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水产养殖论文 水产养殖中环境参数检测系统的设计

2018-12-21 14:50:12来源:组稿人论文网作者:婷婷

  摘要:本系统以STC12C5A60S2单片机为核心,利用温度传感器、pH传感器对水产养殖中重要环境因子温度、pH进行了检测。实验结果表明,该系统不仅能准确测量相关环境参数,而且当水中温度超过所设定的阈值时,系统能自动启动声光报警装置。该系统的设计方案简单实用,性价比很高,对水产养殖业有一定的指导作用。

  关键词:单片机;PH;温度传感器;水产养殖

  1 绪论

  在当今世界,我国是世界上人口最多的国家,也是最早发展水产养殖的国家,对世界渔业的发展具有不可估量的影响。水产养殖的数量及面积正在不断增加,渔民安全用药的意识过于淡薄。水质监测是保证健康养殖的关键环节,通过pH、水温检测,实时调整水中的PH值以及水温,为生产品提供最佳的生产环境。目前大多数的水产养殖业基本上仍用人工采样、化学分析的监测方式,自身尚有一些有待解决的问题。

  (1)一味追求产量,不环保。

  (2)传感器测量装置落后,测量仪器不先进,寿命使用时间短。

  (3)检测设备不够自动化和先进化,与美国、日本、德国等国存在一定差距。

  (4)系统设备可靠性差。

  (5)需要专业人才队伍管理。

  环境对鱼类的生长影响很大,当鱼类在适宜的环境下生长,鱼类就会快速稳定的增长,反之,在恶劣的环境下生长,鱼类就不会快速稳定的增长,甚至难以存活。水温对鱼类的生长速度有着不可估量的作用,鱼类的活性、进食、排卵、生长和繁殖活动与水的温度均密不可分,掌握鱼类对水温的最佳生长温度对水产养殖业的发展具有非常重要的作用。水温对鱼类的生长繁殖具有如下几点影响。(1)水温直接影响各种鱼类的生长,各种鱼类对温度的适应程度是不同的。一般在适温范围内,随温度增加鱼类生长加快,繁殖力增强。这正是众多养殖场选择于温泉地域和利用工厂化余热养殖的主要原因。在我国北方地区,因水温过高而直接影响鱼类生长、发育的状况并不多见。但由于水温低造成池塘生物不利于鱼类生长的例子却屡见不鲜。(2)水温对水产养殖的溶氧量有着巨大的作用,从而导致水的温度与鱼类的活动密不可分。众所周知,水中的溶氧量与温度的关系较为密切,池塘的溶氧随水温的升高而降低,加之鱼类在高温下的耗氧增强及其他生物耗氧加快,会造成鱼类浮头死亡。在夏季高温季节特别明显,必须引起注意。池塘的水温还直接影响池塘中生物的组成,因为这些生物直接或间接作为鱼类的饵料,从而也与鱼类的活动密切相关。(3)水温影响鱼类生理发育。(4)水的温度直接与根瘤菌和其他海底生物的排卵强度相关,在最佳温度区间内,细菌和其他水生生物生长繁殖迅速,同时细菌的分解作用也大大加快,因而能提供更多无机物被浮游植物利用,加速饵料生物的繁殖,池塘物质循环的速率也随之提高。

  pH是影响鱼类生长的重要环境因子,鱼类的存活、发育、摄食、生长和繁殖活动与pH均密不可分,掌握鱼类对pH最佳酸碱度对水产养殖业的发展具有非常重要的作用。pH对鱼类的生长繁殖具有如下的影响。二氧化碳对水中酸碱度的值密切相关,pH值的下降意味着CO2量的增加,随着CO2的增加,酸性则越来越强。如果水产养殖环境中酸性变低,会导致鱼类血液中pH值的下降,从而使鱼类体内氧气不足,不利于鱼类的健康发育。细菌、大多数水藻类植物开始减少,鱼类的食物就越来越少。在水中呈酸性的环境下,鱼类比较萎缩,生殖活性降低,变得不爱运动了,摄食量较小,其生长受到抑制,在酸性极强的情况下会导致鱼类的死亡。反之,pH值过高,溶液呈现碱性,对鱼类的生长繁殖同样造成影响,不利于鱼类的生长。

