【正文】 使用者可以根據(jù)實(shí)際的使用情況，設(shè)定的相對(duì)應(yīng)的時(shí)間和閾值，對(duì)增氧機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的開啟和停止。圖44 溫度傳感器模塊流程圖（3）數(shù)據(jù)的處理當(dāng)單片機(jī)把上面測(cè)得的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)之后，需要對(duì)數(shù)據(jù)按照編程中所設(shè)定的公式進(jìn)行處理。當(dāng)該系統(tǒng)接入電源之后，單片機(jī)開始工作，人機(jī)交互界面的電源燈和自動(dòng)控制燈亮，單片機(jī)會(huì)按照程序編程那樣運(yùn)行。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(shí)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?cái)?shù)據(jù)寫入，下降沿?cái)?shù)據(jù)讀出），；WP為寫保護(hù)引腳，當(dāng)WP接高電平時(shí)，只能對(duì)該器件進(jìn)讀操作，不能進(jìn)行寫操作，用于硬件數(shù)據(jù)的保護(hù)；當(dāng)WP接低電平時(shí)，可以對(duì)該器件進(jìn)行讀寫操作。圖311 人機(jī)交互界面 增氧機(jī)控制電路模塊圖312增氧機(jī)接口電路增氧機(jī)控制電路如圖312所示。RT12864M既能顯示漢字又可以顯示圖形，屬于點(diǎn)陣式液晶顯示模塊,由控制電路、液晶顯示屏(LCD)、64256點(diǎn)陣顯示RAM(GDRAM)、LCD驅(qū)動(dòng)器、電源和背光控制電路組成。圖35 時(shí)鐘電路 JTAG接口電路JTAG(聯(lián)合測(cè)試工作組)是以國際標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)的測(cè)試協(xié)議（IEEE ），以測(cè)試芯片的內(nèi)部為主。當(dāng)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。振蕩器連接單片機(jī)的XIN和XOUT引腳。系統(tǒng)硬件電路如圖31所示。 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?hào)被光信號(hào)代替?zhèn)鬏數(shù)钠骷?。在測(cè)量的過程中利用對(duì)數(shù)據(jù)的合理采集和分析，提高了系統(tǒng)精準(zhǔn)程度，實(shí)現(xiàn)了更加精準(zhǔn)的控制。因此，氧氣的壓強(qiáng)是和大氣的壓強(qiáng)成正相關(guān)的。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。劉孝富同樣設(shè)計(jì)了一款自動(dòng)增氧控制儀，該設(shè)計(jì)也同樣采用了一種溶氧傳感器，同樣是把采集而來的信號(hào)經(jīng)過放大器轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，再把信號(hào)放大。另外使用純氧增氧，在同一養(yǎng)殖條件下有很多的優(yōu)點(diǎn)：（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(chǎn)量；（4） 降低疾病和死亡率，減少藥物使用，提高產(chǎn)品質(zhì)量；（5） 養(yǎng)殖周期縮短；（6） 生產(chǎn)環(huán)境改善，有滅菌、抑菌的作用；我國的對(duì)水體增氧主要依靠增氧機(jī)的機(jī)械式增氧，主要有兩種增氧控制器的控制方式：一是對(duì)增氧機(jī)進(jìn)行工作時(shí)間的自動(dòng)控制，意思就是在陰雨的天氣、夜里和拂曉的時(shí)候自動(dòng)開啟增氧機(jī)，增氧機(jī)持續(xù)工作的時(shí)間可在15分鐘、半小時(shí)、1小時(shí)或2小時(shí)等4個(gè)時(shí)間中選擇[7 ]，在到設(shè)定的時(shí)間之后，增氧機(jī)自動(dòng)關(guān)閉，這種方法雖然不夠精確和科學(xué)，但是這種自動(dòng)對(duì)增氧機(jī)的控制減少了人們的勞動(dòng)時(shí)間，而且控制器經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，被很多漁民利用；二是采用編碼解碼無線收發(fā)組件進(jìn)行信息傳輸，在收集到監(jiān)測(cè)信號(hào)之后系統(tǒng)會(huì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，當(dāng)所得數(shù)據(jù)顯示需要打開增氧機(jī)，系統(tǒng)則會(huì)發(fā)出信號(hào)，啟動(dòng)增氧機(jī)器。