基于NRF24E1奶牛体温无线收发系统的设计与研究

论文摘要

随着我国奶牛养殖业的快速发展,如何增加奶牛养殖效益是奶牛养殖业持续发展所面临的重要课题。促进奶牛养殖的标准化和科学化建设,实现从传统生产管理方式向现代化管理方式转变,以规模经营为载体,不断提高科技含量,对于我国奶牛养殖业的持续健康发展是至关重要的。在规模养殖场中,奶牛体温是衡量奶牛健康状况的重要参数,定时采集奶牛体温对于发病奶牛的诊断、及时治疗有着重要意义。奶牛个体体温信息的获取和处理是一项及其重要的工作。依靠人工采集的体温数据有时候会有很大的误差,实时性也不高,给管理带来了很大的难度。计算机技术的发展和在养殖业中的应用,使奶牛的管理和监控变得更科学更便捷。对于奶牛的体温参数的采集与传输,人们大多采用有线方式,但牛舍不便于铺设线缆进行数据传输。为此,本文在虚拟仪器及其软件开发平台LabVIEW的基础上,采用了超低功耗的无线收发模块NRF24E1,结合高性能的ATmega32单片机技术,设计了奶牛体温无线收发数据采集系统,具有准确、快速、可靠地实现对奶牛体温数据的实时采集、存储、显示以及历史数据查询等多种功能,并极大地降低了系统的开发周期和成本,达到了经济实用的目的。本文主要实现了PC机与多AVR ATmega32单片机之间的无线数据通信,分别设计了基于无线收发芯片NRF24E1的无线通信模块和基于高精度红外温度传感器的无线数据采集模块。本系统的无线数据采集模块改进了传统体温测量方法,利用红外温度传感器方便快捷地采集奶牛耳膜的温度。通过芯片的选型以及芯片外围电路的改进优化了硬件电路,并且设计了有效的通信协议,防止传输的数据信号产生畸变并具有剔除错误信号的能力。本课题开发的奶牛信息采集系统用户界面友好,该系统对多头奶牛的体温进行了测量,试验表明系统能够对奶牛的体温进行定时、连续、无损伤、精确地测量和记录,功能比较完备,操作简单方便,能满足奶牛养殖场对基本数据的采集需要,系统低成本,低功耗,高可靠性,应用广泛。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究课题的背景与意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 奶牛的生理特点
• 1.3.1 奶牛的生理指标
• 1.3.2 奶牛的体温
• 1.4 本文主要研究内容
• 2 系统总体设计
• 2.1 系统总体设计
• 2.1.1 系统整体结构
• 2.1.2 系统工作流程
• 2.2 系统通信
• 2.3 系统下位机软硬件配置
• 2.4 系统的开发方法和开发工具
• 3 系统硬件选型与设计
• 3.1 系统主要元器件的选型
• 3.1.1 微处理的选择
• 3.1.2 无线射频收发芯片的选择
• 3.1.3 传感器的选择
• 3.2 体温数据采集模块设计
• 3.3 系统通信设计
• 3.3.1 系统通信电路设计
• 3.3.2 系统有线通信设计
• 3.4 系统低功耗设计
• 3.4.1 系统硬件低功耗设计原则
• 3.4.2 系统硬件低功耗设计方法
• 3.5 系统抗干扰能力
• 4 系统软件设计
• 4.1 软件总体设计方案
• 4.2 数据采集程序设计
• 4.3 串行通信中断处理程序设计
• 4.4 无线通信模块程序设计
• 4.4.1 无线数据通信程序设计
• 4.4.2 NRF24E1 收发模块的软件设计
• 4.4.3 无线通信协议
• 5 系统调试与结论分析
• 5.1 测试与结果
• 5.2 结论
• 6 论文总结及工作展望
• 参考文献
• 在读期间发表的学术论文
• 作者简介
• 致谢