AVR单片机在鱼塘溶解氧检测中的应用

1、湖北农业科学2010年图1系统安装图AVR 单片机报警单元驱动机构水面增氧机溶氧传感器温度传感器鱼塘收稿日期:2009-12-30基金项目:山东省教育厅资助项目(J05C51作者简介:李增祥(1978-,男,山东潍坊人,讲师,硕士,(电话135*(电子信箱lzx0305 。鱼对水中的含氧量非常敏感,鱼类只有在水中溶氧量达到一定数值后,才能维持其生命活动,且在一定的范围内,其生长速度及对饲料的利用率都将随着水中溶氧量的升高而增加,低氧对鱼类的生活及生长十分不利1。传统的养殖方式一般是根据经验观察鱼的浮头情况,来判断水中是否缺氧。为了防止泛塘的发生,渔民需花费大量时间、精力观察鱼塘情况。为了提高鱼

2、类产品饲养的质量和数量,提升水产养殖技术的自动化水平,减轻渔民的劳动强度,降低水产养殖的成本,本文研制了鱼塘含氧量自动监控系统,实时检测水中的含氧量和温度,自动启动水产增氧机运行,使鱼塘中水的含氧量和温度的上下限保持在设定范围内,有效地提高了鱼类的安全性,降低了养殖成本2。1系统组成系统主要由溶解氧传感器、信号调理单元、AVR 单片机、无线射频模块以及声光报警电路和RS232接口电路等部分组成,系统核心是Atmel 公司的高档8位AVR 单片机ATMega128,晶体振荡频率为11.0592MH z ,实现与计算机间的精确通信。ATMega128具有128K 字节的系统内可编程Flash ,4

3、K 字节的SRAM 和4K 字节的EEPROM 。由于其存储器空间较大,故不须外接存储单元就可以完成LCD 字库的存储。系统的安装图和组成结构框图分别如图1、图2所示。AVR 单片机在鱼塘溶解氧检测中的应用李增祥a ,杨霞a ,李田泽b(山东理工大学,a.计算机科学与技术学院;b.电气学院,山东淄博255049摘要:研制了鱼塘溶解氧自动检测系统,整个系统以AVR 单片机为控制核心,并结合溶氧量传感器对鱼塘的溶解氧的含量进行实时检测,根据检测数据的变化自动控制水下增氧机。系统充分考虑基于鱼塘的水产养殖的实际,采用灵活的设计方式,用户可以根据实际需要自己设置采集点的个数,减少成本投入,为提高我国工

4、业化养殖水平提供了技术措施,实现收益最大化。关键词:AVR 单片机;溶解氧;检测中图分类号:TP27文献标识码:B文章编号: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月湖北农业科学H ubeiJul .,2010第7期2硬件电路的设计2.1含氧量、温度数据采集本系统使用瑞士Hamilton 公司的溶解氧电极检测鱼塘中水的含氧量,该电极有一个内置的22k 的温度补偿电阻,极化和反应时间极短,可以精确地检测到水中的含氧量。温度传感器用数字式温度传感器DS18B20,它是美国DALLAS 公司推出的一种可组网数字式温度传感器,采用1-W ire 总线接口,测温范围为-55+125,精度可达0.0675,最大转换时间为200ms 3,传感器输出的溶解氧和温度送入一调整电路,调理电路将各种传感器的输出信号调理到适于A /D 转换的范围(05V ,再通过多路A /

8、D 转换器(TLC2453转换为数字量,分时传送给单片机。2.2键盘输入及显示键盘采用扫描式12键设计,可以设定当前的时间、温度调控的时间、含氧量控制等4。LCD 采用12864型,共有128行,64列。主要显示的内容包括:当前时间;采样温度、采样含氧量;时间和温度及含氧量的设定界面;当前温度、含氧量曲线显示等。本系统可以动态地在LCD 上显示温度、含氧量的变化曲线,由于LCD 显示范围的限制,其精度为2/格,时间范围为2min ,使用者可以了解温度、含氧量在此时间段内的变化情况。2.3报警单元AVR 单片机接收标准的05V 信号,利用片内的12位A /D 转换器做A /D 转换,并把转换的结

9、果与设定值进行比较,如果数据高于或者低于设定值,则启动报警单元。2.4RS232接口电路通过RS232接口电路,系统能够与上位机进行通信,将测量的温度实时地传向计算机,使控制人员可以在控制中心了解鱼塘中的温度,溶氧量的情况。另外,也可以通过计算机调整系统的时间和控制温度及溶氧量。2.5增氧机控制增氧机驱动控制模块主要由光电耦合器和可控硅组成,本系统通过对水体溶解氧含量的实时检测,将当前溶氧量与设定参数进行比较,再经AVR单片机的处理,通过单片机发出的控制信号经驱动器后控制光电耦合器,当光电耦合器工作时,可控硅的触发极处于高电平,可控硅处于导通状态,进而控制增氧机工作。而使用光电耦合器有效地降低

10、了外部干扰对系统的影响,进一步增强了系统的可靠性5。3软件系统的设计鱼塘溶解氧自动监控系统软件突出简单、稳定的设计原则。简单,是因为渔业养殖人员的整体文化素质较低,因此在操作使用上尽量设计得简单、直接,让渔业养殖人员在操作说明书的指导下能够快速掌握;稳定,是指测量数据的采集、传输、显示、判断等各种环节保持稳定,不出现跳变。鱼塘溶解氧自动监控系统软件采用模块化设计,程序由C 语言编写而成,便于今后进一步扩展系统的功能。系统主程序流程图如图3所示。4小结该自动监控系统以水中含氧量和温度为主要监控参数对增氧机实时控制,系统实时采集水体中的溶氧量和温度信息,并以此作为监控的依据,根据水体环境参数的变化

11、自动控制增氧机的工作,实现了对水中溶解氧的自动监控。很大程度上减少了渔民的劳动强度,以最少的投资获得最大的效益。参考文献:1崔峰.池塘水中溶解氧变化规律的分析J .安徽农业技术师范学院学报,1999,13(3:73-75.2崔健.鱼塘自动增氧系统的设计J .渔业机械仪器,1994,21(5:33-34.3赵亮,侯国锐.单片机C 语言编程与实例M .北京:人民邮电出版社,2003.307-311.4丁易新.OCMJ 图形液晶显示器与AVR 单片机的接口设计J .电子工程师,2005,31(4:48-50.5成永旭,金继明,朱选才,等.用测氧仪自动监控精养鱼池增氧机适时开机的实验J .渔业现代化,1996,23(