于是水體增氧設(shè)備的研究設(shè)計(jì)，被提到議事日程上來。如水力挖塘機(jī)組、各種規(guī)格型號(hào)的顆粒飼料機(jī)組、各種起捕設(shè)備、魚類的保鮮運(yùn)輸設(shè)備，以及適用于機(jī)械化、工廠化養(yǎng)魚的專用設(shè)備等。這時(shí)的魚類會(huì)窒息死亡[5]；與之相反，當(dāng)水中的溶氧量過于高的時(shí)候，大部分魚類不會(huì)因此受到影響，但是一種魚類疾病會(huì)由溶氧深度過飽和引起氣泡病。 課題的難點(diǎn)本課題采用對(duì)水體溫度和壓強(qiáng)的采集，利用水中溶氧量與這兩個(gè)因素的關(guān)系，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，建立壓強(qiáng)、溫度與溶解氧數(shù)學(xué)模型，得到它們之間的函數(shù)關(guān)系。參考人為設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)采集而來的信號(hào)比標(biāo)準(zhǔn)值大的時(shí)候，發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)。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。依據(jù)亨利關(guān)于液體溶解度的推算結(jié)論：當(dāng)溫度不變時(shí),不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體在液體中的溶解度與其壓力在一定范圍內(nèi)成正比。本設(shè)計(jì)中使用的LM75傳感器是一種數(shù)字溫度傳感器。而本設(shè)計(jì)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(diǎn)陣式液晶顯示模塊。這二者的定義就是，這個(gè)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(chǔ)器、CPU等，而有些器件只可以作為接收器，比如：顯示器件。但是這兩者也有著不同，復(fù)位電路啟動(dòng)的方法不同。 （2）低電壓工作，功耗低。該傳感器和MSP430F149型單片機(jī)一樣不需要高的供電電壓，因此節(jié)省了對(duì)電壓電流的控制，從而達(dá)到本設(shè)計(jì)的主旨之一：節(jié)省成本。因此7個(gè)按鍵來組成了鍵盤的控制模塊。所以本課題實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了存儲(chǔ)器模塊。C語言在高級(jí)語言中，相比較而言是最容易學(xué)習(xí)使用的語言。(a) 主器件PCF8563寫模式 (b) 主器件PCF8563讀模式圖42 PCF8563的兩種模式主器件PCF8563的寫模式：I2C總線在收到主器件發(fā)出起始信號(hào)之后啟動(dòng)，然后主器件傳送寫器件地址，主器件在收到應(yīng)答信號(hào)之后，發(fā)送子器件地址，在收到應(yīng)答信號(hào)之后，主器件開始發(fā)送數(shù)據(jù)，傳輸完成，停止發(fā)送信號(hào)，此模式結(jié)束。 本章小結(jié)本章敘述了軟件的整體工作流程，然后對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘模塊的軟件部分進(jìn)行簡單的描述，再對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和處理方面進(jìn)行軟件的簡述，最后對(duì)人機(jī)界面進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。附錄36。顯示界面的設(shè)計(jì)本著以顯示直觀，操作簡單的理念，通過這些簡單的按鍵來實(shí)現(xiàn)人為控制增氧機(jī)的功能。本設(shè)計(jì)中軟件部分包括：I/O端口初始化、看門狗定時(shí)器初始化、A/D轉(zhuǎn)換器初始化、中斷初始化、顯示模塊初始化。在現(xiàn)在所學(xué)習(xí)的編程語言中，無非C語言和匯編語言。為了解決本存儲(chǔ)器這個(gè)問題，本設(shè)計(jì)中采用一個(gè)外部存儲(chǔ)器。圖39 RT12864M的接口電路 鍵盤控制模塊電路圖310 按鍵電路人機(jī)交互界面則如圖311所示。JTAG接口電路如圖36所示：圖36 JTAG接口電路外接的電源是用來PC機(jī)與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。