AVR單片機(jī)在魚塘溶解氧檢測中的應(yīng)用

1、湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)2010年圖1系統(tǒng)安裝圖AVR 單片機(jī)報警單元驅(qū)動機(jī)構(gòu)水面增氧機(jī)溶氧傳感器溫度傳感器魚塘收稿日期:2009-12-30基金項(xiàng)目:山東省教育廳資助項(xiàng)目(J05C51作者簡介:李增祥(1978-,男,山東濰坊人,講師,碩士,(電話135*(電子信箱lzx0305 。魚對水中的含氧量非常敏感,魚類只有在水中溶氧量達(dá)到一定數(shù)值后,才能維持其生命活動,且在一定的范圍內(nèi),其生長速度及對飼料的利用率都將隨著水中溶氧量的升高而增加,低氧對魚類的生活及生長十分不利1。傳統(tǒng)的養(yǎng)殖方式一般是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)觀察魚的浮頭情況,來判斷水中是否缺氧。為了防止泛塘的發(fā)生,漁民需花費(fèi)大量時間、精力觀察魚塘情況。為了提高魚

2、類產(chǎn)品飼養(yǎng)的質(zhì)量和數(shù)量,提升水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)的自動化水平,減輕漁民的勞動強(qiáng)度,降低水產(chǎn)養(yǎng)殖的成本,本文研制了魚塘含氧量自動監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)時檢測水中的含氧量和溫度,自動啟動水產(chǎn)增氧機(jī)運(yùn)行,使魚塘中水的含氧量和溫度的上下限保持在設(shè)定范圍內(nèi),有效地提高了魚類的安全性,降低了養(yǎng)殖成本2。1系統(tǒng)組成系統(tǒng)主要由溶解氧傳感器、信號調(diào)理單元、AVR 單片機(jī)、無線射頻模塊以及聲光報警電路和RS232接口電路等部分組成,系統(tǒng)核心是Atmel 公司的高檔8位AVR 單片機(jī)ATMega128,晶體振蕩頻率為11.0592MH z ,實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)間的精確通信。ATMega128具有128K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash ,4

3、K 字節(jié)的SRAM 和4K 字節(jié)的EEPROM 。由于其存儲器空間較大,故不須外接存儲單元就可以完成LCD 字庫的存儲。系統(tǒng)的安裝圖和組成結(jié)構(gòu)框圖分別如圖1、圖2所示。AVR 單片機(jī)在魚塘溶解氧檢測中的應(yīng)用李增祥a ,楊霞a ,李田澤b(山東理工大學(xué),a.計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院;b.電氣學(xué)院,山東淄博255049摘要:研制了魚塘溶解氧自動檢測系統(tǒng),整個系統(tǒng)以AVR 單片機(jī)為控制核心,并結(jié)合溶氧量傳感器對魚塘的溶解氧的含量進(jìn)行實(shí)時檢測,根據(jù)檢測數(shù)據(jù)的變化自動控制水下增氧機(jī)。系統(tǒng)充分考慮基于魚塘的水產(chǎn)養(yǎng)殖的實(shí)際,采用靈活的設(shè)計(jì)方式,用戶可以根據(jù)實(shí)際需要自己設(shè)置采集點(diǎn)的個數(shù),減少成本投入,為提高我國工

4、業(yè)化養(yǎng)殖水平提供了技術(shù)措施,實(shí)現(xiàn)收益最大化。關(guān)鍵詞:AVR 單片機(jī);溶解氧;檢測中圖分類號:TP27文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:0439-8114(201007-1712-02Application of AVR in Detection of Dissolved Oxygen in Fish PondLI Zeng-xiang a ,YANG Xia a ,LI Tian-ze b(a.College of Computer Science and Technology ;b.College of Electronic ,Shandong Institute of Technology ,Zib

5、o 255049,Shandong ,China Abstract :T he fish pond dissolved oxygen automatic detection system was developed ,i n this system ,AVR m onolithic inte-grated circuit was used to control the submarine automatic aerator automatically according to the change of content of dis-solved oxygen which collected

6、real-time by the oxygen sensor in fish pond.The realistic system can set the number of oxy-gen sensor according to the requirement of user ,reduce the cost ,provide the techniques to increase our industrialization .Key words :AVR m onolithic integrated circuit ;dissolved oxygen ;detection第49卷第7期2010

7、年7月湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)H ubeiA gricultural S ciences Vol.49No.7Jul .,2010第7期2硬件電路的設(shè)計(jì)2.1含氧量、溫度數(shù)據(jù)采集本系統(tǒng)使用瑞士Hamilton 公司的溶解氧電極檢測魚塘中水的含氧量,該電極有一個內(nèi)置的22k 的溫度補(bǔ)償電阻,極化和反應(yīng)時間極短,可以精確地檢測到水中的含氧量。溫度傳感器用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20,它是美國DALLAS 公司推出的一種可組網(wǎng)數(shù)字式溫度傳感器,采用1-W ire 總線接口,測溫范圍為-55+125,精度可達(dá)0.0675,最大轉(zhuǎn)換時間為200ms 3,傳感器輸出的溶解氧和溫度送入一調(diào)整電路,調(diào)理電路將各種傳感器

