【正文】 同時也在指導老師丁老師的幫助下，一步一步了完成了設計。本文介紹了一種以單片機為核心的智能增氧控制器的設計，其原理是：采集水溫、壓強值，利用溶解氧與水溫、壓強之間存在的函數關系進行處理，能夠實時計算得到的溶解氧值。圖45數據處理流程 顯示界面設計圖46 人機互動界面一個系統設計的功能，最直觀的應該是在顯示界面。（1）大氣壓強的數據采集當單片機相應定時器開始采集測量數據時，系統中的所有器件開始工作。如果需要對參數進行設定，只需要對參數設置一個閾值，對數字的修改只需要利用上、下按鈕進行修改。 軟件的總體設計如圖41所示為本設計的主要程序流程圖。圖314電源電路模塊原理圖 本章總結本章主要介紹了增氧控制器的硬件分電路部分。而在比較小的系統中，使用自帶的內部存儲器并沒有外部尋址，如果也使用外部數據存儲器，這樣情況下，串行存儲器是最好的選擇，同時系統數據也不會因為掉電丟失。當單片機輸入高電平時，光電耦合器不導通，增氧泵電源斷開，增氧機關閉。、。RT12864M的接口電路如圖39所示。本設計中的溫度傳感器電路如圖37所示。一般情況，JTAG分兩類，一類是測芯片的各種參數和芯片是否存在問題；另一類就是用于Debug；在單片機MSP430F149內部同樣有JTAG模塊，如果需要后期對設計進行程序仿真和在線調試，只需要用JTAG模塊便可以完成。如圖35所示，本系統中采用的是8M的晶體芯片PCF8563，該芯片也具有支持I2C接口協議的功能，可以實時讀取當前測量值的準確時間，時間的讀取能夠保障系統的運行安全可靠。一個部分的信號處理完成后這時候需要一個時鐘信號，進行繼續(xù)下面的處理。復位電路如圖34所示?！?。 系統各模塊電路設計本設計的核心便是單片機MSP430F149，因此單片機的功能和各項參數會影響整個設計的功能，約束設計實施，所以選擇一個適合本設計的單片機是極為重要的。有總線共享特點，能夠兼容若干器件，總線上所有的接口電路和器件都要具備I2C總線接口，并且要把SDA/SCL所有的同名端連接在一起。（2） 接觸器分為交流接觸器（電壓AC）和直流接觸器（電壓DC），當電流流過接觸器的線圈時，根據電磁感應效應，線圈會產生磁場，這個磁力吸引金屬材質的觸頭，開關閉合。這樣既保證了電路中元件的安全也把信號傳輸出去。3℃；（3） 工作電流（工作時）：250uA（typ） （關斷時）：1 uA （typ） 溫度傳感器 LM75具有超低功耗、體積小、較強的抗干擾、不需外接復雜電路的特點，直接輸出數字信號，不需要A/D轉換，單片機可以處理。用16位的單片機作為本設計的核心，可以提高系統的精準程度，另外本設計需要采集數據并對數據進行數模轉換，我們需要高速運行的單片機。它以單片機為核心的增氧機自動控制系統，其中包括：水中壓強和溫度的采集處理、LCD液晶顯示、增氧泵的驅動和監(jiān)控等裝置。同時我們可以看出溫度對水中溶氧量影響之大，也證實了我們選取這個因數作為參量的科學之處。這種情況的物理依據就是：分子運動的烈程度隨著溫度的升高而加劇，當溫度升高時，氧氣分子的運動就會加劇，氧氣分子與水分子之間的吸引力很小，從而導致氧氣分子從水中溢出，因此水中的氧氣含量就會降低。因此選取對溶氧量影響最大的兩個因素，進一步計算出溶解氧的含量，可以提高本設計的簡易和準確程度。系統設計的目的是實現計算機全面控制和管理大面積魚塘，讓魚塘管理模式逐步走向現代化，會開拓新的市場，發(fā)展前景很好[8]。更多的研究發(fā)現，更科學合理的智能化控制器需要從多種的因數去考慮，收集越多影響因素的數據可以為控制器提供更為合理的設計。這個設計的主要原理依據就是：大量的數據和生活經驗表明，魚塘中的溶氧量與溫度有很大的關系，溫度升高會使得水體溶氧量降低。 本課題通過對增氧原理分析和比較，研制了以MSP430F149單片機為核心的增氧機自動控制系統，其中包括：增氧泵的驅動、水溫度和壓強的數據采集處理、LCD液晶顯示等模塊。為了減輕漁民們的勞動負擔，增加養(yǎng)殖的效益，這就要求必須提高增氧機的工作性能，因此更加智能化的增氧機控制器的設計跟著人們的需求而被設計出來。我國目前主要養(yǎng)殖的魚類有：鰱魚、草魚、青魚、鯽魚、鯉魚等。