AVR單片機在魚塘溶解氧檢測中的應用

1、湖北農(nóng)業(yè)科學2010年圖1系統(tǒng)安裝圖AVR 單片機報警單元驅動機構水面增氧機溶氧傳感器溫度傳感器魚塘收稿日期:2009-12-30基金項目:山東省教育廳資助項目(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到一定數(shù)值后,才能維持其生命活動,且在一定的范圍內,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)的質量和數(shù)量,提升水產(chǎn)養(yǎng)殖技術的自動化水平,減輕漁民的勞動強度,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),實時檢測水中的含氧量和溫度,自動啟動水產(chǎn)增氧機運行,使魚塘中水的含氧量和溫度的上下限保持在設定范圍內,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、信號調理單元、AVR 單片機、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ATMega128,晶體振蕩頻率為11.0592MH z ,實現(xiàn)與計算機間的精確通信。ATMega128具有128K 字節(jié)的系統(tǒng)內可編程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)的安裝圖和組成結構框圖分別如圖1、圖2所示。AVR 單片機在魚塘溶解氧檢測中的應用李增祥a ,楊霞a ,李田澤b(山東理工大學,a.計算機科學與技術學院;b.電氣學院,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 單片機為控制核心,并結合溶氧量傳感器對魚塘的溶解氧的含量進行實時檢測,根據(jù)檢測數(shù)據(jù)的變化自動控制水下增氧機。系統(tǒng)充分考慮基于魚塘的水產(chǎn)養(yǎng)殖的實際,采用靈活的設計方式,用戶可以根據(jù)實際需要自己設置采集點的個數(shù),減少成本投入,為提高我國工

4、業(yè)化養(yǎng)殖水平提供了技術措施,實現(xiàn)收益最大化。關鍵詞:AVR 單片機;溶解氧;檢測中圖分類號:TP27文獻標識碼: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H ubeiJul .,2010第7期2硬件電路的設計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,該電極有一個內置的22k 的溫度補償電阻,極化和反應時間極短,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0.0675,最大轉換時間為200ms 3,傳感器輸出的溶解氧和溫度送入一調整電路,調理電路將各種傳感器的輸出信號調理到適于A /D 轉換的范圍(05V ,再通過多路A /

8、D 轉換器(TLC2453轉換為數(shù)字量,分時傳送給單片機。2.2鍵盤輸入及顯示鍵盤采用掃描式12鍵設計,可以設定當前的時間、溫度調控的時間、含氧量控制等4。LCD 采用12864型,共有128行,64列。主要顯示的內容包括:當前時間;采樣溫度、采樣含氧量;時間和溫度及含氧量的設定界面;當前溫度、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的變化情況。2.3報警單元AVR 單片機接收標準的05V 信號,利用片內的12位A /D 轉換器做A /D 轉換,并把轉換的結

9、果與設定值進行比較,如果數(shù)據(jù)高于或者低于設定值,則啟動報警單元。2.4RS232接口電路通過RS232接口電路,系統(tǒng)能夠與上位機進行通信,將測量的溫度實時地傳向計算機,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,也可以通過計算機調整系統(tǒng)的時間和控制溫度及溶氧量。2.5增氧機控制增氧機驅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時檢測,將當前溶氧量與設定參數(shù)進行比較,再經(jīng)AVR單片機的處理,通過單片機發(fā)出的控制信號經(jīng)驅動器后控制光電耦合器,當光電耦合器工作時,可控硅的觸發(fā)極處于高電平,可控硅處于導通狀態(tài),進而控制增氧機工作。而使用光電耦合器有效地降低

10、了外部干擾對系統(tǒng)的影響,進一步增強了系統(tǒng)的可靠性5。3軟件系統(tǒng)的設計魚塘溶解氧自動監(jiān)控系統(tǒng)軟件突出簡單、穩(wěn)定的設計原則。簡單,是因為漁業(yè)養(yǎng)殖人員的整體文化素質較低,因此在操作使用上盡量設計得簡單、直接,讓漁業(yè)養(yǎng)殖人員在操作說明書的指導下能夠快速掌握;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)軟件采用模塊化設計,程序由C 語言編寫而成,便于今后進一步擴展系統(tǒng)的功能。系統(tǒng)主程序流程圖如圖3所示。4小結該自動監(jiān)控系統(tǒng)以水中含氧量和溫度為主要監(jiān)控參數(shù)對增氧機實時控制,系統(tǒng)實時采集水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

11、自動控制增氧機的工作,實現(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度,以最少的投資獲得最大的效益。參考文獻: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)技術師范學院學報,1999,13(3:73-75.2崔健.魚塘自動增氧系統(tǒng)的設計J .漁業(yè)機械儀器,1994,21(5:33-34.3趙亮,侯國銳.單片機C 語言編程與實例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 單片機的接口設計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)魚池增氧機適時開機的實驗J .漁業(yè)現(xiàn)代化,1996,23(