智能渔场系统设计

2003年5月控制工程May.2003第10卷增刊Control Engineering of ChinaVol. 10 ,So文章编号: 1671-7848 2003 )-0008-03智能渔场系统设计杨定鹏,张洋洋,季春霖(东北大学信息科学与工程学院,辽宁沈阳10004)要:提出了智能渔场系统的具体设计方案。该设计方案由主控制器和分布在现场的数据控制单元组成,它们均采用微控制器AT89C51做为微处理器。为提高系统性能,为其配备了汉字和语音输出功能。主控制器和现场控制单元的通信协议设计简单、易于实现。同时为了保证数据传输的正确性而采用海明校验,它能够定位和自动纠正一重错具有很高的可靠性。该智能渔场系统在实验室已调试成功。实验结果表明本系统结构设计合理功能完善可靠性高。关键词:微控制器;通信协议汉字显示语音提示.中图分类号:TP 393文献标识码: A浓度、温度)进行适当调整。即当氧的浓度过低1引言时数据控制单元自动开启给水泵，直到水中氧的如何实现水产养殖业的自动化”最大限度.浓度正常时自动关闭水泵;当温度低于设定的标地获得综合经济效益，对水产养殖业发展有着重.准温度时数据控制单元自动开启加热器,直到温要的现实意义。智能渔场系统正是对此而提出度达到设定上限时自动关闭加热器。而对需要人的。它由主控制器和现场单元组成。每个分布在为因素参与才能达到调整目的的数据(浑浊度、淤现场的数据控制单元都与多个传感器相连对它泥厚度)则由数据控制单元发给主控制器。主控所在渔池的氧的浓度、温度、浑浊度、淤泥厚度等制器在接收到信息帧后,首先确认现场单元的地进行监控并对能够进行自动控制的数据(氧的浓址然后发出相应的警告信息通知管理人员。其度、温度)进行适当调整。而对需要人为因素参与中一个信息帧包括一个起始符 若干个信息符(视才能达到调整目的的数据(浑浊度、淤泥厚度)则具体情况而定),一个终止符。由数据控制单元发给主控制器。主控制器在接收健盘轴囚到信息帧后,首先确认现场单元的地址然后发出通音画H主控制司台区县输田现场速信总线RS-485相应的警告信息通知管理人员。该系统的主控制T器和数据控制单元均采用微控制器AT89C51。同现场单元i}现场单元2现场单元时为了提高人机沟通能力，为系统配备了语音输传感泰组传感暴组[ 传感番组出和汉显输出功能。整个系统设计合理适用范图1智能渔场系统电路原理框图围广。系统采用汉显芯片来显示由现场单元采集的浑浊度、淤泥厚度信息。汉显芯片选用内藏2智能渔场系统整体设计HD61830的液晶模块MGLS-8032B。在内藏控制智能渔场系统原理框图如图1所示整个系器型的液晶显示模块上，已经完成了控制器与液统由AT89C51微控制器,键 盘输入电路汉字显晶显示控制驱动器显示缓冲区的接口工作,留的示电路,语音输出电路驱动电路等构成。仅仅是与微控制器的接口。因此只需了解具体工作过程如下:中国煤化工控制器接口的工作时分布在现场的数据控制单元首先对从现场采序HCNMHG器及其与HD61830的集的数据(渔池的氧的浓度、温度、浑浊度、淤泥厚.接口做太多了解就可使用内藏HD61830的液晶.度进行分析对能够进行自动控制的数据(氧的显示模块。在确定所选芯片后要解决的问题就收稿日期: 2002-09- 30作者简介:杨定鹏1973- )男云南龙陵人讲师硕士研究生主要研究方向为嵌入式系统设计与应用。增刊杨定鹏等:智能渔场系统设计是如何在单片机中建立字库。音内容。鉴于此，采用C语言建立小字库。方法是:3通信协议在UCDOS下打开标准字库→取出所需汉字字模->生成专用小字库文件。由于单片机不能识别C在数据传输过程中,每组数据都包含有特殊语言建立的专用小字库文件,因此需要把C语言的意义这就是通信协议。主控制器与现场单元建立的专用小字库转换成单片机能识别的存储模的数据正确传输正是因为有了通信协议才得以保式。单片机能识别的存储模式如图2所示。证。因此通信协议在整个系统设计过程中起着[ FCB $40至关重要的作用。下 面就对其进行详细介绍。[FCB$FC|一个信息帧包括一个起始符(40H)现场单元地址、浑浊度信息、淤泥厚度信息和一个终止符FCB $E[ FCB $TC(36H)协议是以通信数据的正确性为前提的。图2单片 机能识别的存储模式目前在单片机串行通讯中校验的方式大多采用在DOS环境下把利用C语言建立的单片机了奇偶校验和的方法，这种方法只能判断错误的小字库文件fzk与单片机程序合在一起通过单发生然后要求重新发送,它不能指出错误所在,片机开发器写入EPROM。可以看出每个汉字字更不能纠正错误,- -旦在通讯中发生错误信息极模都由程序自动写入EPROM ,既节省时间,又避易使通讯系统处于死机状态这就极大地阻碍了免了字模人工输入时可能产生的错误。在多汉字单片机串行通讯的广泛应用。的单片机应用系统中此方法更能体现它的实际本通信系统物理层采用海明校验,它不仅可以同时测出-组信息中的两重错,而且能够定位意义。语音芯片选用SR9G26。SR9G26 是20s单片和自动纠正一重错具有很高的可靠性。海明校永久记忆型语音录放集成电路。