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(hào): 1671-7848 2003 )-0008-03智能漁場(chǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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10004)要:提出了智能漁場(chǎng)系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)方案。該設(shè)計(jì)方案由主控制器和分布在現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)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(tǒng)性能,為其配備了漢字和語音輸出功能。主控制器和現(xiàn)場(chǎng)控制單元的通信協(xié)議設(shè)計(jì)簡單、易于實(shí)現(xiàn)。同時(shí)為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性而采用海明校驗(yàn),它能夠定位和自動(dòng)糾正一重錯(cuò)具有很高的可靠性。該智能漁場(chǎng)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室已調(diào)試成功。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理功能完善可靠性高。關(guān)鍵詞:微控制器;通信協(xié)議漢字顯示語音提示.中圖分類號(hào):TP 393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A濃度、溫度)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。即當(dāng)氧的濃度過低1引言時(shí)數(shù)據(jù)控制單元自動(dòng)開啟給水泵，直到水中氧的如何實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)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(dāng)溫度低于設(shè)定的標(biāo)地獲得綜合經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展有著重.準(zhǔn)溫度時(shí)數(shù)據(jù)控制單元自動(dòng)開啟加熱器,直到溫要的現(xiàn)實(shí)意義。智能漁場(chǎng)系統(tǒng)正是對(duì)此而提出度達(dá)到設(shè)定上限時(shí)自動(dòng)關(guān)閉加熱器。而對(duì)需要人的。它由主控制器和現(xiàn)場(chǎng)單元組成。每個(gè)分布在為因素參與才能達(dá)到調(diào)整目的的數(shù)據(jù)(渾濁度、淤現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)控制單元都與多個(gè)傳感器相連對(duì)它泥厚度)則由數(shù)據(jù)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(rèn)現(xiàn)場(chǎng)單元的地進(jìn)行監(jiān)控并對(duì)能夠進(jìn)行自動(dòng)控制的數(shù)據(jù)(氧的濃址然后發(fā)出相應(yīng)的警告信息通知管理人員。其度、溫度)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。而對(duì)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(dá)到調(diào)整目的的數(shù)據(jù)(渾濁度、淤泥厚度)則具體情況而定),一個(gè)終止符。由數(shù)據(jù)控制單元發(fā)給主控制器。主控制器在接收健盤軸囚到信息幀后,首先確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)單元的地址然后發(fā)出通音畫H主控制司臺(tái)區(qū)縣輸田現(xiàn)場(chǎng)速信總線RS-485相應(yīng)的警告信息通知管理人員。該系統(tǒng)的主控制T器和數(shù)據(jù)控制單元均采用微控制器AT89C51。同現(xiàn)場(chǎng)單元i}現(xiàn)場(chǎng)單元2現(xiàn)場(chǎng)單元時(shí)為了提高人機(jī)溝通能力，為系統(tǒng)配備了語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(tǒng)設(shè)計(jì)合理適用范圖1智能漁場(chǎng)系統(tǒng)電路原理框圖圍廣。系統(tǒng)采用漢顯芯片來顯示由現(xiàn)場(chǎng)單元采集的渾濁度、淤泥厚度信息。漢顯芯片選用內(nèi)藏2智能漁場(chǎng)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)HD61830的液晶模塊MGLS-8032B。