng)上或者在圖書館對于一些資料的查詢可以讓我們少走許多的彎路,在研究過程中我們會遇到大大小小的問題,這時我們可以通過此種方法來解決困難,另外我們還可以通過文獻查閱來了解問題的歷史和現(xiàn)狀,以及找到解決困難的方法。</p><p> ?。?)實證研究法,再完美的理
46、論數(shù)據(jù)也不能作為實際數(shù)據(jù),當(dāng)我們的研究完成時我們必須通過實證來證明我們研究的正確性,通過不斷的實證實驗來提高我們理論數(shù)據(jù)和實驗數(shù)據(jù)的契合度,只有這樣我們才能讓我們的研究接近實際,應(yīng)用于實際生產(chǎn)中,而不是紙上談兵。</p><p> 第2章 基于單片機研究的魚餌投食機的概況</p><p> 第2.1節(jié) 魚餌投食機的總框架圖</p><p> 在本系統(tǒng)中基于單片
47、機設(shè)計的魚用投餌機主要是由輸送系統(tǒng)和投餌系統(tǒng)這兩大兩部分組成的。</p><p> 系統(tǒng)中輸送系統(tǒng)是由輸送減速電機帶動旋轉(zhuǎn)式供料器來進行物料輸送的 。在 輸送攪龍的引導(dǎo)下飼料從料斗順利落到高速旋轉(zhuǎn)的葉輪盤上。輸送減速電機的轉(zhuǎn)速是恒定的,其運行時間的長短決定了供料的多少。在此系統(tǒng)中投餌系統(tǒng)采用的是離心拋料裝置,讓投餌電機帶動葉輪盤為魚餌提供初始的運行速度。投餌電機的轉(zhuǎn)速決定了投餌的遠(yuǎn)近。</p&
48、gt;<p> 第 2.2節(jié) 技術(shù)指標(biāo)</p><p> 主要技術(shù)指標(biāo)如下:</p><p><b> 電源220V</b></p><p> 功率主電機70W副電機18W</p><p> 外形尺寸450×650×980mm</p><
49、p> 整機重量40kg</p><p> 載 料 量100kg</p><p> 投餌面積半徑為12m,弧度為110°的扇形面積范圍</p><p><b> 日投喂量手動調(diào)節(jié)</b></p><p> 時鐘顯示24h時鐘顯示</p><p> 定時設(shè)
50、定由電子時鐘控制兩組定時開機,為上、下午開機設(shè)定時鐘校正可以對電子時鐘按標(biāo)準(zhǔn)時間校正</p><p> 當(dāng)前漁業(yè)養(yǎng)殖行業(yè)中對魚類優(yōu)良品種的開發(fā)、引進、培育的技術(shù)已達到很高的水準(zhǔn),另外在飼料加工,技術(shù)、設(shè)備等方面也有了很大的提升,相對來說,在漁業(yè)養(yǎng)殖過程中對提高生產(chǎn)效率和提高飼料利用率方面卻顯得跟不上時代的步伐。就目前來說還有特別多的漁業(yè)養(yǎng)殖場、戶都是使用人工投喂魚料,一方面要浪費大量的勞動力,增加非常多
51、的資金投入,另外一方面人工投喂這項工作是一項非常簡單重復(fù)的事情,工人在從事人工投喂長時間的單調(diào)工作中,工人很容易受到各種外在因素的影響,使得飼料白白浪費掉,飼料的有效利用效率得不到保證,可以毫不客氣的說,與人工投喂比較,在一個池塘養(yǎng)殖相同的魚類品種、使用相同的飼料、飼料使用量相同的情況下,使用基于單片機自動化控制程度高的自動投餌機能夠顯著的提高水產(chǎn)養(yǎng)殖的魚成活率和養(yǎng)魚人的收入。</p><p> 基于單片機控
52、制設(shè)計的葉輪式喂料器全自動投餌機具有定時、定量、定位以及拋撒面積寬、拋撒均勻,少量多次投喂等優(yōu)點。這些優(yōu)點使得池塘里的魚攝食均勻,這樣就避免了有的魚吃的過多,有的魚吃不到飼料這種現(xiàn)象,這樣可以減少飼料的浪費,飼料在魚的消化道中停留時間延長利于魚的消化吸收能使魚得到更多的營養(yǎng),從而可以有效得提高飼料的利用率,而且在整個過程中一切的運行都是自主完成的,這樣我們就可以完全擺脫人工喂食的束縛,充分的解放自己。另外,我們還可通過自己調(diào)整日投餌量來
53、滿足不同魚類的養(yǎng)殖品種以及不同生長時期、不同季節(jié)的魚類,這樣我們就不用擔(dān)心由于操作不當(dāng)而導(dǎo)致魚類的死亡了,從而提高了飼料利用率和魚類的存活率,促進了魚的生長,使不同時期的魚都能按照一樣的速度生長,這也是有效地提高飼料的利用效率減少了人力資源的浪費。由基于單片機控制的葉輪式喂料器全自動投餌機,使用它所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益是非常顯著的,說白了就是從提高飼料利用率和降低勞動投入成本這兩方面來增加養(yǎng)魚人的收入。</p><p>
