本实用新型涉及孵化器控制系统技术领域，尤其涉及一种基于PID算法的孵化器控制系统。
背景技术：
由于我国家禽业的快速发展，当前对家禽孵化技术的要求也越来越高。孵化器是模拟家禽实际的孵化环境，通过人工的方法给家禽胚胎发育提供适宜的条件，实现家禽种蛋的孵化。
家禽孵化是一个复杂的生物学过程，合理的控制孵化温湿度，不仅能提高出雏率，而且还可以提高雏禽质量。因此，研究高性能的孵化器控制系统具有重要的实际意义。
技术实现要素：
本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种基于PID算法的孵化器控制系统。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种基于PID算法的孵化器控制系统，包括有主控芯片，所述的主控芯片同时与键盘、LCD电路、报警电路、温度传感器、湿度传感器、光电隔离器一、光电隔离器二、光电隔离器三、光电隔离器四、串口转WIFI模块直接相连；所述的驱动电路一的输入端与光电隔离器一的输出端相连，驱动电路一的输出端连接有加湿器；所述的驱动电路二的输入端与光电隔离器二的输出端相连，所述驱动电路二的输出端连接有除湿器；所述的驱动电路三的输入端与光电隔离器三的输出端相连，所述驱动电路三的输出端连接有降温设备；所述驱动电路四的输入端与光电隔离器四的输出端相连，所述驱动电路四的输出端连接有加热器；所述的串口转WIFI模块的一端与无线网关相连，另一端与主控芯片相连；所述无线网关还连接有云平台，所述的云平台连接有手机终端。
所述的主控芯片的型号为STC89C52RC，工作电压为3V的低功耗，抗干扰性能好。在系统中起到中央处理单元的作用，主要完成温度信息、湿度信息、键盘和手机APP输入数据的采集以及输出控制加湿器、除湿器、降温设备、加热器工作的相关控制命令。
所述的湿度传感器为电容式HS1101湿度传感器。
所述温度传感器为数字式DS18B20温度传感器。
所述驱动电路一和驱动电路二均由继电器构成，所述的驱动电路三和驱动电路四均由半桥驱动芯片IR2104和功率MOSFET构成。
所述的串口转WIFI模块为超低功耗转换模块USR-WIFI232。
所述的报警电路由场效应管和蜂鸣器构成的。
本实用新型的优点是：本实用新型通过PID算法调节孵化器的温度，可实现孵化器的恒温控制，具有温度控制精度高、超调量小、调节时间短的特点，孵化器当前参数信息可通过串口转WIFI模块、无线网关、云平台发送到用户手机上，便于用户及时了解孵化器当前的状态信息，同时，用户也能够通过手机终端对远程的孵化器系统进行控制参数的设置，设置过程简单方便。
附图说明
图1为本实用新型的工作原理框图。
图2为本实用新型的工作流程图。
图3为本实用新型的驱动电路图。
具体实施方式
如图1、3所示，一种基于PID算法的孵化器控制系统，包括有主控芯片1，所述的主控芯片1同时与键盘4、LCD电路5、报警电路6、温度传感器2、湿度传感器3、光电隔离器一7、光电隔离器二10、光电隔离器三13、光电隔离器四16、串口转WIFI模块19直接相连；所述的驱动电路一8的输入端与光电隔离器一7的输出端相连，驱动电路一8的输出端连接有加湿器9；所述的驱动电路二11的输入端与光电隔离器二10的输出端相连，所述驱动电路二11的输出端连接有除湿器12；所述的驱动电路三14的输入端与光电隔离器三13的输出端相连，所述驱动电路三14的输出端连接有降温设备15；所述驱动电路四17的输入端与光电隔离器四16的输出端相连，所述驱动电路四17的输出端连接有加热器18；所述的串口转WIFI模块19的一端与无线网关20相连，另一端与主控芯片1相连；所述无线网关20还连接有云平台21，所述的云平台21连接有手机终端22。
所述的主控芯片1的型号为STC89C52RC，工作电压为3V的低功耗，抗干扰性能好。在系统中起到中央处理单元的作用，主要完成温度信息、湿度信息、键盘和手机APP输入数据的采集以及输出控制加湿器、除湿器、降温设备、加热器工作的相关控制命令。
所述的湿度传感器3为电容式HS1101湿度传感器。
所述温度传感器2为数字式DS18B20温度传感器。
所述驱动电路一8和驱动电路二11均由继电器构成，所述的驱动电路三14和驱动电路四17均由半桥驱动芯片IR2104和功率MOSFET构成。
所述的串口转WIFI模块19为超低功耗转换模块USR-WIFI232。
所述的报警电路6由场效应管和蜂鸣器构成的。
所述主控芯片1采用STC89C52RC单片机，可保证系统具有较高的性价比和抗干扰性能，该主控芯片通过键盘以及手机APP接收输入信号。所述主控芯片的输出控制信号先经过光电隔离电路再发送给相应的驱动电路控制相应的装置工作。所述温度传感器用于采集孵化器当前温度值，所述湿度传感器用于采集孵化器当前湿度值，为实现温湿度的闭环调节创造条件。键盘和手机APP用于实现孵化器系统参数的给定功能。LCD电路和手机APP用于显示孵化器当前环境参数的以及设定参数的显示功能。光电隔离电路可消除系统强电信号对弱电信号的干扰，同时对主控芯片也起到一定的保护作用。所述驱动电路用于实现弱电信号对强电信号的控制，所述驱动电路一和驱动电路二由继电器构成，所述驱动电路三和驱动电路四由半桥驱动芯片IR2104、功率MOSFET构成。所述串口转WIFI模块用于实现手机APP对孵化器系统的远程控制。
进一步，所述报警电路6由场效应管和蜂鸣器构成。场效应管为电压控制器件，静态工作情况下功耗极低。蜂鸣器选择无源蜂鸣器，只要通过改变输入信号的频率，蜂鸣器就可以发出不同的报警声音，实现孵化器系统参数超限报警功能，提醒用户及时处理。
所述LCD电路5用于显示系统当前采集到的孵化环境参数信息以及用户所设定的孵化器参数信息，以提高系统的人机交互性能。
由于主控芯片输出信号无法直接驱动孵化器的加湿器、除湿器、降温设备和加热器工作，主控芯片输出的控制信号经光电隔离后需要设置驱动电路才能驱动相关装置工作，所述光电隔离电路可对主控芯片起到保护作用，提高系统的抗干扰能力。
图2为本实用新型的一种基于PID算法的孵化器控制系统程序流程图。系统程序中，首先完成对系统各功能模块的初始化操作；然后判断用户是否有启动孵化命令发出，如系统接收到用户发出的启动孵化命令则系统可通过LCD电路或手机APP提示用户输入孵化参数，如设置期望的温度值、湿度值以及孵化时间等，参数设置好后即可启动孵化设备工作。
系统会定期采集温湿度传感器的检测值并通过LCD电路将当前的温湿度值实时显示出来。接着进行相应的处理，当采集到的温湿度值与设定的期望值存在偏差时，系统调用温湿度控制子程序并启动报警子程序进入相应的处理过程，否则系统维持当前的工作状态并关闭报警子程序。只要孵化时间未到，程序就会一直执行下去直到孵化过程结束。
所述PID算法描述如下：
式中，Kp为比例系数；Ki为积分系数；Kd为微分系数；e(k)为PID算法k时刻的控制误差；u(k)为PID算法k时刻的输出。