在內(nèi)藏控制智能漁場(chǎng)系統(tǒng)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(tǒng)由AT89C51微控制器,鍵 盤輸入電路漢字顯晶顯示控制驅(qū)動(dòng)器顯示緩沖區(qū)的接口工作,留的示電路,語音輸出電路驅(qū)動(dòng)電路等構(gòu)成。僅僅是與微控制器的接口。因此只需了解具體工作過程如下:中國煤化工控制器接口的工作時(shí)分布在現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)控制單元首先對(duì)從現(xiàn)場(chǎng)采序HCNMHG器及其與HD61830的集的數(shù)據(jù)(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(nèi)藏HD61830的液晶.度進(jìn)行分析對(duì)能夠進(jìn)行自動(dòng)控制的數(shù)據(jù)(氧的顯示模塊。在確定所選芯片后要解決的問題就收稿日期: 2002-09- 30作者簡介:楊定鵬1973- )男云南龍陵人講師碩士研究生主要研究方向?yàn)榍度胧较到y(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用。增刊楊定鵬等:智能漁場(chǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是如何在單片機(jī)中建立字庫。音內(nèi)容。鑒于此，采用C語言建立小字庫。方法是:3通信協(xié)議在UCDOS下打開標(biāo)準(zhǔn)字庫→取出所需漢字字模->生成專用小字庫文件。由于單片機(jī)不能識(shí)別C在數(shù)據(jù)傳輸過程中,每組數(shù)據(jù)都包含有特殊語言建立的專用小字庫文件,因此需要把C語言的意義這就是通信協(xié)議。主控制器與現(xiàn)場(chǎng)單元建立的專用小字庫轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能識(shí)別的存儲(chǔ)模的數(shù)據(jù)正確傳輸正是因?yàn)橛辛送ㄐ艆f(xié)議才得以保式。單片機(jī)能識(shí)別的存儲(chǔ)模式如圖2所示。證。因此通信協(xié)議在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中起著[ FCB $40至關(guān)重要的作用。下 面就對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)介紹。[FCB$FC|一個(gè)信息幀包括一個(gè)起始符(40H)現(xiàn)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(shù)據(jù)的正確性為前提的。圖2單片 機(jī)能識(shí)別的存儲(chǔ)模式目前在單片機(jī)串行通訊中校驗(yàn)的方式大多采用在DOS環(huán)境下把利用C語言建立的單片機(jī)了奇偶校驗(yàn)和的方法，這種方法只能判斷錯(cuò)誤的小字庫文件fzk與單片機(jī)程序合在一起通過單發(fā)生然后要求重新發(fā)送,它不能指出錯(cuò)誤所在,片機(jī)開發(fā)器寫入EPROM。可以看出每個(gè)漢字字更不能糾正錯(cuò)誤,- -旦在通訊中發(fā)生錯(cuò)誤信息極模都由程序自動(dòng)寫入EPROM ,既節(jié)省時(shí)間,又避易使通訊系統(tǒng)處于死機(jī)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(cuò)誤。在多漢字單片機(jī)串行通訊的廣泛應(yīng)用。的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中此方法更能體現(xiàn)它的實(shí)際本通信系統(tǒng)物理層采用海明校驗(yàn),它不僅可以同時(shí)測(cè)出-組信息中的兩重錯(cuò),而且能夠定位意義。語音芯片選用SR9G26。SR9G26 是20s單片和自動(dòng)糾正一重錯(cuò)具有很高的可靠性。海明校永久記憶型語音錄放集成電路。它是- - -種不需要驗(yàn)的原理就是在一組代碼中加入一定位 數(shù)的校驗(yàn)外接存儲(chǔ)器、能反復(fù)錄放、不怕掉電的語音電路。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:-種稱為地驗(yàn)。如果有一位信息出錯(cuò)就會(huì)引起有關(guān)的幾組址形式，另一種稱為結(jié)構(gòu)形式。為了更好地實(shí)現(xiàn)奇偶校驗(yàn)結(jié)果都出錯(cuò),這樣就可以根據(jù)這幾組校單片機(jī)控制采取了地址形式。地址式錄放的運(yùn)錯(cuò)來確定出錯(cuò)誤的位置及出錯(cuò)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(yàn)實(shí)際上就是對(duì)信息幀燈亮表示SR9C26進(jìn)入了錄音狀態(tài)這時(shí)從話筒的再編碼。