  因此,研制出一个性价比高的pH、水温检测仪器变得尤为重要。为了使渔民的收益达到最大化,就要对水塘中的相关环境因子进行检测并分析,只有全面了解水产养殖业中水温、pH酸碱度等有关环境参数的情况,对其相关环境因子进行合理及时的调整。这样,鱼类能在最佳的环境中健康的生长,渔民的收入会增加,人们的生活更加富裕和美好。

  本系统通过单片机的控制,对水产养殖中pH、水温进行了检测。该系统运行结构合理,小巧方便简单,价格低廉,具有一定的水产监测能力。

  2 系统设计要求及设计方案

  2.1 系统的设计要求

  为了顺利实现基于单片机中水产养殖中相关环境因子的检测,本系统需满足如下的设计要求:

  (1)能精确测量水中的温度、溶液酸碱度。

  (2)能将(1)中所测量的结果在LCD1602液晶上显示。

  (3)能通过按键自由设置温度的报警值。

  (4)系统应有声光报警电路,当温度超过按键所设置的值时,系统能自动启动报警装置。

  (5)整个系统在工作过程中需具有稳定性。

  2.2 系统的总体方案设计

  本系统的设计原理是:利用单片机内的模数转换器,将模拟信号转换为电信号,便于传感器对数据的采集,并通过温度采集电路和pH采集电路对数据进行处理,将所测结果在液晶显示器上显示,系统的总体框图如图1所示。

  LCD1602液晶显示

  PH传感器

  温度传感器

  报警电路

  STC12C5A60S2

  传感器

  电源接口

  图1 系统的总体框图

  本系统以STC12C5A60S2型单片机为核心,由温度传感器、pH传感器、液晶显示器等构成。温度采集部分能实现各种温度信号的采集和控制,完成温度数据的转换和传输,pH采集部分能实现各种水中酸碱度信号的采集和控制,完成酸碱度数据的转换和传输,并能将所测结果在液晶显示器上显示,当测量值超过某个范围时能自由报警,目的是为了提醒工作人员的注意。

  本系统的具体工作过程如下:通过DS18B20温度传感器对水产养殖业中水温进行测量,将测量结果在LCD1602液晶显示屏上,通过按键设置温度的参数范围,当超过此温度范围时,自动启动蜂鸣器和发光二极管报警。通过pH计的探头对水产养殖业中水中酸碱度进行测量,将测量结果也在其液晶显示屏上。在该系统中,各测量结果彼此独立,互不影响,互不干扰,能同时测量和同时在液晶显示屏上显示。

  为了测量数据和记录结果的方便,所有测量都在水中模拟。由于溶解氧传感器太贵,从节约经费上考虑,这里对氧气模块不将说明。

  3 硬件电路设计

  本文硬件系统设计主要是对水产养殖中温度、pH进行检测,主要包括单片机最小系统的设计、温度采集电路的设计、pH采集电路的设计、显示电路的设计、按键电路的设计及报警电路的设计六大模块,可实现以下主要的功能:

  (1)外接电源后,通过温度传感器可测水的温度。

  (2)将PH计的探头放入水中测量水的酸碱度,如当放入ph值为6.86的水中,可测得相应的正确数据。

  (3)可将(1)(2)中所得的相应数据在LCD1602中实时显示。

  (4)可通过按键设置温度的报警值,当其温度超过此值时,有源蜂鸣器发出刺耳的高音,与此同时,所选用的发光二极管发出闪闪变换的光。

  3.1 单片机最小系统的设计

  目前,市场上的单片机型号各种各样,其数量惊人,性能上各具优点,单片机应从下面几个条件来考虑:(1)单片机的性能是否满足系统所必须的硬性指标。(2)单片机的性价比如何,价格是否便宜。(3)重点考虑操作人员熟悉的机型。(4)芯片的抗干扰性能等。(5)优先考虑集成的开发环境,支持C语言的编程。(6)技术的成熟度,其资料的丰富度。综上所述,本系统选用STC12C5A60S2型单片机。其单片机内部的A/D转换器属于逐次比较型模数转换器,此模数转换器由一个比较器以及一个数模转换器构成,从最高位位开始对每一输入电压与其数模转换器的输出逐次比较,使转换的数字量与其模拟量的值接近或相同。此逐次比较型模数转换器具有很多优点,比如转换精度高、速度奇快、功耗极低等优点,是一个非常不错的转换器。

  该单片机的最小系统由三大部分构成,将晶振电路连接在其单片机内的XTAL1管脚和XTAL2管脚上,并将复位电路连接在其9号管脚上,即构成此单片机的最小系统。在晶振电路中,可用30p电容使电路处于正常工作的状态。从尽量减少功耗和节约能源上的角度上出发,采用了内部时钟方式,选用12M的晶振频率,考虑大学期间学过晶振电路的工作原理,这里不将详细说明。 在复位电路中,为了使电路处于正常稳定的工作状态,需在指定地方接上电源和接地。选择合适的充电时间常数,让电路能正常的执行复位的功能。考虑大学期间学过复位电路的工作原理,这里也不将详细说明。在此系统中,将此液晶显示器与单片机的PO口相连,用来显示pH、温度信息,用P1.2来连接温度采集模块,对温度信号进行控制和处理,用P1.2来连接pH采集模块,对pH信号进行控制和处理,其P2.2、P2.1分别连上左按键和右按键,通过按键设定温度阈值,用导线将24号引脚与报警电路连接起来,当水中的温度超过此设定阈值时,有源蜂鸣器发出刺耳的高音,与此同时,所选用的发光二极管发出闪闪变换的光。单片机最小系统图如图2所示。

  图2 单片机最小系统图

  在单片机最小系统的设计中,该设计电路简单,功耗低,且成本较低,工作时稳定,有一定的参考价值。

  3.2 温度采集电路的设计

  本系统选用数字温度传感器DS18B20采集水温的信息,该传感器非常普遍实用,且价格成本较低。当工作时,只需与单片机的P1.2相连,就可完成数据的采集工作。

  在设计温度采集电路中,需要提供一个+5V的工作电压,并将GND引脚接地,同时连接单片机的P1.2,完成数据的传输,使其传感器能正常工作,精确实现温度的转换。温度采集电路的设计图如图3所示。

  图3 温度采集电路

  3.3 pH采集电路的设计

  本系统选用pH传感器E-201-C型复合电极探头,采集水中的酸碱度信息。它是上海奋寅电子有限公司研发的新一代ph工业传感器,其主要特点如下:电源电压为5V,测量范围为0-14,检测精度可达0.01,工作温度范围为5-60℃,显示方式为数显,探头型式为敏感球泡。

  该传感器非常普遍实用,且价格成本相对较低。当工作时,只需与单片机的I/O口相连,就可完成数据的采集工作。

  在设计采集电路中,需要提供一个+5V的工作电压,并将GND引脚接地,同时连接单片机的某I/O口,完成数据的传输,使其传感器能正常工作,精确实现酸碱度的转换。温度采集电路图如图4所示。

  图4 温度采集电路

  3.4 显示电路的设计

  在当今世界飞速发展的今天,各种显示模块发展尤为迅速,其中LCD液晶显示已广泛应用于人们的生活中。考虑功耗、成本、稳定性以及其它方面的性能,本系统选用LCD1602液晶显示模块电路。此液晶显示器成本低,价格低廉,经常被应用于初学者设计的电路之中。