54、; 第2.3節(jié) 投食機的參數(shù)指標(biāo)</p><p> ?。?)投餌機裝餌容積,就目前來說我國的網(wǎng)箱養(yǎng)魚生產(chǎn)中等產(chǎn)魚在8萬斤/畝,折合起來3000斤/箱,投餌料密度自行測定、最高投餌量占魚體重量的4倍,這么計算下來盛裝餌料容積以0.1米/盆是最適當(dāng)?shù)?。否則,容積過小勢必會增加人工裝餌的次數(shù),這樣勞動力就浪費了,另外容積太大的話又會增加網(wǎng)箱的負(fù)重,這樣會對投餌機的結(jié)構(gòu)形狀產(chǎn)生一定的符合,嚴(yán)重的可能會損壞投餌機的結(jié)構(gòu)
55、,現(xiàn)今國內(nèi)普遍都采用長方體,假如我們統(tǒng)一改為圓柱體,則具有省料、強度大、穩(wěn)定性而且在以后的更換或者維護中更能統(tǒng)一維護 ,還有就是對于惡劣環(huán)境比如在風(fēng)浪大、浮力有限的網(wǎng)箱中使 用有著更為明顯的便利。</p><p> (2)動力投餌機大多數(shù)用于水庫網(wǎng)箱養(yǎng)魚行業(yè) ,并且大多數(shù)水庫養(yǎng)魚單位對于要在水面上架設(shè)動力電線路感到無法做到而且在水面上架設(shè)動力電線路對于環(huán)境的要求也比較嚴(yán)格。因此,在設(shè)備中采用小功率直流電或蓄電池
56、作為動力源,對于一些大型的企業(yè)來說是非常必要的因為安全性高而且相對穩(wěn)定。如今國內(nèi)現(xiàn)有的投餌機大多數(shù)采用半自動控制系統(tǒng),人為地進行關(guān)、啟,這樣就會形成大量的人力資源的不必要使用。我們一般可以采用全自動控制 ,以光 電管作為啟動主開關(guān),以脈沖、鐘控等作為延時控制 ,這樣,我們既節(jié)省了人力資源,又可以自主控制投喂次數(shù),投喂時間和間隔時間。 ?。?)投餌量,養(yǎng)殖方式、 池塘大小和魚類品種的不同 ,決定了餌料投用量的不同。采用直流電機的調(diào)速反饋
57、系統(tǒng),我們可以 根據(jù)自己的需要來決定投餌量的多少 ,使基于單片機的投餌機被養(yǎng)魚用戶廣泛應(yīng)用?! 。?)投餌面積,投餌面積撒布的大小,即池塘所有魚索餌聚集面積, 投餌面積對于每尾魚是否同步生長有著非常重要的影響,如果投餌面積小那么個體弱小的魚老是不能及時的吃到足夠的魚料,而個體強壯的魚則吃得過多,同一時期的魚在抓捕時就會出現(xiàn)個頭懸殊的現(xiàn)象。要想解決這個間題就必</p><p><b> 第3章 硬件
58、設(shè)計</b></p><p> 第3.1節(jié) 80C51單片機</p><p> 單片機(Microcontrollers)是一種集成電路芯片,是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能(可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路)集成到一塊硅片
59、上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng),在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。單片機如圖3.1所示</p><p><b> 圖3.1 單片機</b></p><p> 第3.2節(jié) 顯示部分</p><p> 顯示部分我采用的是LCD液晶顯示,在CLD中有STOP RUN SET 三種狀態(tài),當(dāng)顯示STOP時系統(tǒng)處于停止?fàn)顟B(tài),當(dāng)顯示RUN時系
60、統(tǒng)處于運行狀態(tài),當(dāng)顯示SET時我們可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)時間。系統(tǒng)的停止如圖3.2所示系統(tǒng)的運行如圖3.3所示系統(tǒng)的設(shè)置如圖3.4所示</p><p><b> 圖3.2停止</b></p><p><b> 圖3.3運行</b></p><p><b> 圖3.4設(shè)置</b></p>&l
61、t;p> 第3.3節(jié) LCD部分</p><p> 本部分主要是對于LCD的初始化、讀、寫功能的控制。單片機對于LCD的控制如圖3.5所示</p><p><b> 圖3.5LCD</b></p><p> 第3.4節(jié) 晶振電路和復(fù)位電路 </p><p> 簡單來說晶振電路是給系統(tǒng)提供時鐘信號的,復(fù)位電
