智能漁場(chǎng)系統設計

2003年5月控制工程May.2003第10卷增刊Control Engineering of ChinaVol. 10 ,So文章編號: 1671-7848 2003 )-0008-03智能漁場(chǎng)系統設計楊定鵬,張洋洋,季春霖(東北大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧沈陽(yáng)10004)要:提出了智能漁場(chǎng)系統的具體設計方案。該設計方案由主控制器和分布在現場(chǎng)的數據控制單元組成,它們均采用微控制器AT89C51做為微處理器。為提高系統性能,為其配備了漢字和語(yǔ)音輸出功能。主控制器和現場(chǎng)控制單元的通信協(xié)議設計簡(jiǎn)單、易于實(shí)現。同時(shí)為了保證數據傳輸的正確性而采用海明校驗,它能夠定位和自動(dòng)糾正一重錯具有很高的可靠性。該智能漁場(chǎng)系統在實(shí)驗室已調試成功。實(shí)驗結果表明本系統結構設計合理功能完善可靠性高。關(guān)鍵詞:微控制器;通信協(xié)議漢字顯示語(yǔ)音提示.中圖分類(lèi)號:TP 393文獻標識碼: A濃度、溫度)進(jìn)行適當調整。即當氧的濃度過(guò)低1引言時(shí)數據控制單元自動(dòng)開(kāi)啟給水泵，直到水中氧的如何實(shí)現水產(chǎn)養殖業(yè)的自動(dòng)化”最大限度.濃度正常時(shí)自動(dòng)關(guān)閉水泵;當溫度低于設定的標地獲得綜合經(jīng)濟效益，對水產(chǎn)養殖業(yè)發(fā)展有著(zhù)重.準溫度時(shí)數據控制單元自動(dòng)開(kāi)啟加熱器,直到溫要的現實(shí)意義。智能漁場(chǎng)系統正是對此而提出度達到設定上限時(shí)自動(dòng)關(guān)閉加熱器。而對需要人的。它由主控制器和現場(chǎng)單元組成。每個(gè)分布在為因素參與才能達到調整目的的數據(渾濁度、淤現場(chǎng)的數據控制單元都與多個(gè)傳感器相連對它泥厚度)則由數據控制單元發(fā)給主控制器。主控所在漁池的氧的濃度、溫度、渾濁度、淤泥厚度等制器在接收到信息幀后,首先確認現場(chǎng)單元的地進(jìn)行監控并對能夠進(jìn)行自動(dòng)控制的數據(氧的濃址然后發(fā)出相應的警告信息通知管理人員。其度、溫度)進(jìn)行適當調整。而對需要人為因素參與中一個(gè)信息幀包括一個(gè)起始符 若干個(gè)信息符(視才能達到調整目的的數據(渾濁度、淤泥厚度)則具體情況而定),一個(gè)終止符。由數據控制單元發(fā)給主控制器。主控制器在接收健盤(pán)軸囚到信息幀后,首先確認現場(chǎng)單元的地址然后發(fā)出通音畫(huà)H主控制司臺區縣輸田現場(chǎng)速信總線(xiàn)RS-485相應的警告信息通知管理人員。該系統的主控制T器和數據控制單元均采用微控制器AT89C51。同現場(chǎng)單元i}現場(chǎng)單元2現場(chǎng)單元時(shí)為了提高人機溝通能力，為系統配備了語(yǔ)音輸傳感泰組傳感暴組[ 傳感番組出和漢顯輸出功能。整個(gè)系統設計合理適用范圖1智能漁場(chǎng)系統電路原理框圖圍廣。系統采用漢顯芯片來(lái)顯示由現場(chǎng)單元采集的渾濁度、淤泥厚度信息。漢顯芯片選用內藏2智能漁場(chǎng)系統整體設計HD61830的液晶模塊MGLS-8032B。在內藏控制智能漁場(chǎng)系統原理框圖如圖1所示整個(gè)系器型的液晶顯示模塊上，已經(jīng)完成了控制器與液統由AT89C51微控制器,鍵 盤(pán)輸入電路漢字顯晶顯示控制驅動(dòng)器顯示緩沖區的接口工作,留的示電路,語(yǔ)音輸出電路驅動(dòng)電路等構成。僅僅是與微控制器的接口。因此只需了解具體工作過(guò)程如下:中國煤化工控制器接口的工作時(shí)分布在現場(chǎng)的數據控制單元首先對從現場(chǎng)采序HCNMHG器及其與HD61830的集的數據(漁池的氧的濃度、溫度、渾濁度、淤泥厚.接口做太多了解就可使用內藏HD61830的液晶.度進(jìn)行分析對能夠進(jìn)行自動(dòng)控制的數據(氧的顯示模塊。在確定所選芯片后要解決的問(wèn)題就收稿日期: 2002-09- 30作者簡(jiǎn)介:楊定鵬1973- )男云南龍陵人講師碩士研究生主要研究方向為嵌入式系統設計與應用。增刊楊定鵬等:智能漁場(chǎng)系統設計是如何在單片機中建立字庫。音內容。鑒于此，采用C語(yǔ)言建立小字庫。方法是:3通信協(xié)議在UCDOS下打開(kāi)標準字庫→取出所需漢字字模->生成專(zhuān)用小字庫文件。