【正文】 ，單片機的的輸出電壓較低不能夠驅動繼電器，所以，必須用外接電源驅動繼電器。因此7個按鍵來組成了鍵盤的控制模塊。內置8192個中文漢字(16 16點陣)、198個字符(8 16點陣),其中CGROM是固化好的字模庫,CGRAM為可供用戶隨時定義的字符字模庫。該傳感器和MSP430F149型單片機一樣不需要高的供電電壓，因此節(jié)省了對電壓電流的控制，從而達到本設計的主旨之一：節(jié)省成本。這種邊界掃描技術是為了在線測試和電路板線路檢測而發(fā)展的技術。 （2）低電壓工作，功耗低。這就是整個復位過程。但是這兩者也有著不同，復位電路啟動的方法不同?！?，因此這七個按鍵是相互獨立的，不互相影響。這二者的定義就是，這個器件是把信息發(fā)送到總線上還是從總線上接收信息，大多數(shù)的器件都可以作為發(fā)送器和接收器，比如存儲器、CPU等，而有些器件只可以作為接收器，比如：顯示器件。圖31 系統(tǒng)硬件電路框圖 I2C應用介紹 圖32 I2C框圖本設計中運用了三次I2C接口模式，包括單片機和溫度傳感器之間的連接，單片機和時鐘電路之間的連接，單片機和存儲電路之間的連接，系統(tǒng)I2C應用如圖32所示。而本設計需要顯示包括溶氧量等，因此選用液晶顯示模塊RT12864M，可顯示漢字、圖形和數(shù)字，是一種點陣式液晶顯示模塊。它也被叫做光電隔離器或是光耦合器。本設計中使用的LM75傳感器是一種數(shù)字溫度傳感器。系統(tǒng)結構如圖22所示。依據(jù)亨利關于液體溶解度的推算結論：當溫度不變時,不發(fā)生化學反應的氣體在液體中的溶解度與其壓力在一定范圍內成正比。而我們知道地球上氧氣含量占空氣成分的 21%，于是氧氣壓強理應是大氣壓強的21%。12℃～30℃是最適宜魚類生長的溫度，我國東北地區(qū)魚類生長的速度比南方生長速度慢，其主要影響因素就是東北過于低的氣溫。（2） 生化因素：水中也是有一個復雜的生態(tài)系統(tǒng)的，各種生物混合，而且作為魚塘養(yǎng)殖，會出現(xiàn)更多的飼料產生的有機物和殘渣，這些都會使水體富營養(yǎng)化，降低水的溶氧量。參考人為設定的標準值，當采集而來的信號比標準值大的時候，發(fā)出啟動信號。不同的是此信號不是進入數(shù)模轉換后送入單片機，而是送入溶氧鑒別器，把這個值和人為設定的閾值進行比較。 課題的難點本課題采用對水體溫度和壓強的采集，利用水中溶氧量與這兩個因素的關系，進行數(shù)據(jù)處理，建立壓強、溫度與溶解氧數(shù)學模型，得到它們之間的函數(shù)關系。這兩種對增氧機的自動控制方式各有所長和所短：第一種方式，不能夠做到對水中情況的實時全方位的監(jiān)控，控制不夠精確，不能夠特殊情況下引起水中溶氧量變化的因素考慮進去，效果并不好，而且根據(jù)設定好的時間工作有可能造成資源浪費。這時的魚類會窒息死亡[5]；與之相反，當水中的溶氧量過于高的時候，大部分魚類不會因此受到影響，但是一種魚類疾病會由溶氧深度過飽和引起氣泡病。本設計旨在研制一種魚塘自動增氧控制器，該儀器能使魚塘中的溶氧量被精確的測量出來，當所測得溶氧量小于人工設定的值，增氧機會被自動開啟；當所測得溶氧量大于人工設定值，增氧機會被關閉，保持水中溶氧量是魚類生長最適宜條件[4]。如水力挖塘機組、各種規(guī)格型號的顆粒飼料機組、各種起捕設備、魚類的保鮮運輸設備，以及適用于機械化、工廠化養(yǎng)魚的專用設備等。我國的淡水養(yǎng)魚機械，是60年代中期開始興起的一門新的科學技術，起步較晚，到目前為止也不過只有50多年的歷史，但在淡水養(yǎng)魚的主要環(huán)節(jié)上，已有了相應的設備[2]。于是水體增氧設備的研究設計，被提到議事日程上來。更嚴重的是當氧氣濃度低于1mg/L時，魚類就會浮頭（水中由于某些原因導致了氧氣含量變低，魚兒因為水中缺氧呼吸空氣中的氧氣而浮在水面）。另外使用純氧增氧，在同一養(yǎng)殖條件下有很多的優(yōu)點：（1） 生長速度提高；（2） 提高飼料利用率，更好地被魚類吸收和消化；（3） 提高產量；（4） 降低疾病和死亡率，減少藥物使用，提高產品質量；（5） 養(yǎng)殖周期縮短；（6） 生產環(huán)境改善，有滅菌、抑菌的作用；我國的對水體增氧主要依靠增氧機的機械式增氧，主要有兩種增氧控制器的控制方式：一是對增氧機進行工作時間的自動控制，意思就是在陰雨的天氣、夜里和拂曉的時候自動開啟增氧機，增氧機持續(xù)工作的時間可在15分鐘、半小時、1小時或2小時等4個時間中選擇[7 ]，在到設定的時間之后，增氧機自動關閉，這種方法雖然不夠精確和科學，但是這種自動對增氧機的控制減少了人們的勞動時間，而且控制器經濟、實用，被很多漁民利用；二是采用編碼解碼無線收發(fā)組件進行信息傳輸，在收集到監(jiān)測信號之后系統(tǒng)會對信號進行處理，當所得數(shù)據(jù)顯示需要打開增氧機，系統(tǒng)則會發(fā)出信號，啟動增氧機器。 