62、路是為了使單片機的計數(shù)清零。當(dāng)LCD顯示數(shù)字為0時,系統(tǒng)復(fù)位。晶振電路和復(fù)位電路如圖3.6所示</p><p> 圖3.6晶振和復(fù)位電路</p><p> 第3.5節(jié) DAC芯片</p><p> DAC0832是采樣頻率為八位的D/A轉(zhuǎn)換芯片,集成電路內(nèi)有兩級輸入寄存器,使DAC0832芯片具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式,本設(shè)計中我們采用的是直連的連接
63、方式。DAC芯片的引腳鏈接如圖3.7所示</p><p><b> 圖3.7DAC芯片</b></p><p> 另外我們在本系統(tǒng)中我們對于DAC輸出的電壓信號用放大器放大然后輸出,放大器電路如下。對于DAC信號的放大電路如圖3.8所示</p><p><b> 圖3.8放大電路</b></p><
64、;p><b> 軟件設(shè)計</b></p><p> 當(dāng)系統(tǒng)啟動時首先會初始化,然后對于按鍵進行掃描,系統(tǒng)只要出處于啟動狀態(tài)那么單片機就會對按鍵不停的進行掃描,不同的按鍵對應(yīng)不同的運行狀態(tài),當(dāng)系統(tǒng)處于運行狀態(tài)LCD會倒計時,到時間為0時系統(tǒng)停止運行,流程圖如4.1所示</p><p><b> 第1節(jié) 程序框圖</b></p>
65、;<p><b> 圖4.1系統(tǒng)流程圖</b></p><p><b> 程序</b></p><p> #include <reg52.h></p><p> #include <absacc.h></p><p> #include <int
66、rins.h> // _nop_()</p><p> #define uint unsigned int</p><p> #define uchar unsigned char</p><p> #define DAC0832 XBYTE[0xfffe]</p><p> #define Data P1 </p>
67、;<p> sbit RS = P3^0;</p><p> sbit RW = P3^1;</p><p> sbit EN = P3^2;</p><p> sbit LED = P3^3;</p><p> sbit Key0 = P2^0; </p><p> sbit Key1
68、= P2^1;</p><p> sbit Key2 = P2^2;</p><p> sbit Key3 = P2^3; </p><p> sbit Key4 = P2^4; </p><p> uchar code sin_tab[] = </p><p><b> {
69、</b></p><p> 0x80,0x83,0x86,0x89,0x8D,0x90,0x93,0x96,0x99,0x9C,0x9F,0xA2,0xA5,0xA8,0xAB,0xAE,</p><p> 0xB1,0xB4,0xB7,0xBA,0xBC,0xBF,0xC2,0xC5,0xC7,0xCA,0xCC,0xCF,0xD1,0xD4,0xD6,0xD8,<
70、/p><p> 0xDA,0xDD,0xDF,0xE1,0xE3,0xE5,0xE7,0xE9,0xEA,0xEC,0xEE,0xEF,0xF1,0xF2,0xF4,0xF5,</p><p> 0xF6,0xF7,0xF8,0xF9,0xFA,0xFB,0xFC,0xFD,0xFD,0xFE,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,</p><p&
71、gt; 0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFE,0xFD,0xFD,0xFC,0xFB,0xFA,0xF9,0xF8,0xF7,0xF6,</p><p> 0xF5,0xF4,0xF2,0xF1,0xEF,0xEE,0xEC,0xEA,0xE9,0xE7,0xE5,0xE3,0xE1,0xDF,0xDD,0xDA,</p><p> 0xD8,0xD6
72、,0xD4,0xD1,0xCF,0xCC,0xCA,0xC7,0xC5,0xC2,0xBF,0xBC,0xBA,0xB7,0xB4,0xB1,</p><p> 0xAE,0xAB,0xA8,0xA5,0xA2,0x9F,0x9C,0x99,0x96,0x93,0x90,0x8D,0x89,0x86,0x83,0x80,</p><p> 0x80,0x7C,0x79,0x76,0x7
73、2,0x6F,0x6C,0x69,0x66,0x63,0x60,0x5D,0x5A,0x57,0x55,0x51,</p><p> 0x4E,0x4C,0x48,0x45,0x43,0x40,0x3D,0x3A,0x38,0x35,0x33,0x30,0x2E,0x2B,0x29,0x27,</p><p> 0x25,0x22,0x20,0x1E,0x1C,0x1A,0x18,0x
