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1、10申请公布号CN104216316A43申请公布日20141217CN104216316A21申请号201410399637222申请日20140815G05B19/042200601G08C17/02200601H04L29/0620060171申请人西北民族大学地址730000甘肃省兰州市城关区西北新村1号申请人刘文博王涛72发明人刘文博王涛74专利代理机构北京科亿知识产权代理事务所普通合伙11350代理人汤东凤54发明名称基于ZIGBEE的奶牛采食量自动记录仪57摘要本发明公开了一种基于ZIGBEE的奶牛采食量自动记录仪，包括数据采集部分，用于采集奶牛的采食量；无线通信部分，用于数据的。
2、传输；上位机监控部分，用于收集数据并显示在屏幕上。所述数据采集部分包括若干个数据采集终端，所述数据采集终端包括处理模块和分别与处理模块连接的奶牛耳标识别器、饲料重量采集器、编程接口、天线、电源。本发明对个体奶牛的采食量进行准确测定。该系统使用ZIGBEE网络进行数据的传输，可以实现对奶牛采食量的实时监测和记录。51INTCL权利要求书2页说明书4页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书4页附图2页10申请公布号CN104216316ACN104216316A1/2页21基于ZIGBEE的奶牛采食量自动记录仪，其特征在于包括数据采集部分，用于采集奶牛的采食量。
3、；无线通信部分，用于数据的传输；上位机监控部分，用于收集数据并显示在屏幕上。2根据权利要求1所述的基于ZIGBEE的奶牛采食量自动记录仪，其特征在于所述数据采集部分包括若干个数据采集终端，所述数据采集终端包括处理模块和分别与处理模块连接的奶牛耳标识别器、饲料重量采集器、编程接口、天线、电源。3根据权利要求2所述的基于ZIGBEE的奶牛采食量自动记录仪，其特征在于所述处理模块包括微处理芯片CC2430，所述微处理芯片CC24330的21管脚接对地第一电容C1，19管脚接对地第二电容C2，21管脚与19管脚之间并联第一晶振Y1，第一晶振Y1的两端分别与第一电容C1、第二电容C2的非接地端连接；微处。
4、理芯片CC2430的42管脚接对地第三电容C3，26管脚接对地第一电阻R1，22管脚接对地第二电阻R2；第10管脚经依次连接的第十电阻R10、第十九电容C19接地；第十电阻R10与第十九电容C19的公共端经第九电阻C9接第一电源，经第一按钮开关S1接地；第7、20、47、23、41管脚接第一电源，第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8并联，第六电容C6的一端与第一电源连接，另一端接地；第24、25、27、28、29、30、31、35、36、37、38、39、40管脚接第二电源，第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13并联，第十电容C10的一端与第二电源连接，另一端。
5、接地；第44管脚接对地第十五电容C15，第43管脚接对地第十四电容C14，第44、43管脚之间并联第二晶振Y2，第二晶振Y2的两端分别与第十四电容C14、第十五电容C15的非接地端连接；第34、32管脚间并联第一电感L1；第34管脚与第一电感L1的公共端连接一PCB微波传输线，PCB微波传输线的另一端与第一电感L1的另一端连接，第33管脚经第二电感L2与PCB微波传输线连接，PCB微波传输线与第32管脚的公共端经依次连接的第三电感L3、第九电容C9与天线连接。4根据权利要求2所述的基于ZIGBEE的奶牛采食量自动记录仪，其特征在于所述饲料重量采集器包括传感器、信号放大部分和模数转换部分，所述传。
6、感器用于采集饲料重量信息并转换为模拟信号，所核信号放大部分将模拟信号进行放大，放大后的信号经模数转换部分输入到微处理芯片CC24330中。5根据权利要求4所述的基于ZIGBEE的奶牛采食量自动记录仪，其特征在于所述信号放大部分包括第一运放（U2）、第二运放（U3）、第三运放（U4）、第三电阻（R3）、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻（R15）、第一滑动变阻器RW3和第二滑动变阻器RW4；所述第一运放的反向输入端经第一滑动变阻器与第二运放的反向输入端连接，第一运放的反向输入端经。