由于單片機不能識別C在數據傳輸過(guò)程中,每組數據都包含有特殊語(yǔ)言建立的專(zhuān)用小字庫文件,因此需要把C語(yǔ)言的意義這就是通信協(xié)議。主控制器與現場(chǎng)單元建立的專(zhuān)用小字庫轉換成單片機能識別的存儲模的數據正確傳輸正是因為有了通信協(xié)議才得以保式。單片機能識別的存儲模式如圖2所示。證。因此通信協(xié)議在整個(gè)系統設計過(guò)程中起著(zhù)[ FCB $40至關(guān)重要的作用。下 面就對其進(jìn)行詳細介紹。[FCB$FC|一個(gè)信息幀包括一個(gè)起始符(40H)現場(chǎng)單元地址、渾濁度信息、淤泥厚度信息和一個(gè)終止符FCB $E[ FCB $TC(36H)協(xié)議是以通信數據的正確性為前提的。圖2單片 機能識別的存儲模式目前在單片機串行通訊中校驗的方式大多采用在DOS環(huán)境下把利用C語(yǔ)言建立的單片機了奇偶校驗和的方法，這種方法只能判斷錯誤的小字庫文件fzk與單片機程序合在一起通過(guò)單發(fā)生然后要求重新發(fā)送,它不能指出錯誤所在,片機開(kāi)發(fā)器寫(xiě)入EPROM?？梢钥闯雒總€(gè)漢字字更不能糾正錯誤,- -旦在通訊中發(fā)生錯誤信息極模都由程序自動(dòng)寫(xiě)入EPROM ,既節省時(shí)間,又避易使通訊系統處于死機狀態(tài)這就極大地阻礙了免了字模人工輸入時(shí)可能產(chǎn)生的錯誤。在多漢字單片機串行通訊的廣泛應用。的單片機應用系統中此方法更能體現它的實(shí)際本通信系統物理層采用海明校驗,它不僅可以同時(shí)測出-組信息中的兩重錯,而且能夠定位意義。語(yǔ)音芯片選用SR9G26。SR9G26 是20s單片和自動(dòng)糾正一重錯具有很高的可靠性。海明校永久記憶型語(yǔ)音錄放集成電路。它是- - -種不需要驗的原理就是在一組代碼中加入一定位 數的校驗外接存儲器、能反復錄放、不怕掉電的語(yǔ)音電路。位使每一位信息都參加幾組不同碼元的奇偶校SR9G26有兩種互不兼容的錄放形式:-種稱(chēng)為地驗。如果有一位信息出錯就會(huì )引起有關(guān)的幾組址形式，另一種稱(chēng)為結構形式。為了更好地實(shí)現奇偶校驗結果都出錯,這樣就可以根據這幾組校單片機控制采取了地址形式。地址式錄放的運錯來(lái)確定出錯誤的位置及出錯性質(zhì)，從而自動(dòng)進(jìn)行步驟為錄音時(shí)按住錄音鍵REC不放L指示行糾正。因此采用海明校驗實(shí)際上就是對信息幀燈亮表示SR9C26進(jìn)入了錄音狀態(tài)這時(shí)從話(huà)筒的再編碼。下面以4 位二進(jìn)制碼為例，為了實(shí)現輸入的聲音就開(kāi)始錄制到SR9G26內部的EEP-海明校驗增加3位奇偶校驗位by ,b2 ,b3于是構成新的7位代碼其中3位海明奇偶校驗位的排ROM中了當松開(kāi)錄音鍵L會(huì )熄滅表示錄音結列位置是有-定規則的見(jiàn)表1。束。錄音時(shí)間t/s與存儲單元的關(guān)系是:表14 位信息海明碼t =(A7*27+A6*20+As*2+ A4*2*+碼位A3*23 + A2*2+ A1*2'+ Ao*20 )* 0.125內容根據設計需要,將SR9C26的內部EEPROM校驗位分成14段分別是0””9"10段語(yǔ)音信息和4個(gè)信息位a1a2 a3 a4中文語(yǔ)音提示信息。其中6個(gè)中文語(yǔ)音提示信息海明碼2a4_為號機”"渾濁度"淤泥厚度"需要調整"。在表1中海明校驗位所處的位置歸納起來(lái)因為SR9G26的錄放時(shí)間為20s因此將0””9"中國煤化工b,置于2°= 1處,b2置10段語(yǔ)音信息的錄放時(shí)間設計為每段1s。4個(gè)中| YHCNMH G處這樣需傳輸的數文語(yǔ)音提示信息每段約2.5s。在語(yǔ)音錄制過(guò)程碼就變成表1所示的海明碼由于采用了3位奇偶中應用單片機控制SR9G26的錄音控制端,從而校驗位所以這些編碼要編組進(jìn)行奇偶校驗。實(shí)現精確的語(yǔ)音輸入。放音時(shí),只需使PLAYE為如果采用奇偶校驗則編碼方法見(jiàn)表2 ,其中負脈沖并輸入相應起始地址就能放相應段的語(yǔ)b| ,b2 ,b3 的取值根據各組中1” 的個(gè)數而定。例10.控制工程第10卷如:A組中a1 ,a2 ,as的1" 的個(gè)數是偶數時(shí),b1取結果就可以自動(dòng)判斷7位海明碼中任-錯碼位。1”否則取0”。也就是說(shuō)海明奇偶校驗位by ,例如校驗結果為CBA=011,即C組中無(wú)錯碼,b2 ,b3 必須保證各組中1" 的個(gè)數均為奇數。