74、16,0x15,0x13,0x11,0x10,0x0E,0x0D,0x0B,0x0A,</p><p> 0x09,0x08,0x07,0x06,0x05,0x04,0x03,0x02,0x02,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,</p><p> 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x02,0x02,0x03,0
75、x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,</p><p> 0x0A,0x0B,0x0D,0x0E,0x10,0x11,0x13,0x15,0x16,0x18,0x1A,0x1C,0x1E,0x20,0x22,0x25,</p><p> 0x27,0x29,0x2B,0x2E,0x30,0x33,0x35,0x38,0x3A,0x3D,0x40,0x43,0x45,
76、0x48,0x4C,0x4E,</p><p> 0x51,0x55,0x57,0x5A,0x5D,0x60,0x63,0x66,0x69,0x6C,0x6F,0x72,0x76,0x79,0x7C,0x7E</p><p><b> };</b></p><p> uchar Line_one[] = "Status:
77、 \0"; </p><p> uchar Line_two[] = " Time: \0";</p><p> uchar Count = 0;</p><p> uint Time = 0; </p><p> uint t_Time = 0;</p><
78、p> uchar i = 0;</p><p> bit Start = 0; </p><p> bit Set_flag = 0; </p><p> void DelayMs(uint ms)</p><p><b> {</b></p><p><b>
79、uchar i;</b></p><p> while(ms--)</p><p><b> {</b></p><p> for(i=0;i<120;i++);</p><p><b> }</b></p><p><b> }<
80、/b></p><p> void lcd_write_com(uchar c)</p><p><b> {</b></p><p> DelayMs(5); </p><p><b> EN = 0;</b></p><p><b> RS =
81、 0;</b></p><p><b> RW = 0;</b></p><p><b> nop_();</b></p><p><b> EN = 1;</b></p><p><b> Data = c;</b></p>
82、;<p><b> EN = 0;</b></p><p><b> }</b></p><p> void lcd_write_dat(uchar c)</p><p><b> {</b></p><p> DelayMs(5);</p>
83、;<p><b> EN = 0;</b></p><p><b> RS = 1;</b></p><p><b> RW = 0;</b></p><p><b> _nop_();</b></p><p><b>
84、EN = 1;</b></p><p><b> Data = c;</b></p><p><b> EN = 0;</b></p><p><b> RS = 0;</b></p><p><b> }</b></p>
85、<p> void lcd_init(void)</p><p><b> {</b></p><p> DelayMs(15);</p><p> lcd_write_com(0x38); </p><p> lcd_write_com(0x38);</p><p> l
86、cd_write_com(0x38); </p><p> lcd_write_com(0x06); </p><p> lcd_write_com(0x0c);</p><p> lcd_write_com(0x01); </p><p><b> }</b></p><p> voi
87、d ShowChar(uchar pos, uchar c)</p><p><b> {</b></p><p><b> uchar p;</b></p><p> if(pos >= 0x10)</p><p> p = pos + 0xb0; </p><p
88、><b> else</b></p><p> p = pos + 0x80; </p><p> lcd_write_com(p); </p><p> lcd_write_dat(c); </p><p><b> }</b></p><p>
89、void ShowString(uchar line, uchar *ptr)</p><p><b> {</b></p><p> uchar l, *p;</p><p><b> p = ptr;</b></p><p> l = line<<4;</p>
