【正文】 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。 影響因素分析水中有機(jī)物含量的不確定性太大，不能作為考察的因素。然而設(shè)計(jì)中如果考慮所有因素進(jìn)行溶氧量的測(cè)定，必然會(huì)過于繁瑣。（2） 生化因素：水中也是有一個(gè)復(fù)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(huì)出現(xiàn)更多的飼料產(chǎn)生的有機(jī)物和殘?jiān)?，這些都會(huì)使水體富營養(yǎng)化，降低水的溶氧量。溫度越高水中的溶氧量越低，溫度越低溶氧量越高；鹽度對(duì)溶氧量的影響亦是如此。 設(shè)計(jì)方案的選取考慮各個(gè)方案的可行性與其精準(zhǔn)程度，決定參考多因素集成測(cè)定自動(dòng)控制系統(tǒng)作為本設(shè)計(jì)方案。這種遠(yuǎn)程集自動(dòng)控制系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制，而且可以在控制室同時(shí)監(jiān)控多出的魚塘，可以適應(yīng)大規(guī)模的漁業(yè)養(yǎng)殖。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)。 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。以孫道宗為主設(shè)計(jì)的魚塘含氧自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)采用了溫度傳感器和溶氧傳感器。 多因素集成測(cè)定自動(dòng)控制系統(tǒng)越來越多的事例表明了單傳感器自動(dòng)控制系統(tǒng)的局限性，水體溫度或溶氧量單一參數(shù)并不夠真實(shí)反應(yīng)魚類在水中的生存環(huán)境。不同的是此信號(hào)不是進(jìn)入數(shù)模轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)，而是送入溶氧鑒別器，把這個(gè)值和人為設(shè)定的閾值進(jìn)行比較。本設(shè)計(jì)的工作原理為：傳感器對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，并由放大器轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，然后經(jīng)過二級(jí)放大器對(duì)電壓的放大后進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，最后將數(shù)據(jù)傳輸至單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)所設(shè)計(jì)增氧機(jī)的智能控制。該設(shè)計(jì)利用了兩個(gè)溫度傳感器分別采集的水中和空氣中的溫度信號(hào)，然后依據(jù)采集的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)增氧機(jī)的自動(dòng)開啟和關(guān)閉。黃海晏所設(shè)計(jì)的魚塘增氧機(jī)自動(dòng)開關(guān)裝置就是利用溫度傳感器對(duì)魚塘中的溫度參數(shù)的采集來代替溶氧量。 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。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。該控制系統(tǒng)能準(zhǔn)確顯示出水中的氧氣的含量，系統(tǒng)經(jīng)過處理和漁民設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，如果測(cè)得數(shù)據(jù)小于閾值的最小值就會(huì)開啟增氧機(jī)，如果測(cè)得值大于閾值的最大就會(huì)關(guān)閉增氧機(jī)。 課題研究主要內(nèi)容及設(shè)計(jì)方案 課題的內(nèi)容這兩種對(duì)增氧機(jī)的自動(dòng)控制方式各有所長和所短：第一種方式，不能夠做到對(duì)水中情況的實(shí)時(shí)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(jìn)去，效果并不好，而且根據(jù)設(shè)定好的時(shí)間工作有可能造成資源浪費(fèi)。這種技術(shù)主要采用了高壓氧氣、液氧或現(xiàn)場制備的富氧，通過改變氣源，提高了氣液的接觸面積，提高了增氧效率，能源的消耗也大大降低[6]。此類設(shè)計(jì)可以由傳感器來測(cè)量水體中的溶氧情況，并且利用一些智能芯片對(duì)測(cè)量值和設(shè)定值的對(duì)比，做到對(duì)增氧機(jī)的控制。一般情況下，氧氣在水中的溶解度會(huì)隨著氣壓降低而降低，因此在氣壓較低夜里和清晨往往是魚塘最需要增氧的時(shí)候，養(yǎng)魚者為了給魚塘增氧也需要在這個(gè)時(shí)候打開增氧機(jī)，從而耽誤了寶貴的休息時(shí)間。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。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。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)這類魚兒在水中溶氧量達(dá)到4～5mg/L以上的時(shí)候最適宜。很多魚塘的魚兒非正常死亡都和水中過低的含氧量有關(guān)。