基于MSP430水产养殖环境监控系统设计

发布时间：2020-07-07 03:40

【摘要】：在我国,大多数的水产养殖户都采用经验法进行水产养殖管理,但此法所获取的水质信息并不十分准确,导致水质管理低效,人力和资源浪费,水产品经济价值以及养殖户收益较低。同时国内的水质监测系统主要是水质参数采集系统的研究,而在水质控制系统方面的研究相对较少。本文针对以上状况,开发了套具有实时采集、历史查询、超限预警、PID控制等功能的水产养殖环境监控系统。主要内容如下： (1)介绍了国内外水产养殖环境监测系统发展现状,以及国内外水质监测系统的工作原理和技术特点。 (2)进行了水产养殖环境监控系统的总体架构设计,选用了MSP430F149芯片和RS485组网。以及从站采集系统框架设计、从站控制系统设计、上位机控制中心设计。 (3)设计了硬件核心板、传感器运算放大电路和增氧机控制电路。硬件核心板包括MSP430F149芯片的AD模块、定时器模块和外围RS485模块,其中AD模块负责获取传感器的参数,定时器是被PID控制程序所控制,MAX3485ECSA芯片实现RS485组网功能。 (4)介绍RS485的组网方式。选用总线式半双工组网,设计一套上下位机通信协议,用以实现数据精准传输,有效防止数据紊乱。 (5)下位机软件设计,主要包括主函数设计、传感器数据采集程序设计、串口通信设计、通信求和校验设计、通信封装设计、积分分离式PID控制程序设计等等。其中介绍PID控制原理、PID参数整定、以及最终选用积分分离式PID控制。 (6)上位机软件设计,主要包括主函数设计、数据采集命令发送程序、数据封装解析程序设计、数据储存程序设计、实时数据显示设计、历史数据查询设计超限预警设计等等。 (7)现场系统调试,主要测试系统各个从站采集参数的准确性和稳定性,上位机软件完成实时显示和历史查询等功能。 本系统的创新点在于其控制部分采用了积分分离式PID控制算法控制增氧机,它能有效控制水中的溶解氧含量；以及上下位机通信协议,上下位机必须完成通信协议求和校验,下位机的从站才发送相应的数据到上位机,进而上位机完成数据通信协议封装的解析,该上下位通信协议保证了数据传输的准确性。本研究设计的系统在水质监控领域具有良好的借鉴意义和应用前景。
【学位授予单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S951.2;TP277

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本文编号：2744596