B ,A兩組中有錯則說(shuō)明是a1碼錯了而a1碼恰表2奇偶校驗 編組方法好位于海明碼的第三位,與CAB的結果011”相海明碼位吻合;又如CAB=010即CA兩組中沒(méi)有錯碼34567只有B組有錯碼則說(shuō)明是b2碼錯了而b2碼在奇偶校驗組海明碼中的位置與校驗結果一致這樣就可以實(shí)A1a2-Ba1aa4現錯誤的自動(dòng)定位并予以糾正。只有當校驗結果b3__a2_a3_a4.CAB=000時(shí)才表示傳輸沒(méi)有錯誤。在正確無(wú)誤的通訊傳送情況下A ,B ,C3次4結語(yǔ)校驗的結果顯然都應該是奇性的。如果3次校驗中有-次或幾次出現偶性則說(shuō)明傳送中有錯碼,在實(shí)驗室條件下,成功地完成了智能漁場(chǎng)的現在以-位錯碼的情況進(jìn)行討論,因為兩個(gè)以上最小系統。它由8個(gè)現場(chǎng)單元和1個(gè)主控制器組碼位同時(shí)出錯的概率是極低的。成?，F場(chǎng)實(shí)驗結果表明:該系統硬件電路設計合假設A ,B兩組校驗結果為偶性,C組校驗結.理軟件穩定、可靠?，F場(chǎng)單元可以將渾濁度、淤果為奇性，也就是說(shuō),A ,B 兩組中有錯碼而C組泥厚度信息準確無(wú)誤地傳到主控制器。本系統所中沒(méi)有錯碼那么由表2可判定必然是a1碼位錯設計的協(xié)議簡(jiǎn)單,因為采用海明校驗,糾錯能力了,因為只有a是C組中沒(méi)有而A ,B 兩組中共有強。該系統對實(shí)現水產(chǎn)養殖業(yè)的自動(dòng)化"有重要的。意義。再假設C組校驗結果是偶性的,A ,B 兩組校.參考文獻:驗結果為奇性,由表2就可以知道必定是b3碼錯了,因為只有b3碼才是C組所獨有的信息沒(méi)有[1]王小平梁立新等.單片機應用中快速建立小字庫的方法J]單片機與嵌入式系統應用,2001 ( 7錯,僅是校驗位b3在傳送過(guò)程中出了錯。~ 12)354.通過(guò)3組奇性校驗只考慮一位出錯情況，可[2]徐愛(ài)鈞彭秀華.單片機高級C51應用程序設計以惟-地判定是哪個(gè)碼發(fā)生了錯碼,如果校驗的[M].北京電子工業(yè)出版社,1997.結果為奇性(沒(méi)有錯碼)用0” 表示校驗的結果.[3]任致程.音錄放和識別集成電路應用與制作實(shí)例[M]北京人民郵電出版社, 199.為偶性(有錯碼)用1”表示那么用3次校驗的Design of Intelligent Fishery SystemYANG Ding-peng , ZHANG Yang-yang , JI Chun-lin( Institute of Information Science & Engineering , Northeasterm University , Shenyang 10004 , China )Abstract : The design of an itelligent fishery system is presented The system is composed of master control units and data units dis-chinese characters and voice output is added. The communication protocol between master control units and data units is simple and easyto implement. And hamming code is employed to ensure correct data transmission. It can locate and correet first order errors automatical-ly , which ensures data reliability. The successful operation of the itelligent fishery system in lab proves its rational structure good func-tions and high reliability .Key words : micro-controller unit ; communication protocol ; Chinese characters ; voice notice++.+.+.+.+.+.+..+.+.+.+-++.+.++.+.+.+.+-+.+.++.+..+-++.+-++.+.+.+.+.+.+.+.+.+.+.+.+.中國正泰中國煤化工為答謝您多年來(lái)對正泰品牌工業(yè)電器的信任和支持YHCNMHG立正泰集團遼寧總公司我們將以最優(yōu)惠的價(jià)格和最可靠的產(chǎn)品為您服務(wù)。謝謝惠顧歡迎光臨!正泰集團遼寧機電設備有限公司地址沈陽(yáng)市和平區民主路 66號聯(lián)系人張麗萍機:13840468664電話(huà)23224831