7、第三电阻与第一运放的输出端连接，第二运放的反向输入端经第六电阻与第二运放的输出端连接，第一运放的输出端经第四电阻与第三运放的反向输入端连接，第二运放的输出端经第七电阻与第三运放的正向输入端连接，第三运放的反向输入端经第五电阻与第三运放的输出端连接，第三运放的输出端经第十二电阻与第四运放的反向输入端连接，第四运放的反向输入端经第十三电阻与第四运放的输出端连接；第四运放的输出端与模数转换部分的输入端连接；第三运放的正向输入权利要求书CN104216316A2/2页3端与第七电阻的公共端接对地第八电阻；第四运放的正向输入端经依次连接的第十五电阻、第二滑动变阻器的一部分、第十一电阻接电源；第四运放的正。
8、向输入端经依次连接的第十五电阻、第二滑动变阻器的另一部分、第十四电阻接地；所述第一运放的正向输入端、第二运放的正向输入端接传感器的输出信号。权利要求书CN104216316A1/4页4基于ZIGBEE的奶牛采食量自动记录仪技术领域0001本发明涉及一种奶牛采食量记录仪，尤其涉及一种基于ZIGBEE的奶牛采食量自动记录仪。背景技术0002奶牛的采食量直接影响奶牛身体发育以及牛奶产量，持续地保持奶牛较高的采食量，不仅能使奶牛获得全面、丰富的营养元素，正常地生长发育，还可以实现理想的产奶量。准确地检测和计算奶牛的实时采食量，是科学制定奶牛营养方案的基础。目前，奶牛采食量实时检测的主要问题是检测精度较。
9、低，主要是以群体奶牛为对象，并且有的检测方法还影响奶牛的采食行为和采食量。若能对个体奶牛的采食量进行准确测定，将对整个畜牧业来说具有重要的现实意义。发明内容0003本发明的目的就是提供一种基于ZIGBEE的奶牛采食量自动记录仪。0004本发明的该目的是通过这样的技术方案实现的，基于ZIGBEE的奶牛采食量自动记录仪，其特征在于包括数据采集部分，用于采集奶牛的采食量；无线通信部分，用于数据的传输；上位机监控部分，用于收集数据并显示在屏幕上。0005进一步，所述数据采集部分包括若干个数据采集终端，所述数据采集终端包括处理模块和分别与处理模块连接的奶牛耳标识别器、饲料重量采集器、编程接口、天线、电源。
10、。0006进一步，所述处理模块包括微处理芯片CC2430，所述微处理芯片CC24330的21管脚接对地第一电容C1，19管脚接对地第二电容C2，21管脚与19管脚之间并联第一晶振Y1，第一晶振Y1的两端分别与第一电容C1、第二电容C2的非接地端连接；微处理芯片CC2430的42管脚接对地第三电容C3，26管脚接对地第一电阻R1，22管脚接对地第二电阻R2；第10管脚经依次连接的第十电阻R10、第十九电容C19接地；第十电阻R10与第十九电容C19的公共端经第九电阻C9接第一电源，经第一按钮开关S1接地；第7、20、47、23、41管脚接第一电源，第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8并联，第。
11、六电容C6的一端与第一电源连接，另一端接地；第24、25、27、28、29、30、31、35、36、37、38、39、40管脚接第二电源，第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13并联，第十电容C10的一端与第二电源连接，另一端接地；第44管脚接对地第十五电容C15，第43管脚接对地第十四电容C14，第44、43管脚之间并联第二晶振Y2，第二晶振Y2的两端分别与第十四电容C14、第十五电容C15的非接地端连接；第34、32管脚间并联第一电感L1；第34管脚与第一电感L1的公共端连接一PCB微波传输线，PCB微波传输线的另一端与第一电感L1的另一端连接，第33管脚经第二。
12、电感L2与PCB微波传输线连接，PCB微波传输线与第32管脚的公共端经依次连接的第三电感L3、第九电容C9与天线连接。0007进一步，所述饲料重量采集器包括传感器、信号放大部分和模数转换部分，所述传感器用于采集饲料重量信息并转换为模拟信号，所核信号放大部分将模拟信号进行放大，说明书CN104216316A2/4页5放大后的信号经模数转换部分输入到微处理芯片CC24330中。0008进一步，所述信号放大部分包括第一运放U2、第二运放U3、第三运放U4、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电。
