二、设计方案的确定
1、方案的原理、特点与选择依据
1.1、方案的原理、特点
图2.1 基于单片机的猪舍空气环境监测系统总体设计框图
猪舍空气环境监测系统的总体结构框图如图2.1所示。该系统主要由三个核心部分构成：测量模块、系统模块和调节模块。系统中的OLED显示屏用于显示温度数据等。STI132单片机是这个系统的核心控制部分。单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。在这个系统中，单片机负责接收传感器采集的数据，并对其进行处理和控制。该系统还支持通过APP进行远程控制和查看数据。用户可以通过手机等移动设备上的APP，实时查看系统采集的数据，并远程控制设备的运行，如开启或关闭风扇等。WIFI是一种无线通信技术，允许电子设备连接到无线局域网（WLAN），从而进行数据传输。而阿里云显示服务可能指的是利用阿里云提供的云服务，将系统采集的数据上传到云端，并通过云端进行数据处理和展示。
利用单片机精确监控猪舍环境参数，包括温度、湿度及氨气，能够显著提升管理效率，降低疾病发生风险，减少成本开支以及减轻环境污染。该策略通过提供数据支持，有助于提升猪肉品质和增强品牌形象，推动农业技术的创新与进步，促进智能化养殖模式的发展，增加农民经济收入，缩小技术发展差距，促进产品出口，实现经济与社会效益的双重提升。科学化的管理确保猪只健康成长，减少疾病发生率和兽药使用量，从而保障食品安全。智能化系统通过减少人工需求，降低生产成本，提高生产效率。同时，减少有害气体排放，改善空气质量，推动可持续农业的发展。
三、阶段性设计计划、设计目标与应用价值
1.阶段性设计计划
第一阶段：第1-4周，通过对国内外近年来关于养殖场空气环境监测系统的文献进行深入研究，对当前空气环境监测系统的全球发展态势及其优劣有了全面的认识。基于此，确定了系统框架图，完成了原理图的绘制、元器件的选择，并对相关外文资料进行了句通顺、表达清晰的翻译。最终，制定了完整的设计方案，并撰写了规范的开题报告，确保方案的合理性。
第二阶段：第5-7周，在开题报告所提出的系统架构基础上，本研究对系统进行了进一步的完善。具体而言，本研究对系统控制模块的选型进行了评估，以确定其是否适宜、存在何种缺陷；同时，对数据采集模块的设备选型进行了审查，以确保其满足高性价比与高稳定性的要求，并验证其能否满足系统设计的需求。此外，本研究对系统进行了全面的审视，以确保系统设计方案的完整性。
第三阶段：第8-9周，依据既定技术方案，本研究对控制系统进行了深入的设计与实施。首先，对系统的硬件与软件架构进行了全面的规划，以确保各组成部件均符合技术规范。随后，绘制了精确的电路图，这些图纸详尽地描绘了电子元件间的连接关系及信号流向。硬件设计阶段完成后，研究转向软件开发，编写了控制程序，以保证其在硬件平台上的高效运行。此外，通过仿真验证，模拟实际操作环境以测试系统的性能与稳定性。经过上述步骤，控制系统已基本满足预定技术指标，为后续的测试与部署工作奠定了坚实基础。
第四阶段：第9周，必须确保在既定时限内，以高品质和充足数量完成上述提及任务。对于前三阶段已布置的任务，需进行全面且彻底的复审与补充，旨在确保硬件设计、设备选型及其关键环节无任何疏漏，以保障项目整体推进的顺利及最终成果的实现。
第五阶段：第 10-12 周，依据硬件接线图，严谨地执行系统的接线操作，并在确认无误后开展上电测试。通过人机界面细致地检查与配置系统各项参数，确保系统能够满足所有既定功能要求。随后，遵循方案设计的指导，在实际问题上对系统进行精细的微调和优化，以确保系统稳定且高效地运行。
第六阶段：第 13-16 周，着手撰写毕业论文，并确保论文结构的严谨性、表述的合理性、逻辑的严密性、层次的清晰性以及文字的流畅性，并且严格遵守学术规范。
第七阶段：第 17-18 周，着手进行学位论文答辩的筹备工作，确保所有相关材料完备无缺，对论文内容烂熟于心，以保障论文得以顺利定稿。
2.设计目标
设计一个基于单片机的猪舍空气环境控制系统
3.应用价值
基于单片机的猪舍空气质量调节系统在多个领域具有广泛的应用前景，涵盖大型养猪企业、中小型养猪场等商业养殖场所，能够显著保障猪只的生长环境并提高养殖效益；在种猪繁殖场中，该系统有助于提升种猪的繁殖效率；在仔猪保育场，通过营造适宜的环境条件，促进仔猪的健康成长；在高校及科研机构的动物养殖实验设施中，为猪相关的科研实验提供精确稳定的环境条件；在动物暂养场所，如检疫站、转运站等，该系统能够减少猪只的应激反应和损耗，同时有效防控疾病传播。在猪只生长健康方面，系统能够精确调节温度、湿度和空气质量，为不同生长阶段的猪只提供适宜的环境，从而减少疾病的发生；在养殖经济效益方面，系统有助于提高饲料转化率、降低疾病治疗成本并提升繁殖性能；从养殖管理效率的角度来看，系统实现了自动化精准管理，减少了人工干预，便于数据记录与分析，帮助养殖者优化管理策略，提升整体养殖效益与管理水平，对养猪业的科学高效发展起到了至关重要的推动作用。
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