它是- - -种不需要验的原理就是在一组代码中加入一定位 数的校验外接存储器、能反复录放、不怕掉电的语音电路。位使每一位信息都参加几组不同码元的奇偶校SR9G26有两种互不兼容的录放形式:-种称为地验。如果有一位信息出错就会引起有关的几组址形式，另一种称为结构形式。为了更好地实现奇偶校验结果都出错,这样就可以根据这几组校单片机控制采取了地址形式。地址式录放的运错来确定出错误的位置及出错性质，从而自动进行步骤为录音时按住录音键REC不放L指示行纠正。因此采用海明校验实际上就是对信息帧灯亮表示SR9C26进入了录音状态这时从话筒的再编码。下面以4 位二进制码为例，为了实现输入的声音就开始录制到SR9G26内部的EEP-海明校验增加3位奇偶校验位by ,b2 ,b3于是构成新的7位代码其中3位海明奇偶校验位的排ROM中了当松开录音键L会熄灭表示录音结列位置是有-定规则的见表1。束。录音时间t/s与存储单元的关系是:表14 位信息海明码t =(A7*27+A6*20+As*2+ A4*2*+码位A3*23 + A2*2+ A1*2'+ Ao*20 )* 0.125内容根据设计需要,将SR9C26的内部EEPROM校验位分成14段分别是0””9"10段语音信息和4个信息位a1a2 a3 a4中文语音提示信息。其中6个中文语音提示信息海明码2a4_为号机”"浑浊度"淤泥厚度"需要调整"。在表1中海明校验位所处的位置归纳起来因为SR9G26的录放时间为20s因此将0””9"中国煤化工b,置于2°= 1处,b2置10段语音信息的录放时间设计为每段1s。4个中| YHCNMH G处这样需传输的数文语音提示信息每段约2.5s。在语音录制过程码就变成表1所示的海明码由于采用了3位奇偶中应用单片机控制SR9G26的录音控制端,从而校验位所以这些编码要编组进行奇偶校验。实现精确的语音输入。放音时,只需使PLAYE为如果采用奇偶校验则编码方法见表2 ,其中负脉冲并输入相应起始地址就能放相应段的语b| ,b2 ,b3 的取值根据各组中1” 的个数而定。例10.控制工程第10卷如:A组中a1 ,a2 ,as的1" 的个数是偶数时,b1取结果就可以自动判断7位海明码中任-错码位。1”否则取0”。也就是说海明奇偶校验位by ,例如校验结果为CBA=011,即C组中无错码,b2 ,b3 必须保证各组中1" 的个数均为奇数。B ,A两组中有错则说明是a1码错了而a1码恰表2奇偶校验 编组方法好位于海明码的第三位,与CAB的结果011”相海明码位吻合;又如CAB=010即CA两组中没有错码34567只有B组有错码则说明是b2码错了而b2码在奇偶校验组海明码中的位置与校验结果一致这样就可以实A1a2-Ba1aa4现错误的自动定位并予以纠正。只有当校验结果b3__a2_a3_a4.CAB=000时才表示传输没有错误。在正确无误的通讯传送情况下A ,B ,C3次4结语校验的结果显然都应该是奇性的。如果3次校验中有-次或几次出现偶性则说明传送中有错码,在实验室条件下,成功地完成了智能渔场的现在以-位错码的情况进行讨论,因为两个以上最小系统。它由8个现场单元和1个主控制器组码位同时出错的概率是极低的。成。现场实验结果表明:该系统硬件电路设计合假设A ,B两组校验结果为偶性,C组校验结.理软件稳定、可靠。现场单元可以将浑浊度、淤果为奇性，也就是说,A ,B 两组中有错码而C组泥厚度信息准确无误地传到主控制器。本系统所中没有错码那么由表2可判定必然是a1码位错设计的协议简单,因为采用海明校验,纠错能力了,因为只有a是C组中没有而A ,B 两组中共有强。该系统对实现水产养殖业的自动化"有重要的。意义。再假设C组校验结果是偶性的,A ,B 两组校.参考文献:验结果为奇性,由表2就可以知道必定是b3码错了,因为只有b3码才是C组所独有的信息没有[1]王小平梁立新等.单片机应用中快速建立小字库的方法J]单片机与嵌入式系统应用,2001 ( 7错,仅是校验位b3在传送过程中出了错。~ 12)354.通过3组奇性校验只考虑一位出错情况，可[2]徐爱钧彭秀华.单片机高级C51应用程序设计以惟-地判定是哪个码发生了错码,如果校验的[M].北京电子工业出版社,1997.结果为奇性(没有错码)用0” 表示校验的结果.[3]任致程.音录放和识别集成电路应用与制作实例[M]北京人民邮电出版社, 199.为偶性(有错码)用1”表示那么用3次校验的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++.+.+.+.+.+.+..+.+.+.+-++.+.++.+.+.+.+-+.+.++.+..+-++.+-++.+.+.+.+.+.+.+.+.+.+.+.+.中国正泰中国煤化工为答谢您多年来对正泰品牌工业电器的信任和支持YHCNMHG立正泰集团辽宁总公司我们将以最优惠的价格和最可靠的产品为您服务。谢谢惠顾欢迎光临!正泰集团辽宁机电设备有限公司地址沈阳市和平区民主路 66号联系人张丽萍机:13840468664电话23224831