基于射頻RF技術的魚塘溶解氧無線監(jiān)控系統(tǒng)的研究
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1．1 從站的硬件設計
本系統(tǒng)使用瑞士Hamilton公司的溶解氧電極檢測魚塘中水的含氧量，它廣泛應用于水、廢水、游泳池和魚塘，該電極有一個內(nèi)置的22 kΩ的溫度補償電阻，極化和反應時間極短，可以精確地檢測到水中的含氧量。傳感器輸出的溶解氧和溫度送人德國PISCO變送器，變送器可以輸出4～20 mA的標準信號。把這個標準信號接入一定的電阻和電容后，轉化為0～5 V電壓信號，這樣就可以送入單片機進行A／D轉換了。
ATmega128 AVR單片機是由美國ATMEL公司研制開發(fā)的，具有增強型Flash的RISC精簡指令集高速8位單片機。AVR單片機可以廣泛應用于計算機外部設備、工業(yè)實時控制、儀器儀表、通信設備、家用電器等各個領域。AVR單片機廢除了機器周期，拋棄復雜指令計算機(CISC)追求指令完備的做法；采用精簡指令集，以字作為指令長度單位，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，又可預取指令，實現(xiàn)流水作業(yè)，故可高速執(zhí)行。在從站中的AVR單片機接收標準的0～5 V信號，利用片內(nèi)的12位A／D轉換器做A／D轉換，并把轉換的結果與設定值進行比較，啟停增氧機；通過射頻模塊把檢測到的信號傳給主站。
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，用戶無需編制多余的程序等特點。RF射頻模塊與單片機連接，進入單片機的采集的數(shù)據(jù)通過RF射頻模塊就可以實現(xiàn)主、從機多點雙向數(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://m.ptau.cn/article/157755.htm
1．2 主站的硬件設計
主站的STR－30射頻模塊循環(huán)接受從站發(fā)送來的數(shù)據(jù)，把各個從站的溶解氧循環(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，魚塘中溶解氧含量的設定值也有所變化，用戶可以在前面板上修改設定值，而無需修改程序，大大地方便了用戶的使用。當魚塘中的溶解氧超出沒定值時，為了及時地反映系統(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連接，作為一個無線通訊應用單元，此產(chǎn)品是在核心模塊的基礎上，增加了供電、SIM／UIM卡、物理電平轉換、語音電路、接口等電路；并且外形緊湊、尺寸小，方便集成到各種應用。在GSM模塊的插槽內(nèi)插入手機SIM卡，在前面板上設定用戶的手機號，用單片機來控制GSM模塊，那么GSM模塊就可以像手機一樣進行收發(fā)短信息。這樣，在溶解氧超過限值，發(fā)出報警信號后主站就可以通過GSM模塊向業(yè)主發(fā)出短信息，以便通知業(yè)主。最后，主站把從站傳遞來的溶解氧信號通過RS232以數(shù)據(jù)幀的方式發(fā)送給PC，PC實時采集數(shù)據(jù)進行監(jiān)控。電平轉換部分由MAX232芯片完成。
1．3 增氧機的控制技術
本系統(tǒng)通過對水體溶解氧含量的實時檢測，將當前溶氧量與設定參數(shù)進行比較，再經(jīng)過AVR單片機的處理，通過單片機發(fā)出控制信號經(jīng)驅動器后控制光電耦合器的工作狀態(tài)。當光電耦合器工作后，使得繼電器的常開觸電閉合，進而控制增氧機工作。使用光電耦合器有效地降低了外部干擾對系統(tǒng)的影響，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這樣就可以實時控制增氧機的工作，使增氧機有目的、有效率地運行，減少了噪聲污染，降低了能源消耗。
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