13、阻R14、第十五电阻R15、第一滑动变阻器RW3和第二滑动变阻器RW4；所述第一运放的反向输入端经第一滑动变阻器与第二运放的反向输入端连接，第一运放的反向输入端经第三电阻与第一运放的输出端连接，第二运放的反向输入端经第六电阻与第二运放的输出端连接，第一运放的输出端经第四电阻与第三运放的反向输入端连接，第二运放的输出端经第七电阻与第三运放的正向输入端连接，第三运放的反向输入端经第五电阻与第三运放的输出端连接，第三运放的输出端经第十二电阻与第四运放的反向输入端连接，第四运放的反向输入端经第十三电阻与第四运放的输出端连接；第四运放的输出端与模数转换部分的输入端连接；第三运放的正向输入端与第七电阻的公。
14、共端接对地第八电阻；第四运放的正向输入端经依次连接的第十五电阻、第二滑动变阻器的一部分、第十一电阻接电源；第四运放的正向输入端经依次连接的第十五电阻、第二滑动变阻器的另一部分、第十四电阻接地；所述第一运放的正向输入端、第二运放的正向输入端接传感器的输出信号。0009由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点本发明对个体奶牛的采食量进行准确测定。该系统使用ZIGBEE网络进行数据的传输，可以实现对奶牛采食量的实时监测和记录。附图说明0010本发明的附图说明如下。0011图1为本发明结构框图；0012图2为数据采集终端结构框图；0013图3为微处理器芯片及外围电路图；0014图4为信号放大部分电。
15、路图；0015图5为全桥测量电桥图；0016图6为为客户端开发流程图。具体实施方式0017下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。0018如图1所示，基于ZIGBEE的奶牛采食量自动记录仪，其特征在于包括数据采集部分，用于采集奶牛的采食量；无线通信部分，用于数据的传输；上位机监控部分，用于收集数据并显示在屏幕上。0019本发明的工作原理在奶牛左边耳朵上打上耳标，设计只能容许一头奶牛进出的采食区域，并在采食区域安装精确的计重仪器，每个耳标中都存储有奶牛的编号和相关信息。当奶牛到达采食区域采食时，传感器将采集到奶牛耳标中的信息，并将奶牛采食开始和结束时饲料的重量、开始和结束的时间等通过ZIGBE。
16、E网络发送给ZIGBEE基站，再由ZIGBEE基站将数据由串口传送给PC机进行相应的数据处理和记录。0020如图2所示，所述数据采集终端包括处理模块和分别与处理模块连接的奶牛耳标说明书CN104216316A3/4页6识别器、饲料重量采集器、编程接口、天线、电源。0021CC2430芯片需要很少的外围部件配合就能实现信号的收发功能。电路使用一个非平衡天线，连接非平衡变压器可使天线性能更好。电路中的非平衡变压器由电容和电感以及一个PCB微波传输线组成。内部T/R交换电路完成LNA和PA之间的交换。用1个32MHZ的石英谐振器和2个电容构成一个32MHZ的晶振电路。用1个32768KHZ的石英谐振。
17、器和2个电容构成一个32768KHZ的晶振电路。电压调节器为所有要求18V电压的引脚和内部电源供电。引出所有可用I/O，并提供RS232串行接口，用于系统的扩充和通信等功能。0022如图3所示，所述处理模块包括微处理芯片CC2430，所述微处理芯片CC24330的21管脚接对地第一电容C1，19管脚接对地第二电容C2，21管脚与19管脚之间并联第一晶振Y1，第一晶振Y1的两端分别与第一电容C1、第二电容C2的非接地端连接；微处理芯片CC2430的42管脚接对地第三电容C3，26管脚接对地第一电阻R1，22管脚接对地第二电阻R2；第10管脚经依次连接的第十电阻R10、第十九电容C19接地；第十电。
18、阻R10与第十九电容C19的公共端经第九电阻C9接第一电源，经第一按钮开关S1接地；第7、20、47、23、41管脚接第一电源，第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8并联，第六电容C6的一端与第一电源连接，另一端接地；第24、25、27、28、29、30、31、35、36、37、38、39、40管脚接第二电源，第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13并联，第十电容C10的一端与第二电源连接，另一端接地；第44管脚接对地第十五电容C15，第43管脚接对地第十四电容C14，第44、43管脚之间并联第二晶振Y2，第二晶振Y2的两端分别与第十四电容C14、第十五电容C15。
