工厂化养殖自动控制系统的设计

毕业论文（设计）工厂化养殖自动控制系统的设计学生姓名：指导老师：程绍洪副教授专业名称：电子信息工程所在学院：信息工程学院2012年06月大连海洋大学本科毕业论文（设计）目录目录摘要IAbstractII第一章前言......................................................................11.1研究的目的和意义............................................................11.2国内外研究现状..............................................................11.3研究内容和方法..............................................................1第二章开放式工厂化养殖系统.......................................................32.1概述32.2充气增氧系统................................................................42.3电子技术在水产养殖领域的应用...............................................5第三章系统的硬件设计............................................................73.1CPU与存储器RAM硬件接口电路设计............................................73.2传感器的选择................................................................83.3单片机型号的选择...........................................................113.4模数转换芯片的选择.........................................................133.5电源模块...................................................................153.6显示部分设计...............................................................173.7晶振电路..................................................................183.8复位电路...................................................................193.9输出控制电路设计...........................................................19第四章系统的软件设计............................................................214.1主程序和中断服务程序模块...................................................214.2单片机系统内部资源分配.....................................................224.3数据采集模块...............................................................224.4数据处理模块...............................................................244.5显示模块...................................................................264.6实时控制模型...............................................................31第五章基于ZigBee网络的网箱养鱼系统.............................................335.1系统概述...................................................................335.2ZigBee无线传感器网络简介..................................................335.3无线网箱温度自动检测系统的构成............................................345.4无线网箱温度自动检测系统的设计............................................345.5无线网箱温度自动检测系统的设计意义.........................................35大连海洋大学毕业论文（设计）目录第六章结论与建议...............................................................36致谢37参考文献......................................................................38大连海洋大学本科毕业论文（设计）摘要I摘要随着工厂化水产养殖在国内的不断发展，水产养殖环境因子的监控作为现代化水产养殖的重要因素正受到越来越多的关注。本文针对我国水产养殖急需应用自动控制技术的现状，研制了一套适合我国国情的水产养殖环境因子监控系统，它能在线检测温度、溶解氧浓度、酸碱度三个主要环境参数，并能在室内养殖环境实现对水温的控制，在室外网箱养殖环境实现对水温的检测。在室内养殖环境，本系统采取了上下位机的结构；在室外网箱养殖环境，基于水产养殖的现状，结合ZigBee无线网络通信技术和RS485有线网络通信技术的优势，设计了一种新的多水体因子远程测控系统。本系统具有低成本、低功耗、低复杂度和长寿命的特点。整套系统实现了水产养殖环境参数的自动采集和数据的实时传输及处理，它实时性好、自动化程度高、电路简单，在工厂化水产养殖应用中具有一定的实际意义。关键词：水产养殖，环境因子，ZigBee，RS485大连海洋大学本科毕业论文（设计）AbstractIIAbstractAlongwiththedevelopmentofaquacultureindomesticdevelopment,acquacultureenvironmentmonitoringasamodernaquacultureimportantfactorsarepaidmoreandmoreattention.Thisarticleinviewofourcountryaquacultureinurgentneedoftheapplicationofautomaticcontroltechnology,developasetofsuitableforthenationalconditionsofourcountryaquacultureenvironmentfactorscontrolsystem,itcanon-linedetectingtemperature,dissolvedoxygenconcentration,pHthreemainenvironmentparameter,andintheindoorenvironmenttoachievecontroloftemperature,theoutdoorcagecultureenvironmentrealizationtothewatertemperaturedetection.Inindoorenvironment,thissystemadoptedonmaster-slavestructure:theoutdoorcagecultureenvironment,basedonthecurrentsituationofaquaculture,combinedwithZigbeewirelessnetworkcommunicationtechnologyandRS485cablenetworkcommunicationstechnologyadvantages,designeanewmultiplewaterfactorremotemeasurementandcontrolsystem.Thissystemhastheadvantagesoflowcost,lowpowerconsuption,lowcomplexityandlonglifecharacteristics.Thewholesystemrealizesaquacultureenvironmentparametersautomaticacquisitionandreal-timedatatransmissionandprocessing,itsgoodreal-time,highdegreeofautomatic,simplecircuit,inindustrializedaquacultureapplicationhascertainpracticalsignificance.Keywords:aquaculture,environmentalfactor,Zigbee,RS485大连海洋大学毕业论文（设计）第一章前言1第一章前言1.1研究的目的和意义在养殖水体有限的情况下，走渔业可持续发展道路，就要求在养殖模式上寻求发展，增加养殖密度，提高单位面积鱼产量，减少养殖对环境的污染。研究本系统的主要目的是为鱼类的生长营造有利的水体环境，从而以高密度、低污染、资源节约的养殖方式获得较高的产量。本系统可以实现大规模水产养殖中的信息化、自动化，对提高养殖产量和质量、降低生产成本、减轻劳动强度具有很高的实际应用价值。1.2国内外研究现状目前已进行工厂化养殖试验的国家有中国、美国、日本、德国、丹麦、挪威等。从历史上看，世界工厂化养殖技术的开发较早，但由于工厂化养殖本身的局限性，其发展速度较慢。20世纪60～70年代，不少国家由于过滤系统的技术和设备不够完善，使得当时一度繁荣的闭路式工厂化养殖多因水质控制不理想半途而废。近年来工厂化养殖技术的发展较快，如丹麦的霍姆伯式生物转筒养殖系统、英国汉德斯顿电站的溫流水养殖系统、德国的生物包过滤系统、日本的溫流水养殖系统等，为工厂化养殖的发展提供了宝贵的经验。我国的工厂化养殖起步较晚，规模小，设施落后，技术装备水平和自动控制水平较低，属于比较初级的室内高密度养殖，只是增加了充气和流水，可以说还处在工厂化养殖的初级阶段。80年代初我国渔业生产方式由捕捞型转向养殖型，由粗放粗养转为高密度精养，因而开始开展适合水产养殖对象生存与繁殖的水质状况研究。取得了主要水产养殖动物如草鱼、青鱼、团头鲂、鲤鱼、罗非鱼、鳗鲡和对虾等不同生长阶段的主要水质参数。1.3研究内容和方法从前面的叙述中可以看出，利用自动调控方法进行规模化水产养殖生产，是获得优质、价廉养殖的必备方法，掌握了水生物养殖的自动控制技术，将使养殖生产的实用化、规模化、自动化和商业化成为可能。在室内养殖环境，本课题的主要任务是研制一套单片机系统，并使这套单片机系统能与上位机PC机实现通讯。下位机单片机本身可单独作为测控仪器使用，上位机可实现对水产养殖生产的科学管理。整套系统能够完成养殖环境因子的自动测量和控制。本系统还采用无线传感