牧场智能挤奶与综合信息管理系统资料49

11引言在当今社会，随着人们的生产水平不断的提高，大量先进的技术手段不断地应用到各个领域。在我们国家，在自动化技术、计算机技术等先进技术迅速发展的带领下，国民生产总值得以稳步提升。在“十一五”期间，提高农业生产水平被列位一个新的发展重点，这为相关领域的从业人员和技术工作者提出了许多新的课题。为提高农业综合生产水平，保障农业资源高效利用和环境保护，促进农业结构调整增加农民收入，农业部和技术部联合提出，把“多功能农业装备与设施研制”工作作为“十一五”国家科技基础计划发展的重大项目，并希望通过技术创新，开发出一批可以用在工业化养殖、农产品质量检测等方面的实用性设备，通过使用这些设备保障农业增产增效、促进资源高效利用和可持续发展，为农业现代化和社会主义新农村建设提供技术装备基础。这些都为《液晶屏显示的电导仪的设计与制作》这一课题的研究提供了指导思想和研究方向。《液晶屏显示的电导仪的设计与制作》是实现食盐加工厂自动化生产的一个具体体现，是作为研究智能化生产管理系统的一个典型事例来进行研究的。整个系统由：盐水过滤系统、食盐水电导自动检测系统，称重分群系统等部分组成。整个系统要求实现一个及自动化管理、生产过程监测、产品品质保障于一体，并可以用于实际生产的智能化生产管理系统。其中，盐水电导自动检测系统这一部分是为最终生产合格的食盐的提供监测和控制功能的。检测顾名思义就是检验和测量，智能化检测就是利用计算机的计算处理能力对产品的各种属性进行测量，并通过分析、判断得出一个结果。从而输出相应的控制信号。智能化检测系统在各个领域的生产过程中都起到了至关重要的作用。它所涉及的主要学科包括，传感技术、自动控制技术、计算机技术等，而近年来，信号分析处理、数据通信技术、抗干扰技术等先进的技术也被应用到其中，以提高智能检测控制系统的可靠性和实用性。一个典型的智能化检测、控制系统的基本组成如图所示：图：智能化检测控制系统基本组成被测对象检测传感器执行器A\D计算机D\A2(1)、检测传感器检测传感器是用来把被测对象的各种被测参量转换成电信号的装置。我们可以把它形象地比喻成整个系统的感觉器官。传感器可以检测的信号有模拟量、数字量和开关量三种形式，这些信号由传感器转换成为电信号之后，还必须经过放大、滤波、调制等相应的信号处理电路才能够与后面的电路相适配。(2)、计算机计算机部分完成的主要任务是对检测信号进行读取、计算和分析，并通过计算结果输出相应的控制信号，各端口的启动以及计算的过程都是在程序的控制下自动进行的。我们可以把它比作系统的大脑。现在，单片机已经作为最常用的计算机电路，被广泛地应用在各种集成化的系统中。另外，计算机电路还可以连接显示器、键盘、绘图机、等外围设备，使整个系统更加人性化。(3)、执行器用于按照计算机输出控制信号完成相应的执行动作。(4)、A\D和D\A转换电路A\D转换是为了把非数字信号转换成能被计算机识别的数字信号。D\A转换是为了把计算机输出的数字控制信号与执行器相适配的信号。智能检测与控制技术的广泛应用确实为各领域的生产带来了跨越式的发展，它不仅合理地利用了现有资源，节省了大量劳动力，还提高了生产效率并提供了极高的可靠性保障。在农业，养殖业和乡镇小型制造业的生产过程中，这一技术的使用还较少。由于缺少经验，要把该技术合理地运用到农业、养殖业和制造业的生产中，将面临着许多的困难。课题中所讨论的盐水电导自动检测系统就存在着一些问题，系统要求能够适应生产环境，适应采集合格盐度的整个生产流程，能应付一些不确定因素带来的干扰（例如通电时容易使盐水电解，不但影响食盐质量还对测量造成干扰）。这些问题在研究系统解决方案的过程中必须对这些问题加以考虑。论文的内容中引用了很多参考文献中给出的原理作为论述的依据。为对此课题的研究提供了丰富而强大的理论基础。另外，论文还把实际操作过程作为发现问题和验证各种理论的一平台；把实验作为研究的辅助手段，按照实验数据讨论相应的解决方法，并依靠创新的思维方法，合理的将各个有力的论据进行整合，还提出了一些创新的观点，从而得出了最终的研究结论。