基于射頻RF技術(shù)的魚(yú)塘溶解氧無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)的研究
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1．1 從站的硬件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)使用瑞士Hamilton公司的溶解氧電極檢測(cè)魚(yú)塘中水的含氧量，它廣泛應(yīng)用于水、廢水、游泳池和魚(yú)塘，該電極有一個(gè)內(nèi)置的22 kΩ的溫度補(bǔ)償電阻，極化和反應(yīng)時(shí)間極短，可以精確地檢測(cè)到水中的含氧量。傳感器輸出的溶解氧和溫度送人德國(guó)PISCO變送器，變送器可以輸出4～20 mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。把這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)接入一定的電阻和電容后，轉(zhuǎn)化為0～5 V電壓信號(hào)，這樣就可以送入單片機(jī)進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換了。
ATmega128 AVR單片機(jī)是由美國(guó)ATMEL公司研制開(kāi)發(fā)的，具有增強(qiáng)型Flash的RISC精簡(jiǎn)指令集高速8位單片機(jī)。AVR單片機(jī)可以廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、工業(yè)實(shí)時(shí)控制、儀器儀表、通信設(shè)備、家用電器等各個(gè)領(lǐng)域。AVR單片機(jī)廢除了機(jī)器周期，拋棄復(fù)雜指令計(jì)算機(jī)(CISC)追求指令完備的做法；采用精簡(jiǎn)指令集，以字作為指令長(zhǎng)度單位，將內(nèi)容豐富的操作數(shù)與操作碼安排在一字之中(指令集中占大多數(shù)的單周期指令都是如此)，取指令周期短，又可預(yù)取指令，實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)，故可高速執(zhí)行。在從站中的AVR單片機(jī)接收標(biāo)準(zhǔn)的0～5 V信號(hào)，利用片內(nèi)的12位A／D轉(zhuǎn)換器做A／D轉(zhuǎn)換，并把轉(zhuǎn)換的結(jié)果與設(shè)定值進(jìn)行比較，啟停增氧機(jī)；通過(guò)射頻模塊把檢測(cè)到的信號(hào)傳給主站。
射頻傳輸使用STR-30。它具有微功率發(fā)射，最大發(fā)射功率10 mW；載頻頻率433～915 MHz；高抗干擾能力和低誤碼率；在視距情況下，天線高度>2 m，可靠傳輸距離可達(dá)300～4 000 m(BER=1 200 b／s)；透明的數(shù)據(jù)傳輸；多信道；雙串口，3種接口方式；智能數(shù)據(jù)控制，用戶無(wú)需編制多余的程序等特點(diǎn)。RF射頻模塊與單片機(jī)連接，進(jìn)入單片機(jī)的采集的數(shù)據(jù)通過(guò)RF射頻模塊就可以實(shí)現(xiàn)主、從機(jī)多點(diǎn)雙向數(shù)據(jù)傳輸了。從站的主體電路圖如圖3所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/157755.htm
1．2 主站的硬件設(shè)計(jì)
主站的STR－30射頻模塊循環(huán)接受從站發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，把各個(gè)從站的溶解氧循環(huán)顯示在主站的前面板上。前面板由4×4的按鍵和液晶屏組成。由于季節(jié)的不同，魚(yú)塘中溶解氧含量的設(shè)定值也有所變化，用戶可以在前面板上修改設(shè)定值，而無(wú)需修改程序，大大地方便了用戶的使用。當(dāng)魚(yú)塘中的溶解氧超出沒(méi)定值時(shí)，為了及時(shí)地反映系統(tǒng)的狀況，本系統(tǒng)使用ME40+的GSM模塊。ME40+是一款TTL／CMOS電平的嵌入式Modem，可直接與用戶的單片機(jī)連接，作為一個(gè)無(wú)線通訊應(yīng)用單元，此產(chǎn)品是在核心模塊的基礎(chǔ)上，增加了供電、SIM／UIM卡、物理電平轉(zhuǎn)換、語(yǔ)音電路、接口等電路；并且外形緊湊、尺寸小，方便集成到各種應(yīng)用。在GSM模塊的插槽內(nèi)插入手機(jī)SIM卡，在前面板上設(shè)定用戶的手機(jī)號(hào)，用單片機(jī)來(lái)控制GSM模塊，那么GSM模塊就可以像手機(jī)一樣進(jìn)行收發(fā)短信息。這樣，在溶解氧超過(guò)限值，發(fā)出報(bào)警信號(hào)后主站就可以通過(guò)GSM模塊向業(yè)主發(fā)出短信息，以便通知業(yè)主。最后，主站把從站傳遞來(lái)的溶解氧信號(hào)通過(guò)RS232以數(shù)據(jù)幀的方式發(fā)送給PC，PC實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。電平轉(zhuǎn)換部分由MAX232芯片完成。
1．3 增氧機(jī)的控制技術(shù)
本系統(tǒng)通過(guò)對(duì)水體溶解氧含量的實(shí)時(shí)檢測(cè)，將當(dāng)前溶氧量與設(shè)定參數(shù)進(jìn)行比較，再經(jīng)過(guò)AVR單片機(jī)的處理，通過(guò)單片機(jī)發(fā)出控制信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)器后控制光電耦合器的工作狀態(tài)。當(dāng)光電耦合器工作后，使得繼電器的常開(kāi)觸電閉合，進(jìn)而控制增氧機(jī)工作。使用光電耦合器有效地降低了外部干擾對(duì)系統(tǒng)的影響，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這樣就可以實(shí)時(shí)控制增氧機(jī)的工作，使增氧機(jī)有目的、有效率地運(yùn)行，減少了噪聲污染，降低了能源消耗。
評(píng)論