  当对LCD进行写指令操作时,需将RS、RW管脚接地。此时,可以执行清屏、显示状态、功能设定等操作。当对LCD进行读状态操作时,需将RS、RW管脚接高电平。若RS管脚和RW管脚均为高电平,此时可以读取地址计数器的值。当对LCD进行写数据操作时,需将RS管脚接高电平,而RW管脚接低电平。它具有很多优点,如功耗低、直观、价格低廉、重量轻等优点。

  在设计显示电路中,此显示器的管脚2和管脚15需要提供一个+5V的工作电压,并将液晶显示器的1引脚、5引脚和15引脚接地,3引脚连接一个阻值为3K的电阻,再与其5引脚相连并接地,4引脚与单片机的P1.0相连。为了使显示器处于正常工作的状态,将使能端EN连接在单片机的P1.1上。7到14引脚同时连接在单片机对应的P口上,完成数据的传输,使其显示器能正常工作,精确实现测量结果的显示。其液晶显示器的电路图如图5所示。

  图5 LCD1602液晶显示电路

  3.5 按键电路的设计

  按键可通过计算机传达相应的输入指令、输入控制以及传送数据等功能。所谓矩阵式按键就是在行、列的点上交叉排列,此按键结构相对复杂,广泛应用于按键个数较多以及操作频率不太高的场合。而独立式按键不言而喻是各按键互不作用、各自工作的意思,此按键结构相对简单,可灵活使用。由于每一个按键占用一根输入线,如果按键比较多就会导致输入口的浪费以及成本的增加,所以此按键广泛应用于按键数量少且操作频率较高的场合。由于本系统电路设计实物只有两个按键,所以本系统选用独立式按键结构。

  在按键电路的设计中,将单片机内的P2.1和P2.2分别分别接K1、K2两个按键并接地,用来设置温度的报警值,以更好的检测水产养殖中环境因子,便于及时调整水中的温度,使鱼类的生长环境保持最佳。本系统按键电路图如图6所示。

  图6 按键电路

  3.6 报警电路的设计

  为了更好的知道并控制系统的某些值,常常需要设计报警电路,以及时提醒操作人员采取相关措施,去解决相关问题。

  在单片机的系统应用中,一般分为三种报警方式。第一种方式为灯光报警,通过有关灯的闪烁吸引人们特别是操作人员的注意,以达到报警的目的。此报警方式硬件设计和软件设计都很简单,所需成本很低。第二种方式为鸣笛报警,通过发出特定的声音以引起相关人员的重视,从而及时报警并在第一时间内处理问题。此报警方式硬件设计结构简单,软计程序代码编写也简单,所需成本同样较低。第三种方式为语音报警,此报警方式不仅能使相关人员迅速发现情况,而且还能语音播报出相关信息。此报警所需成本相对昂贵,并且结构比较复杂。综上所述,本系统选用灯光报警和鸣笛报警两种方式。

  本报警电路包含几个常规电阻、一个NPN型三极管、发光二极管和一个有源蜂鸣器。该设计的报警发声采用有源蜂鸣器,然后通过利用三极管的驱动特性,把三极管的基集与10K电阻串联接入到单片机的驱动I/O接口,三极管的发射极与有源蜂鸣器正极相连以及接一个330欧姆的电阻串联一个发光二极管并接地,集电极与+5V稳压直流电源正极相连,而蜂鸣器报警和LED灯光报警电路的设计主要是用在温度检测提示,当温度超过按键所设定的温度值时,有源蜂鸣器发出刺耳的高音,与此同时,所选用的发光二极管发出闪闪变换的光,没超出所设定值时则灯不闪及蜂鸣器处于静默状态,以达到设计要求的目的。此报警电路图如图7所示。

  图7 报警电路

  4 系统的软件设计

  本系统的软件设计主要由主程序和子程序的设计、相关功能模块的程序代码编程、软件与硬件结合的调试完善等构成,具体包括单片机的驱动、其内部的模数转换、温度、Ph值的检测、LCD数据的液晶显示、串口通信等模块。