19、的非接地端连接；第34、32管脚间并联第一电感L1；第34管脚与第一电感L1的公共端连接一PCB微波传输线，PCB微波传输线的另一端与第一电感L1的另一端连接，第33管脚经第二电感L2与PCB微波传输线连接，PCB微波传输线与第32管脚的公共端经依次连接的第三电感L3、第九电容C9与天线连接。0023电子耳标是指内置电子芯片和天线，可以施加于牲畜耳部，用于证明牲畜身份，承载牲畜个体信息的标志物。它主要分主标和辅标两部分组成。识别距离为10CM40CM，外边采用各种材料进行封装，具有抗冲击、防水、放腐蚀等性能。在综合进行对比和指标分析后，本系统选用深圳市杰瑞特科技有限公司生产的SMCN型电子耳标。
20、和其对应的电子耳标识别器。0024饲料重量采集器是用来采集奶牛采食前后饲料重量的变化量，饲料重量的减少量就是奶牛的采食量，所以为了准确得到奶牛的采食量，务必要保证体重采集器的精确性。0025饲料重量采集器由传感器、信号放大部分和模数转换部分构成。饲料重量采集器电路实验桥式测量电路，它将应变电阻值的变换转换为电压或电流的变化，这就是传感器输出的电信号。电桥电路有四个电阻，其中任何一个都可以是电阻应变片电阻，电桥的一个对角线接入工作电压U，另一个对角线为输出电压UO。当四个桥臂电阻达到相应的关系时，电桥输出为零，或者就有电压输出。如图5所示即为全桥测量电桥图。0026因为传感器输出的模拟信号很微弱。
21、，必须通过一个模拟放大器对其进行一定倍数的放大，才能满足A/D转换器对输入信号电平的要求，如图4所示即为信号放大部分电路图。经放大电路放大后的信号即可送入A/D进行转换。0027如图4所示，所述信号放大部分包括第一运放U2、第二运放U3、第三运放U4、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第十一电阻说明书CN104216316A4/4页7R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第一滑动变阻器RW3和第二滑动变阻器RW4；所述第一运放的反向输入端经第一滑动变阻器与第二运放的反向输入端连接，第一运放的反向输入端经。
22、第三电阻与第一运放的输出端连接，第二运放的反向输入端经第六电阻与第二运放的输出端连接，第一运放的输出端经第四电阻与第三运放的反向输入端连接，第二运放的输出端经第七电阻与第三运放的正向输入端连接，第三运放的反向输入端经第五电阻与第三运放的输出端连接，第三运放的输出端经第十二电阻与第四运放的反向输入端连接，第四运放的反向输入端经第十三电阻与第四运放的输出端连接；第四运放的输出端与模数转换部分的输入端连接；第三运放的正向输入端与第七电阻的公共端接对地第八电阻；第四运放的正向输入端经依次连接的第十五电阻、第二滑动变阻器的一部分、第十一电阻接电源；第四运放的正向输入端经依次连接的第十五电阻、第二滑动变阻。
23、器的另一部分、第十四电阻接地；所述第一运放的正向输入端、第二运放的正向输入端接传感器的输出信号。0028在ZIGBEE基站中首先初始化CC2430，然后程序开始初始化协议栈并打开中断。之后程序开始格式化一个网络，如果网络格式化成功，可以通过串口看到格式化网络的一些信息，之后程序开始进入应用层，有节点加入网络之后，节点发送过来的数值和信号就会被显示在PC机上。本发明中将数据采集终端作为ZIGBEE节点。0029在ZIGBEE节点中程序同样首先初始化CC2430，然后打开传感器电源。之后初始化协议栈，就开始发送加入网络信号，等待主机响应，并给自己分配网络地址如果加入网络成功，ZIGBEE节点指示灯。
24、就会点亮如果加入失败则不亮。0030加入网络成功后，ZIBEE节点就可以向ZIGBEE基站发送数据了。此后程序开始循环发送数据。ZIBEE节点每隔一段时间采集一次数据，然后把数据打包再发送到ZIBEE基站，并开始接收应答。如果发送成功，ZIBEE节点回到空闲状态；如果发送不成功，ZIBEE节点马上重新采集一次数据再发送给基站，直到发送成功。0031客户应用界面使用VISUALC语言来开发客户端应用软件，能够直观的在主窗口显示奶牛的身份信息，采食时间和采食量。并对数据进行存储，以便随时进行具体的分析处理。如图6为客户端开发流程图。0032最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。说明书CN104216316A1/2页8图1图2图3图4说明书附图CN104216316A2/2页9图5图6说明书附图CN104216316A。