32课题概述2．1课题研究背景现在越来越来的人们从工农业，养殖业等各种繁重、复杂的生产劳动中解放出来了。人们不用再拿着各种工具亲自深入到各个生产环节，更多的是人们只需坐办公室内进行一些简单的操作，就能监测和控制整个生产过程。而代替人“走到”第一线生产线的是一个个智能化的自动生产系统。这些系统不但可以减轻劳动者的工作强度，还能提高生产效率、保证生产安全、提升产品质量。正是这些自动化生产系统的广泛应用，才使得社会的生产水平得到了进步，继而提高了社会的生活水平。与此同时，我们可以看到在当今工业高度自动化的时代，农业、养殖业和手工业的自动化水平还是相对落后的，而我国是农业大国，农业、养殖业的生产水平是关系我国综合国力发展的一个关键因素。党中央也提出要加强对乡镇企业的建设力度，用有效的技术手段发展农村，解决三农问题。提高我国农民的生活水平。故可以预见，在未来几年中，各种智能化的自动生产管理系统将在乡镇得到越来越广泛的应用。《液晶屏显示的电导仪的设计与制作》这一课题正是对实现一个智能化生产管理系统中所遇到的各种问题进行深入地研究和讨论，并设计制作出一个可以应用于实际生产中的完整的系统。智能检测与控制技术已被广泛应用到各个生产领域中，它已成为自动化生产系统中必不可少的一部分。分别应用它来对生产的条件（如工作电压、现场温度等）或产品的属性（如产品数量、质量等）进行检测，然后通过计算机对检测结果的分析，就可以对生产过程作出相应的控制。例如在《液晶屏显示的电导仪的设计与制作》这一课题中的盐水电导自动检测系统就应用了智能检测和控制的技术。生产合格的食盐提高食盐制造厂的生产目的，因此对盐水电导进行检测是非常重要的生产环节。利用智能检测和控制技术对盐水的检测、采集过程进行控制，既可以使产品质量得到保障，又能有效地提高生产效率。所以在整个生产管理系统中盐水电导自动检测系统是关系到生产效益的关键部分。2．2系统设计的要求本课题设计的系统要求具有以下功能：(1)能完成对盐水电导的测量工作；(2)对盐水采集进行实时的控制，即把符合电导率的盐水和不符合电导率的分别出来；(3)实现自动盐水采集工作，即在容器装满时对盐水进行相应的处理；(4)有较强的抗干扰能力，能适应生产环境的变化；43课题说明在实验设计中将应用液晶屏显示的电导仪来测量盐水的电导。电导仪的种类很多，但液晶电导仪更适用于乡镇企业食盐制造厂的实际生产。3.1液晶屏显示器3.1.1液晶显示器的显著特点1、低压、微功耗液晶显示器的工作电压极低，只要2V-3V即可工作，而工作电流仅几个微安，这是其他任何显示器件无法比拟的。，只有低压、微功耗的显示器件才可能深入人间的每个角落，伴随人们生活和工作。在工作电压和功耗上液晶显示正好与集成电路的发展相适应，从而使电子手表、计算器、便携仪表、以至手提电脑成为可能。2、被动型显示液晶显示器件本身不能发光，它靠调制外界光达到显示目的。它不像主动型显示器件那样，靠发光刺激人眼实现显示，而是单纯依靠对外界光的不同反射形成的不同对比度来达到显示目的。故称其为被动显示。虽然被动型的显示本身是不发光的，在黑暗处不能看清，但在自然界中，人类所感知的视觉信息中，90％以上是靠外部物体的反射光，而并非靠物体本身的发光。所以，被动显示更适合于人的眼视觉，更不易引起疲劳。这个优点在大信息量、高密度、快速变换、长时间观察的显示时尤为重要。此外，被动显示还不怕光冲刷。所谓光冲刷，是指当环境光较亮时，被显示的信息被冲淡，从而显示不清晰。而被动型显示，由于它是靠反射外部光达到显示目的的，所以，外部光越强，反射的光也超强，显示的内容也就越清晰。诚然液晶显示不仅可以用于室外进行显示，而且可以在阳光等强烈照明环境下也可以显示得很清晰。对于黑暗中不能观看的缺点，只要配上背光源，就可以克服。3、无辐射，无污染液晶显示器件在使用时不会像CRT使用中产生的软X射线及电磁波辐射。