  由于C语言程序具有高级语言和低级语言的两种特点,当被看做低级语言时,此程序能被计算机识别,能像汇编语言一样直接进行操作,运行速度较快。当被看作高级语言时,易于人脑识别,灵活性较大,语法检查不太严格,程序设计者的设计非常灵活,基本适合任何程序的编写。它的运算符、数据结构非常丰富,结构非常紧凑,编写非常灵活,可对有关程序进行注释,便于人们更好理解其程序。综上所述,C语言的发展是非常可观的。考虑C语言自身无可比拟的优势,本系统的软件设计采用C语言程序编写,它的主程序设计包括各种初始化、检测与显示、子函数的调用等。

  4.1 系统主程序的设计

  首先,开始执行系统的初始化操作命令,再分别对单片机内的模数转换器、液晶显示器进行初始化,再完成上述初始化后,通过模数转换,将pH信号的非电量转换为对应的电量,并通过其显示器显示pH的测量结果。同时,通过模数转换,将温度信号的非电量转换为对应的电量,并通过其显示屏显示水温的测量结果。如果温度超过按键所设定的范围,有源蜂鸣器发出刺耳的高音,与此同时,所选用的发光二极管发出闪闪变换的光,如果温度没超过报警值,则有源蜂鸣器不发出刺耳的高音,与此同时,所选用的发光二极管不发出闪闪变换的光,进入下一个判断框。当有源蜂鸣器和发光二极管报警后,判断是否需要调整报警温度,如果需要调整报警温度范围,则合理调整此温度,程序结束,如果不需要调整,则直接执行结束命令。系统主程序流程图如图8所示。

  图8 系统主程序的流程图

  4.2 显示模块的设计

  为了将测量过程中所测的结果在LCD1602液晶显示器上显示,需要进行显示模块程序的设计,此显示设计不仅能精确并实时显示样品水中的温度,而且还能精确显示各样品pH溶液中的酸碱度。在对其液晶显示初始化后,进入显示模式设置界面,可以显示诸如温度、时间等内容,这里显示温度和pH酸碱度信息,之后关显示,根据单片机的指令执行清屏。然后液晶显示器每读或写一个字符数据,地址指针自动加1,再执行开显示操作,这样温度和pH信息就能在液晶显示器上显示出来,最后返回上述操作。该系统显示模块的流程图如图9所示。

  显示初始化入口

  显示模式设置

  关显示

  清屏

  读或写一个字符后地址指针自动加1

  开显示

  返回

  图9 显示模块流程图

  4.3 DS18B20温度子程序的设计

  在本系统的设计中,DS18B20温度子程序的设计包括复位初始化、等待应答、温度转换、数据相关处理等过程。在连接温度子程序时,需要先进行复位初始化操作,等待检测脉冲的响应,然后延时一定时间范围,对数据进行一个字节接一个字节读取和写入,接着启动温度转换,再次初始化DS18B20进行复位,跳过ROM,并读取温度的有关值,显示其相关信息。其温度子程序流程图如图10所示。

  连接DS18B20

  复位

  延时

  温度转换

  复位

  读取温度

  温度运算

  返回

  图10 温度子程序流程图

  4.4 E-201-C pH子程序的设计

  在本系统的设计中,pH酸碱度子程序的设计包括复位初始化、等待应答、pH转换、数据相关处理等过程。在连接pH子程序时,需要先进行复位初始化操作,等待检测脉冲的响应,然后延时一定时间范围,对数据进行一个字节接一个字节读取和写入,接着启动酸碱度转换,再次初始化pH进行复位,跳过ROM,并读取pH的有关值,显示pH的相关信息。pH酸碱度子程序流程图如图11所示。

  连接E-201-C

  复位

  延时

  酸碱度转换

  复位

  读取PH值

  酸碱度运算

  返回

  图11 pH酸碱度子程序流程图

  4.5 按键模块的设计

  在该按键模块的设计中,整个过程通过CPU发出中断申请,由定时器0中断来完成。通过编写延时程序来避免按键按下时产生抖动的影响,而关中断可有效避免自身重复的中断。通过设定键实现对设置温度的加减,当按下左边按键时,对温度值进行加1操作,每按一下,所设定的温度值就升高1摄氏度,当按下右边按键时,对温度值进行减1操作,每按一下,所设定的温度值就降低1摄氏度。此按键模块流程图如图12所示。