8、的輸出信號調(diào)理到適于A /D 轉(zhuǎn)換的范圍(05V ,再通過多路A /D 轉(zhuǎn)換器(TLC2453轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,分時傳送給單片機(jī)。2.2鍵盤輸入及顯示鍵盤采用掃描式12鍵設(shè)計(jì),可以設(shè)定當(dāng)前的時間、溫度調(diào)控的時間、含氧量控制等4。LCD 采用12864型,共有128行,64列。主要顯示的內(nèi)容包括:當(dāng)前時間;采樣溫度、采樣含氧量;時間和溫度及含氧量的設(shè)定界面;當(dāng)前溫度、含氧量曲線顯示等。本系統(tǒng)可以動態(tài)地在LCD 上顯示溫度、含氧量的變化曲線,由于LCD 顯示范圍的限制,其精度為2/格,時間范圍為2min ,使用者可以了解溫度、含氧量在此時間段內(nèi)的變化情況。2.3報警單元AVR 單片機(jī)接收標(biāo)準(zhǔn)的05V

9、信號,利用片內(nèi)的12位A /D 轉(zhuǎn)換器做A /D 轉(zhuǎn)換,并把轉(zhuǎn)換的結(jié)果與設(shè)定值進(jìn)行比較,如果數(shù)據(jù)高于或者低于設(shè)定值,則啟動報警單元。2.4RS232接口電路通過RS232接口電路,系統(tǒng)能夠與上位機(jī)進(jìn)行通信,將測量的溫度實(shí)時地傳向計(jì)算機(jī),使控制人員可以在控制中心了解魚塘中的溫度,溶氧量的情況。另外,也可以通過計(jì)算機(jī)調(diào)整系統(tǒng)的時間和控制溫度及溶氧量。2.5增氧機(jī)控制增氧機(jī)驅(qū)動控制模塊主要由光電耦合器和可控硅組成,本系統(tǒng)通過對水體溶解氧含量的實(shí)時檢測,將當(dāng)前溶氧量與設(shè)定參數(shù)進(jìn)行比較,再經(jīng)AVR單片機(jī)的處理,通過單片機(jī)發(fā)出的控制信號經(jīng)驅(qū)動器后控制光電耦合器,當(dāng)光電耦合器工作時,可控硅的觸發(fā)極處于高電平

10、,可控硅處于導(dǎo)通狀態(tài),進(jìn)而控制增氧機(jī)工作。而使用光電耦合器有效地降低了外部干擾對系統(tǒng)的影響,進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性5。3軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)魚塘溶解氧自動監(jiān)控系統(tǒng)軟件突出簡單、穩(wěn)定的設(shè)計(jì)原則。簡單,是因?yàn)闈O業(yè)養(yǎng)殖人員的整體文化素質(zhì)較低,因此在操作使用上盡量設(shè)計(jì)得簡單、直接,讓漁業(yè)養(yǎng)殖人員在操作說明書的指導(dǎo)下能夠快速掌握;穩(wěn)定,是指測量數(shù)據(jù)的采集、傳輸、顯示、判斷等各種環(huán)節(jié)保持穩(wěn)定,不出現(xiàn)跳變。魚塘溶解氧自動監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì),程序由C 語言編寫而成,便于今后進(jìn)一步擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。系統(tǒng)主程序流程圖如圖3所示。4小結(jié)該自動監(jiān)控系統(tǒng)以水中含氧量和溫度為主要監(jiān)控參數(shù)對增氧機(jī)實(shí)時控制,系統(tǒng)實(shí)時采集水

11、體中的溶氧量和溫度信息,并以此作為監(jiān)控的依據(jù),根據(jù)水體環(huán)境參數(shù)的變化自動控制增氧機(jī)的工作,實(shí)現(xiàn)了對水中溶解氧的自動監(jiān)控。很大程度上減少了漁民的勞動強(qiáng)度,以最少的投資獲得最大的效益。參考文獻(xiàn):1崔峰.池塘水中溶解氧變化規(guī)律的分析J .安徽農(nóng)業(yè)技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報,1999,13(3:73-75.2崔健.魚塘自動增氧系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J .漁業(yè)機(jī)械儀器,1994,21(5:33-34.3趙亮,侯國銳.單片機(jī)C 語言編程與實(shí)例M .北京:人民郵電出版社,2003.307-311.4丁易新.OCMJ 圖形液晶顯示器與AVR 單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)J .電子工程師,2005,31(4:48-50.5成永旭,金繼明,朱選才,等.用測氧儀自動監(jiān)控精養(yǎng)魚池增氧機(jī)適時開機(jī)的實(shí)驗(yàn)J .漁業(yè)現(xiàn)代化,1996,23