MSP430F149單片機(jī)時(shí)鐘的主要振蕩器：（1） 低頻晶體振蕩器（LFXT1）（2） 高頻振蕩器（LFXT2）（3） 內(nèi)部振蕩器（DCO）104Hz，高頻振蕩器最高可達(dá)8MHz，內(nèi)部振蕩器為數(shù)字式的內(nèi)部控制振蕩器[12]。～。價(jià)格比較便宜，應(yīng)用比較廣泛。（2） 保護(hù)單片機(jī)，單片機(jī)的參考電壓本來就是低壓，光電耦合器可以保護(hù)其避免高電壓的損壞。因此，在現(xiàn)代的高密度的水產(chǎn)養(yǎng)殖情況下，水體溫度是不得不考慮的一個(gè)重要因素。在后面的軟件部分對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。考慮到設(shè)計(jì)的目標(biāo)和設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性等方面要求，本設(shè)計(jì)選擇了壓強(qiáng)和溫度，這兩個(gè)比較常見，容易采集數(shù)據(jù)的因素，作為本設(shè)計(jì)的參數(shù)選擇，從而計(jì)算出水中的溶解量。 遠(yuǎn)程集控自動(dòng)控制系統(tǒng)楊友平等人利用編碼解碼無線收發(fā)組件研制了無線發(fā)射接收組件控制系統(tǒng)，在遠(yuǎn)程進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、處理和增氧機(jī)的控制功能。在本智能增氧器的控制系統(tǒng)中，主要采集的數(shù)據(jù)是：水中的壓強(qiáng)和溫度，利用溫度傳感器和氣壓傳感器將全天魚池中的溫度和氣壓信息采集出來，然而本設(shè)計(jì)采用數(shù)字傳感器，即需要直接把信息傳到核心部件MSP430F149單片機(jī)中，利用MSP430F149單片機(jī)自動(dòng)控制增氧機(jī)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)增氧機(jī)的智能控制。特別是當(dāng)氧氣濃度低于2mg/L時(shí)，魚類的攝食就幾乎停止了。幾十年來，我國漁業(yè)養(yǎng)殖不斷快速的發(fā)展，養(yǎng)殖面積和單位面積產(chǎn)量也不斷提高，淡水養(yǎng)殖越來越需要機(jī)械化的支持。漁業(yè)養(yǎng)殖中最重要的水質(zhì)指標(biāo)就是溶氧量，水中的溶氧量是魚類生存的重要條件，溶氧量的高低會(huì)影響魚類的正常生長：生長速度、攝食量、飼料的利用率等。第二種方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水中的溶氧量的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且這種遠(yuǎn)程的監(jiān)測(cè)和控制是一大優(yōu)點(diǎn)，可是控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度，因此這種方式的控制還需要研究和發(fā)展[7]。當(dāng)測(cè)得的值小于閾值最小值或大于閾值最大值的時(shí)候鑒別器發(fā)出信號(hào)，信號(hào)通過延時(shí)器分別控制增氧機(jī)的開啟和關(guān)閉，從而達(dá)到自動(dòng)控制魚塘中溶氧量的效果。以上說明了壓強(qiáng)、溫度、鹽度、有機(jī)物含量等因素是影響水溶氧量的主要因素。圖21 一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水溫與溶解氧的關(guān)系散點(diǎn)圖，此外，根據(jù)大量的研究，對(duì)大量數(shù)據(jù)分析得到壓強(qiáng)與溶氧度的關(guān)系，我們建立了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下氧氣溶解度和溫度的數(shù)據(jù)散點(diǎn)圖，如圖21所示，顯而易見可以得到如上分析的結(jié)果，水中的溶氧量在壓強(qiáng)不變的情況下，是隨著溫度的升高而降低的。該系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的具體功能是：（1） 間接測(cè)定溶氧量并顯示；（2） 當(dāng)出現(xiàn)溶氧量低于所設(shè)定的值時(shí)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警；（3） 智能化實(shí)現(xiàn)增氧泵啟、停；圖22 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 器件選擇 單片機(jī)選擇MSP430F149型單片機(jī)，最小系統(tǒng)一