90、<p> while((*p) != '\0')</p><p><b> {</b></p><p> ShowChar(l++, *(p));</p><p><b> p++;</b></p><p><b> }</b></p&
91、gt;<p><b> }</b></p><p> void KeyScan(void)</p><p><b> {</b></p><p> if(0 == Key0)</p><p><b> {</b></p><p>
92、 DelayMs(1); </p><p> if(0 == Key0) </p><p><b> {</b></p><p> if(!Set_flag && !Start) </p><p><b> {</b></p><p><
93、;b> LED = 1;</b></p><p> Start = 1; </p><p><b> TR0 = 1;</b></p><p><b> TR1 = 1;</b></p><p><b> }</b></p><p
94、><b> else </b></p><p><b> {</b></p><p><b> return;</b></p><p><b> }</b></p><p> while(!Key0); </p><
95、p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> if(Start)</p><p><b> return;</b></p><p> if(0 == Key1)</p><p><b>
96、{</b></p><p> DelayMs(1);</p><p> if(0 == Key1) </p><p><b> {</b></p><p> if(!Start && !Set_flag)</p><p> Set_flag = 1;<
97、/p><p> while(!Key1);</p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> if(0 == Key2)</p><p><b> {</b></p><p>
98、 DelayMs(1);</p><p> if(0 == Key2) </p><p><b> {</b></p><p> if(Set_flag)</p><p><b> {</b></p><p><b> Time++;</b&g
99、t;</p><p><b> }</b></p><p> while(!Key2); </p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> if(0 == Key3)</p>&l
100、t;p><b> {</b></p><p> DelayMs(1);</p><p> if(0 == Key3) </p><p><b> {</b></p><p> if(Time > 0)</p><p><b> Time
101、--;</b></p><p> while(!Key3); </p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> if(0 == Key4)</p><p><b> {</b><
102、/p><p> DelayMs(1);</p><p> if(0 == Key4)</p><p><b> {</b></p><p> Set_flag = 0;</p><p> t_Time = Time;</p><p> while(!Key4);&l
103、t;/p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> void TimerInit(void)</p><p><b> {</b></p&
104、gt;<p> TMOD = 0x11; </p><p> TH0 = (65535 - 50000) / 256; </p><p> TL0 = (65535 - 50000) % 256;</p><p> TH1 = (65535 - 5000) / 256; </p><p> TL1 = (65535
105、- 5000) % 256;</p><p> TR0 = 0; </p><p> ET0 = 1; </p><p> TR1 = 0; </p><p> ET1 = 1; </p><p> EA = 1;
106、 </p><p><b> }</b></p><p> void Display(void)</p><p><b> {</b></p><p> if(Start || Set_flag)</p><p><b> {</b&
107、gt;</p><p><b> if(Start)</b></p><p><b> {</b></p><p> Line_one[8] = 'R';</p><p> Line_one[9] = 'U';</p><p> Li