例如，在一定的魚塘內，要提高單位面積產量，就要讓池內的魚苗投放尾數增多，當魚苗增加，會引起另一個問題，天然飼料不能滿足魚類生長的需要，這就需要人工飼料補充[3]。智能增氧控制器的設計畢業(yè)論文目錄摘 要 IAbstract II1 緒論 1 本設計目的和意義 1 課題研究現狀 2 課題研究主要內容及設計方案 32 智能增氧控制器的設計方案 4 4 設計方案的選取 5 方案實施的原理依據 5 設計系統的功能描述 7 器件選擇 83 系統硬件設計 11 總體結構 11 I2C應用介紹 11 系統各模塊電路設計 12 本章總結 224 系統軟件設計 23 軟件的總體設計 23 各部分的軟件設計 24 本章小結 295 結論 30參考文獻 31致謝 33附錄 34I1 緒論 本設計目的和意義我們國家淡水資源十分豐富，為漁業(yè)養(yǎng)殖提供了很棒的條件，中國是世界上淡水面積最大的國家，總面積超過3109畝，三成以上的淡水可以被利用于漁業(yè)養(yǎng)殖。在解決飼料的同時，還要解決一系列有關問題，像飼料成分、飼料組成方法、飼料采集、飼料投放后的充分利用等問題。據研究發(fā)現這類魚兒在水中溶氧量達到4～5mg/L以上的時候最適宜。此類設計可以由傳感器來測量水體中的溶氧情況，并且利用一些智能芯片對測量值和設定值的對比，做到對增氧機的控制。該控制系統能準確顯示出水中的氧氣的含量，系統經過處理和漁民設定的閾值進行比較，如果測得數據小于閾值的最小值就會開啟增氧機，如果測得值大于閾值的最大就會關閉增氧機。該設計利用了兩個溫度傳感器分別采集的水中和空氣中的溫度信號，然后依據采集的信號數據進行判斷，實現對增氧機的自動開啟和關閉。以孫道宗為主設計的魚塘含氧自動監(jiān)控系統采用了溫度傳感器和溶氧傳感器。 設計方案的選取考慮各個方案的可行性與其精準程度，決定參考多因素集成測定自動控制系統作為本設計方案。 影響因素分析水中有機物含量的不確定性太大，不能作為考察的因素。 氣體分子與水分子之間存在著很小的吸引力，但是在外部壓力的影響下，也就是說，外部壓強會壓迫氧氣分子，使得二者容易融合。 模型建立智能化的增氧控制器中，要想實現智能化的控制，必須準確的測得水中的溶氧量，為了節(jié)省成本不使用價格昂貴的溶氧傳感器，同時又不能僅僅憑借經驗來控制，于是本設計通過采集溫度和大氣壓強這兩個對水中溶氧量影響最大參數來得到溶氧量，因此合理科學的數據處理在這個環(huán)節(jié)更為重要。該智能控制系統能通過對水溫和壓強等參數的測定，再通過數據處理間接得到水體中的氧氣溶解量，然后系統會根據所得溶氧量的值與用戶設定的閾值進行比較。單片機MSP430F149無疑是最適合的選擇。系統要求采用了一種數字式溫度傳感器 LM75。因為本設計中需要用到的單片機是MSP430F149型，然而本設計中所用到的繼電器是5V電壓驅動的，所以我們需要光電耦合器。電流消失，磁場也就消失了，開關斷開。器件尋址需要通過SDA發(fā)送的地址信號，通信時不需要加片選信號。按照智能增氧控制系統的設計需要：（1） 數據轉換精確高；（2） 傳感器采集數據后由單片機處理，并由顯示器實時顯示；（3） 需要模塊之間的相互配合。增氧機的開關是由接觸器來控制的，通過控制繼電器通斷狀態(tài)來得到控制增氧機開關的效果。圖34 復位電路手動按鈕復位的電路如所示，在復位端和電源之間用一個開關斷開，通過人為控制單片機的復位，通常復位時間很短暫的，人手動控制也滿足了復位所需要的時間。振蕩器是時鐘電路的核心器件，為了使其有很好的穩(wěn)定性，一般采用石英晶體作為振蕩器的材質。，可以直接讀取時間。JTAG的四個接口：TDO(測試數據輸出)、TDI（測試數據輸入）、TMS（測試模式選擇）、TCK（測試時鐘輸入）。本系統選取氣壓傳感器MPX4115，屬于模擬式傳感器，因此它需要進行A/D轉換，然而單片機MSP430F149內部自帶A/D轉換，大氣壓強采集電路如圖38所示。5V的電源為該模塊供電，能夠讓本模塊顯示結果更加的明顯，有利于觀察。在本設計中，為了實現增氧器的自動化的控制，需要為增氧機的開關設定一定的參數，所以在人機交互界面中參數的輸入、顯示和存入是很重要的。 存儲模塊對于一個微機系統來說，它的最小系統包括了各種