  定时器0中断入口

  关定时器0中断

  设定键是否按下

  N

  Y

  设定键是否加

  Y N

  设定值减1

  设定值加1

  开定时器0中断

  中断返回

  图12 按键模块流程图

  5 测试与结果分析

  在完成实物的制作后,为验证各测量功能模块的准确性与精确性,如是否能检测到温度信息及数据能否在液晶显示器上显示以及显示结果的准确性,是否能检测到pH酸碱度信息及数据能否在液晶显示器上显示以及显示结果的准确性,所测相关数据的反应快慢情况等,因此,在寝室进行了有关的实验测量和记录,此次测量包括实物功能性测试、温度测量、pH测量。

  5.1 实物的功能性测试与分析

  在本系统设计中,实物主要由温度传感器、pH传感器、蜂鸣器、发光二极管、数字液晶显示器、移动电源以及各样品pH溶液和水组成。本次测试的实物图如图13所示。

  pH探头

  电源线

  移动电源

  按键

  pH采集模块

  LCD1602显示器

  温度传感器

  图13 实物图

  接上移动电源后,发觉各功能模块均能正常运行,pH信息能在液晶显示器上显示,温度信息也能在液晶显示器上显示。通过按键设定30摄氏度的温度报警值,经测试发现当感应温度超过30摄氏度时,有源蜂鸣器发出刺耳的高音,与此同时,所选用的发光二极管发出闪闪变换的光。当感应温度低于30摄氏度时,有源蜂鸣器停止发出刺耳的高音,与此同时,所选用的发光二极管停止发出闪闪变换的光,说明蜂鸣器和发光二极管均能正常工作。但是,在本次测试中,测量数据的变化比较缓慢,需要一定的时间来反应,说明自身的实物设计还有一些的不足,需要不断的改进。当然,本次测试结果表明基本完成了老师的要求,达到了预期的效果。

  5.2 温度测量与结果分析

  在进行温度测量之前,先用几个空瓶配置好冷热程度不同的样品水,准备好移动电源、笔纸和手机,以方便测量和即时拍照记录结果。在测量温度数据时,绝大多数测量均在瓶子所装的样品水中进行,为了检测测量结果的的准确性,对健康人的体温和瞬时室外天气温度进行了少许测量。实验的具体过程如下:先把电源线连接在移动电源上,用手启动移动电源,先对健康人体的体温进行几次测量,检验完毕后,将温度传感器依次放入事先配置好的不同样品水中,同时观察液晶显示器上的温度信息并利用笔纸记录实验结果,与此同时,打开手机相机拍照并保存相关图片。反复按照上述过程多次测量并记录温度数据,由于测量数据太多,仅以一个具有代表的典型实物测量图来说明,温度数据图如图14所示,手机天气温度图如图15所示,相关温度数据记录如表1所示。