这种辐射不仅污染环境还会产生信息泄露，而液晶显示不会产生这类问题，它对于人身安全和信息保密都是十分理想的。3.1.2液晶显示器的基本原理。1、背光源（Backlight）液晶本身并不发光，液晶显示器能够显示出高亮度高对比度的画面的前提是需要强大的背光系统。由于液晶显示器件本身具有纯平面、显示精细等特性，所以它需要一个亮度高且均匀的背光源。目前各个领域常用的背光源主要有：发光二极管（LED）、卤钨灯、电致发光器件（ELD）、冷阴极荧光灯、阴极发射灯（CLL）和金属卤化物灯等。其中作为面光源的EL显示器件完全符合亮度高且均匀的条件，但目前由于其成本高且尺寸小而并不适合在液晶显示器上使用。因此相对来说工艺成熟、亮度高、成本低、性能好的冷阴极荧光灯就成为目前彩色薄膜液晶显示器（TFT-LCD）上使用最广泛的背光源。冷阴极荧光灯（ColdCathodeFluorescentLamps，简称CCFL），其实就是霓虹灯，不过这种管径小于6mm的“霓虹灯”跟普通霓虹灯的工艺已经完全不5同。霓虹灯是一种线光源，导光板是呈锲形的平板，负责把线光源雾化成均匀的面光源。可见，背光模组的作用无非就是把线光源发出的光通过漫反射使之成为面光源。背光模组里的反射板用于将没有直接散射出去的杂乱光线再次引入导光板以提高光源的利用率；它上面的扩散膜同样具备把光线形成漫反射并均匀扩散的能力；而作为背光模组另一重要组件的棱镜片（垂直和水平相间隔）则负责把光线聚拢，使其垂直进入液晶模块以提高辉度，所以又称增亮膜。经过处理，冷阴极荧光灯组成的线光源就可以形成亮度均匀并垂直射出的面光源。2、液晶面板（Panel）在得到均匀的面光源之后，紧贴在背光模组上的液晶面板就负责对光线进行调制以得到最终画面。跟背光模组一样，液晶面板同样很薄（厚度从数毫米到零点几毫米不等），但其结构并不简单。因为液晶面板比较脆弱，所以需要加入几层玻璃基板来增加强度并起到保护作用。在液晶盒（通过特定浇铸并扭曲了的液晶分子槽）之下的是主动驱动矩阵TFT电路，TFT电路具有响应速度快并可记忆的功能，正是由于TFT驱动的成熟，才使液晶显示器的几个性能瓶颈得到重大突破。上下两层相互垂直的偏振膜和被扭转的液晶分子相配合使光线得以被显示信号调制成不同强度的输出信号，液晶上的RGB滤色片（ColorFilter，CF）把可见光滤成三原色，进而组成各种颜色来还原画面液晶显示器(LCD)是现在非常普遍的显示器。它具有体积小、重量轻、省电、辐射低、易于携带等优点。液晶显示器（LCD）是基于液晶电光效应的显示器件。包括段显示方式的字符段显示器件；矩阵显示方式的字符、图形、图像显示器件；矩阵显示方式的大屏幕液晶投影电视液晶屏等。液晶显示器的工作原理是利用液晶的物理特性，在通电时导通，使液晶排列变得有秩序，使光线容易通过；不通电时，排列则变得混乱，阻止光线通过。下面介绍一种“扭曲向列型液晶显示器”的工作原理。“扭曲向列型液晶显示器”（TwistedNematicLiquidcrystaldisplay）,“扭曲向列型液晶显示器”简称“TN型液晶显示器”。这种显示器的液晶组件构造如图11所示。6向列型液晶夹在两片玻璃中间。这种玻璃的表面上先镀有一层透明而导电的薄膜以作电极之用。这种薄膜通常是一种铟（Indium）和锡（Tin）的氧化物（Oxide），简称ITO。然后再在有ITO的玻璃上镀表面配向剂，以使液晶顺着一个特定且平行于玻璃表面之方向排列。（图11a）中左边玻璃使液晶排成上下的方向，右边玻璃则使液晶排成垂直于图面之方向。此组件中之液晶的自然状态具有从左到右共的扭曲,这也是为什么被称为扭曲型液晶显示器的原因。利用电场可使液晶旋转的原理，在两电极上加上电压则会使得液晶偏振化方向转向与电场方向平行。因为液态晶的折射率随液晶的方向而改变，其结果是光经过TN型液晶盒以后其偏振性会发生变化。我们可以选择适当的厚度使光的偏振化方向刚好改变。那么，我们就可利用两个平行偏振片使得光完全不能通过（如图12所示