108、ne_one[10]= 'N';</p><p> Line_one[11]= ' ';</p><p><b> }</b></p><p> if(Set_flag)</p><p><b> {</b></p><p> Lin
109、e_one[8] = 'S';</p><p> Line_one[9] = 'E';</p><p> Line_one[10]= 'T';</p><p> Line_one[11]= ' ';</p><p><b> }</b></p&
110、gt;<p><b> }</b></p><p><b> else</b></p><p><b> {</b></p><p> Line_one[8] = 'S';</p><p> Line_one[9] = 'T
111、9;;</p><p> Line_one[10]= 'O';</p><p> Line_one[11]= 'P';</p><p><b> }</b></p><p> if(Set_flag)</p><p><b> {</b&g
112、t;</p><p> Line_two[8] = Time/1000 + 0x30;</p><p> Line_two[9] = Time%1000/100 + 0x30;</p><p> Line_two[10]= Time%100/10 + 0x30;</p><p> Line_two[11]= Time%10 + 0x3
113、0;</p><p><b> }</b></p><p><b> else</b></p><p><b> {</b></p><p> Line_two[8] = t_Time/1000 + 0x30;</p><p> Line_tw
114、o[9] = t_Time%1000/100 + 0x30;</p><p> Line_two[10]= t_Time%100/10 + 0x30;</p><p> Line_two[11]= t_Time%10 + 0x30;</p><p><b> }</b></p><p> ShowString(0
115、x00, Line_one);</p><p> ShowString(0x01, Line_two);</p><p><b> }</b></p><p> void main(void)</p><p><b> {</b></p><p> TimerIni
116、t(); </p><p> lcd_init(); </p><p> LED = 0; </p><p> Time = 10;</p><p> t_Time = Time;</p><p><b> while(1)</b></p><p><
117、b> {</b></p><p> KeyScan();</p><p> Display();</p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> void Timer0(void) interrupt
118、 1</p><p><b> {</b></p><p> TH0 = (65535 - 50000) / 256; </p><p> TL0 = (65535 - 50000) % 256; </p><p><b> Count++;</b></p><p&
119、gt; if(Count >= 20) </p><p><b> {</b></p><p> Count = 0;</p><p> if(t_Time == 0) </p><p><b> {</b></p><p> TR0 = 0; <
120、/p><p> TR1 = 0; </p><p><b> LED = 0;</b></p><p> Start = 0;</p><p> t_Time = Time; </p><p><b> }</b></p><p><b&
121、gt; else</b></p><p><b> --t_Time;</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> void Timer1(void) interrupt 3</p>
122、<p><b> {</b></p><p> TH1 = (65535 - 5000) / 256; </p><p> TL1 = (65535 - 5000) % 256; </p><p> DAC0832 = sin_tab[i++];</p><p><b> }<
123、/b></p><p><b> 結(jié) 論</b></p><p> 雖然基于單片機的魚餌投食機能解決大部分漁民所遇到的問題,但是這并不代表基于單片機的魚餌投食機就是萬能的,我們在使用的時候還要注意以下幾點。</p><p> (1)投餌機應(yīng)該根據(jù)情況再安裝,我們最好待人工投喂馴化成功后再安裝投餌機這樣可以確保每次投餌時所有的魚都能
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