  图14 温度数据实物图

  图15 手机天气温度图

  表1 温度数据记录表

  测量次数

  测量对象

  人体体温

  天气

  样品水1样品水2样品水3第一次测量36.8℃18.2℃25.1℃32.3℃55.7℃第二次测量36.9℃18.3℃25.2℃32.3℃55.8℃第三次测量36.9℃18.2℃25.1℃32.2℃55.7℃在实验测量过程中发现,系统的各个测量模块均能正常的运行,电路中未出现电路板脱焊及接触不良等现象。本实验测量次数较多,通过与样品标准信息比对发现,各测量数据与标准数据非常接近,证明了测量结果的准确性与精确性。左边的按键对设定温度值进行加1操作,每按下按键一次,设定温度值就增加1摄氏度,右边的按键对设定温度值进行减1操作,每按下按键一次,设定温度值就降低1摄氏度,当测量的温度数据超过设定的温度值时,就启动灯光报警,说明蜂鸣器和发光二极管均能正常工作。通过三次测量人体体温都接近37℃,在室外测得的天气也差不多是18℃,说明温度传感器和液晶显示器均良好,对比各样品水中的数据可知,该测量结果是非常准确的。在测量的过程中,由于系统整体的功耗很低,移动电源会自动不充电,导致设备不能正常工作,需要重新启动充电宝,这是需要改进的地方,可考虑用电脑供电。本实验测试结果表明,所设计的实物比较成功,所设计的系统对水产养殖业有一定的借鉴意义,有助于促进中国渔业的发展,提高渔民的生活水平。

  5.3 pH测量与结果分析

  在进行pH测量之前,先准备好事先配置好pH分别为4、6.86、9.18的样品溶液,准备好移动电源、笔纸和手机,以方便测量和即时拍照记录结果。在测量pH溶液时,所有测量均在瓶子所装的样品pH溶液中进行。实验的具体过程如下:先把电源线连接在移动电源上,用手启动移动电源,将pH电极依次放入事先配置好的三种样品瓶中,同时观察液晶显示器上的pH信息,并利用笔纸记录实验结果,与此同时,打开手机相机拍照并保存相关图片。反复按照上述过程多次测量并记录数据,由于测量数据太多,仅以一个具有代表的典型实物测量图来说明,pH数据图如图16所示,相关pH数据记录如表2所示。

  图16 pH数据图

  表2 pH数据记录表

  三次测量

  样品溶液pH溶液为4pH溶液为6.86pH溶液为9.18第一次测量3.96.99.2第二次测量3.96.99.2第三次测量3.96.99.2 实验结果表明,通过三次测量pH样品溶液的数据依次与样本标准值进行比较,测量数据结果均与pH样本标准值接近。如测量标准值为9.18的碱性溶液,三次测量结果均为9.2,证明了液晶显示器和pH计没有丝毫问题,也反映了测量仪器的精确性。对比各样品溶液中的数据可知,该测量结果是非常准确的。

  6 结论

  在本次系统的设计中,介绍了相关环境因子对鱼类的影响,以单片机为核心,以温度、pH为检测参数,设计了一种基于单片机水产养殖业中有关参数的检测系统,各功能模块均能正常工作,各测量数据都非常接近标准值,基本达到了预期的效果。该设计系统完成了以下几点功能:

  (1)外接电源后,通过温度传感器可测水的温度。

  (2)将PH计的探头放入水中能准确测量溶液的酸碱度,如当放入ph值为9.18的溶液中,可测得相应的正确数据。

  (3)可将(1)(2)中所得的相应数据在液晶显示器中实时显示。

  (4)可通过按键设置温度的报警值,当其温度超过此报警值时,启动蜂鸣器和发光二极管声光报警。

  由于时间、经费及个人能力的限制,本次设计还有一些的不足,需要自己更加的努力,也需要继续得到指导教师的宝贵指导,还有许多工作有待进一步的提高与完善。比如:

  (1)当测量正在变化的温度时,DS18B20温度传感器的感应需要一定的时间,反应不太迅速,在测量pH酸碱度时,探头自身多多少少还沾有上次测量的pH溶液。

  (2)该实物设计使用移动电源供电,在测量过程中,移动电源工作一会后会自动断电,需要重新启动移动电源。

  (3)氧气作为水产养殖业中另一个重要的环境参数,但是淘宝上一个最便宜的溶氧传感器也要上千,这使得测量水池中的溶氧量及有关功能模块无法实现。

  (4)在测水温时,由于条件限制,无法准确知道瞬时水温的标准值。

  (5)在所有测量过程中,由于仪器的精度问题和电路中的一些干扰,再加上天气的原因,使得测量结果存在一定的误差。

  (6)系统还可以扩展一些其他的功能,如可以新添测光照、浑浊度模块。

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