本設(shè)計(jì)旨在研制一種魚塘自動(dòng)增氧控制器，該儀器能使魚塘中的溶氧量被精確的測(cè)量出來，當(dāng)所測(cè)得溶氧量小于人工設(shè)定的值，增氧機(jī)會(huì)被自動(dòng)開啟；當(dāng)所測(cè)得溶氧量大于人工設(shè)定值，增氧機(jī)會(huì)被關(guān)閉，保持水中溶氧量是魚類生長最適宜條件[4]。另外氧氣在純水的溶解度不是很高，更何況是如此復(fù)雜的魚塘生態(tài)系統(tǒng)中，各種生物都需要氧氣，為了能夠給魚類生長提供最適宜的條件，水中氧氣的含量就得得到充分保證。在解決飼料的同時(shí)，還要解決一系列有關(guān)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。我國上個(gè)世紀(jì)的漁業(yè)養(yǎng)殖技術(shù)，受到設(shè)備、經(jīng)驗(yàn)等其他客觀條件的影響，雖然有大面積的養(yǎng)殖，但是養(yǎng)殖的效率不是很高，經(jīng)濟(jì)效益得不到最大限度的提升，要想提升效益就必須發(fā)展其對(duì)應(yīng)的養(yǎng)魚設(shè)備。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。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。智能增氧控制器的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目錄摘 要 IAbstract II1 緒論 1 本設(shè)計(jì)目的和意義 1 課題研究現(xiàn)狀 2 課題研究主要內(nèi)容及設(shè)計(jì)方案 32 智能增氧控制器的設(shè)計(jì)方案 4 4 設(shè)計(jì)方案的選取 5 方案實(shí)施的原理依據(jù) 5 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能描述 7 器件選擇 83 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 11 總體結(jié)構(gòu) 11 I2C應(yīng)用介紹 11 系統(tǒng)各模塊電路設(shè)計(jì) 12 本章總結(jié) 224 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 23 軟件的總體設(shè)計(jì) 23 各部分的軟件設(shè)計(jì) 24 本章小結(jié) 295 結(jié)論 30參考文獻(xiàn) 31致謝 33附錄 34I1 緒論 本設(shè)計(jì)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。全國遍布大大小小的各種江河、湖泊、水庫、塘池，并且我國地處溫帶和亞熱帶，有著溫暖的氣候，充足的降雨，優(yōu)質(zhì)的土壤，適合在我國生長的魚類資源又十分豐富，為我國淡水養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，提供了一個(gè)很好的客觀條件[1]。我國的淡水養(yǎng)魚機(jī)械，是60年代中期開始興起的一門新的科學(xué)技術(shù)，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(yīng)的設(shè)備[2]。機(jī)械養(yǎng)殖在淡水養(yǎng)殖中的運(yùn)用，迫使養(yǎng)魚技術(shù)必須有新的發(fā)展，養(yǎng)魚技術(shù)的發(fā)展，又給養(yǎng)殖設(shè)備提出了更難的問題。例如，在一定的魚塘內(nèi)，要提高單位面積產(chǎn)量，就要讓池內(nèi)的魚苗投放尾數(shù)增多，當(dāng)魚苗增加，會(huì)引起另一個(gè)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(bǔ)充[3]。于是飼料采集及加工機(jī)械、飼料投放機(jī)械等就成了需要解決的課題。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。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。我國目前主要養(yǎng)殖的魚類有：鰱魚、草魚、青魚、鯽魚、鯉魚等。如果水中氧氣的濃度過低，此類魚兒的生長會(huì)受到很大的影響。更嚴(yán)重的是當(dāng)氧氣濃度低于1mg/L時(shí)，魚類就會(huì)浮頭（水中由于某些原因?qū)е铝搜鯕夂孔兊?，魚兒因?yàn)樗腥毖鹾粑諝庵械难鯕舛≡谒妫?。以前?duì)魚塘進(jìn)行增氧的設(shè)備最常見的就是普通的增氧機(jī)，那個(gè)時(shí)候的增氧機(jī)一般都是由漁民自己控制開啟和關(guān)閉，根據(jù)天氣狀況和對(duì)魚兒活動(dòng)狀況去判斷是否開啟關(guān)閉增氧機(jī)，這種方法肯定存在很多不準(zhǔn)確的情況，造成不必要的損失。為了減輕漁民們的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，增加養(yǎng)殖的效益，這就要求必須提高增氧機(jī)的工作性能，因此更加智能化的增氧機(jī)控制器的設(shè)計(jì)跟著人們的需求而被設(shè)計(jì)出來。 課題研究現(xiàn)狀國外增氧方法主要是富（純）氧增氧技術(shù)，他們對(duì)水庫、湖、河、魚塘等水域增氧，這種富（純）氧增氧技術(shù)對(duì)水體增氧有非常好的效果。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)，