方案設計本設計為了節(jié)省成本，不使用價格昂貴的溶氧傳感器，而是利用對水溶氧量影響最大的參數(shù)進行采集和分析，利用科學的方法，對此進行數(shù)學建模，精確得到溶氧量。劉孝富同樣設計了一款自動增氧控制儀，該設計也同樣采用了一種溶氧傳感器，同樣是把采集而來的信號經過放大器轉變?yōu)殡妷盒盘?，再把信號放大。主要方法就是：利用傳感器測得水體的溫度、溶氧量和噪聲，采集到信號之后進行處理，把處理的信號接入控制系統(tǒng)中。水的溶氧量與氣體的壓力成正比，水面上氧的分壓愈大則溶氧量愈大。 水溫和壓強對溶解氧的影響水溶氧量對魚類的捕食、生長繁殖都與水溫有著很大的影響，魚類是冷血動物，他們需要從外界獲取熱量，因此它們的體溫是由外界溫度決定的，如果外界溫度變化的過于大，常常會影響魚類生長速度，更嚴重的會導致魚類生病甚至死亡。因此，氧氣的壓強是和大氣的壓強成正相關的。本設計通過回歸分析來建立模型。在測量的過程中利用對數(shù)據(jù)的合理采集和分析，提高了系統(tǒng)精準程度，實現(xiàn)了更加精準的控制。近年來，測量水溫的傳感器有熱電偶型和電阻型，然而這兩種傳感器都不是數(shù)字式傳感器，這些傳感器主要特點是：需要長時間的測量，放大器對采集的信號放大兩次后進行A/D轉換，由于放大和A/D轉換會造成較大測量誤差，所以采用較為準確的數(shù)字式傳感器是必要的。 光電耦合器光電耦合器，顧名思義就是使兩電路元件之間傳輸?shù)碾娦盘柋还庑盘柎鎮(zhèn)鬏數(shù)钠骷?顯示模塊以前人們經常會采用LED顯示作為設計的顯示部分，但是由于LED大的體積和消耗過大的原因，已經逐步被淘汰了，而LCD液晶顯示越來越多的進入人們的眼簾。系統(tǒng)硬件電路如圖31所示。I2C總線既可以實現(xiàn)接收器接收數(shù)據(jù)也可以實現(xiàn)發(fā)送器傳輸數(shù)據(jù)。振蕩器連接單片機的XIN和XOUT引腳。圖33 MSP430F149單片機最小系統(tǒng)電路（1）復位電路任何型號的單片機都缺少不了復位電路，它能保證系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，復位電路的作用是將電路恢復到起始時候的狀態(tài)，這和計算器中歸零鍵的作用相類似，讓計算器回到原始狀態(tài)，重新開始計算。當按鈕松開后電容的作用再次發(fā)揮，RST端口的緩慢變成高電平。MSP430F149單片機多時鐘源的優(yōu)點： （1）成本低。圖35 時鐘電路 JTAG接口電路JTAG(聯(lián)合測試工作組)是以國際標準為準的測試協(xié)議（IEEE ），以測試芯片的內部為主。 溫度采集模塊電路 本設計采用數(shù)字式的溫度傳感器：LM75型溫度傳感器。RT12864M既能顯示漢字又可以顯示圖形，屬于點陣式液晶顯示模塊,由控制電路、液晶顯示屏(LCD)、64256點陣顯示RAM(GDRAM)、LCD驅動器、電源和背光控制電路組成。根據(jù)本設計的各個模塊電路的要求，所以我們需要一個菜單窗口結構體，按下菜單按鍵顯示，然后其他還需要7個按鍵來組成整個結構，分別是：上、下、左、右、確認和取消。圖311 人機交互界面 增氧機控制電路模塊圖312增氧機接口電路增氧機控制電路如圖312所示。這樣既解決內存不足的問題又解決了掉電數(shù)據(jù)丟失的問題。VCC、GND作為芯片的供電引腳；A0、AA2為芯片的引腳地址面選擇輸入，控制地址接入是否被允許；SCL為I2C總線接口的串行時鐘線，SDA為I2C總線接口的串行數(shù)據(jù)線（高位在前，地位在后；上升沿數(shù)據(jù)寫入，下降沿數(shù)據(jù)讀出），；WP為寫保護引腳，當WP接高電平時，只能對該器件進讀操作，不能進行寫操作，用于硬件數(shù)據(jù)的保護；當WP接低電平時，可以對該器件進行讀寫操作。而在本設計所用到的單片機MSP430F149中，兩種語言都可以作為編程語言。當該系統(tǒng)接入電源之后，單片機開始工作，人機交互界面的電源燈和自動控制燈亮，單片機會按照程序編程那樣運行。 實時時鐘模塊軟件設計根據(jù)I2C總線協(xié)議，本系統(tǒng)中時鐘模塊的軟件設計主要依據(jù)PCF8563的2種模式讀/寫的時序。圖44 溫度傳感器模塊流程圖（3）數(shù)據(jù)的處理當單片機把上面測得的數(shù)據(jù)存儲之后，需要對數(shù)據(jù)按照編程中所設定的公式進行處理。如圖46所示為人機界面的軟件設計結構。使用者可以根據(jù)實際的使用情況，設定的相對應的時間和閾值，對增氧機實現(xiàn)自動的開啟和