下面以4 位二進(jìn)制碼為例，為了實(shí)現(xiàn)輸入的聲音就開始錄制到SR9G26內(nèi)部的EEP-海明校驗(yàn)增加3位奇偶校驗(yàn)位by ,b2 ,b3于是構(gòu)成新的7位代碼其中3位海明奇偶校驗(yàn)位的排ROM中了當(dāng)松開錄音鍵L會(huì)熄滅表示錄音結(jié)列位置是有-定規(guī)則的見表1。束。錄音時(shí)間t/s與存儲(chǔ)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(nèi)容根據(jù)設(shè)計(jì)需要,將SR9C26的內(nèi)部EEPROM校驗(yàn)位分成14段分別是0””9"10段語音信息和4個(gè)信息位a1a2 a3 a4中文語音提示信息。其中6個(gè)中文語音提示信息海明碼2a4_為號(hào)機(jī)”"渾濁度"淤泥厚度"需要調(diào)整"。在表1中海明校驗(yàn)位所處的位置歸納起來因?yàn)镾R9G26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段語音信息的錄放時(shí)間設(shè)計(jì)為每段1s。4個(gè)中| YHCNMH G處這樣需傳輸?shù)臄?shù)文語音提示信息每段約2.5s。在語音錄制過程碼就變成表1所示的海明碼由于采用了3位奇偶中應(yīng)用單片機(jī)控制SR9G26的錄音控制端,從而校驗(yàn)位所以這些編碼要編組進(jìn)行奇偶校驗(yàn)。實(shí)現(xiàn)精確的語音輸入。放音時(shí),只需使PLAYE為如果采用奇偶校驗(yàn)則編碼方法見表2 ,其中負(fù)脈沖并輸入相應(yīng)起始地址就能放相應(yīng)段的語b| ,b2 ,b3 的取值根據(jù)各組中1” 的個(gè)數(shù)而定。例10.控制工程第10卷如:A組中a1 ,a2 ,as的1" 的個(gè)數(shù)是偶數(shù)時(shí),b1取結(jié)果就可以自動(dòng)判斷7位海明碼中任-錯(cuò)碼位。1”否則取0”。也就是說海明奇偶校驗(yàn)位by ,例如校驗(yàn)結(jié)果為CBA=011,即C組中無錯(cuò)碼,b2 ,b3 必須保證各組中1" 的個(gè)數(shù)均為奇數(shù)。B ,A兩組中有錯(cuò)則說明是a1碼錯(cuò)了而a1碼恰表2奇偶校驗(yàn) 編組方法好位于海明碼的第三位,與CAB的結(jié)果011”相海明碼位吻合;又如CAB=010即CA兩組中沒有錯(cuò)碼34567只有B組有錯(cuò)碼則說明是b2碼錯(cuò)了而b2碼在奇偶校驗(yàn)組海明碼中的位置與校驗(yàn)結(jié)果一致這樣就可以實(shí)A1a2-Ba1aa4現(xiàn)錯(cuò)誤的自動(dòng)定位并予以糾正。只有當(dāng)校驗(yàn)結(jié)果b3__a2_a3_a4.CAB=000時(shí)才表示傳輸沒有錯(cuò)誤。在正確無誤的通訊傳送情況下A ,B ,C3次4結(jié)語校驗(yàn)的結(jié)果顯然都應(yīng)該是奇性的。如果3次校驗(yàn)中有-次或幾次出現(xiàn)偶性則說明傳送中有錯(cuò)碼,在實(shí)驗(yàn)室條件下,成功地完成了智能漁場(chǎng)的現(xiàn)在以-位錯(cuò)碼的情況進(jìn)行討論,因?yàn)閮蓚€(gè)以上最小系統(tǒng)。它由8個(gè)現(xiàn)場(chǎng)單元和1個(gè)主控制器組碼位同時(shí)出錯(cuò)的概率是極低的。成?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)合假設(shè)A ,B兩組校驗(yàn)結(jié)果為偶性,C組校驗(yàn)結(jié).理軟件穩(wěn)定、可靠?，F(xiàn)場(chǎng)單元可以將渾濁度、淤果為奇性，也就是說,A ,B 兩組中有錯(cuò)碼而C組泥厚度信息準(zhǔn)確無誤地傳到主控制器。本系統(tǒng)所中沒有錯(cuò)碼那么由表2可判定必然是a1碼位錯(cuò)設(shè)計(jì)的協(xié)議簡單,因?yàn)椴捎煤Ｃ餍ｒ?yàn),糾錯(cuò)能力了,因?yàn)橹挥衋是C組中沒有而A ,B 兩組中共有強(qiáng)。該系統(tǒng)對(duì)實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的自動(dòng)化"有重要的。意義。再假設(shè)C組校驗(yàn)結(jié)果是偶性的,A ,B 兩組校.參考文獻(xiàn):驗(yàn)結(jié)果為奇性,由表2就可以知道必定是b3碼錯(cuò)了,因?yàn)橹挥衎3碼才是C組所獨(dú)有的信息沒有[1]王小平梁立新等.單片機(jī)應(yīng)用中快速建立小字庫的方法J]單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2001 ( 7錯(cuò),僅是校驗(yàn)位b3在傳送過程中出了錯(cuò)。~ 12)354.通過3組奇性校驗(yàn)只考慮一位出錯(cuò)情況，可[2]徐愛鈞彭秀華.單片機(jī)高級(jí)C51應(yīng)用程序設(shè)計(jì)以惟-地判定是哪個(gè)碼發(fā)生了錯(cuò)碼,如果校驗(yàn)的[M].北京電子工業(yè)出版社,1997.結(jié)果為奇性(沒有錯(cuò)碼)用0” 表示校驗(yàn)的結(jié)果.[3]任致程.音錄放和識(shí)別集成電路應(yīng)用與制作實(shí)例[M]北京人民郵電出版社, 199.為偶性(有錯(cuò)碼)用1”表示那么用3次校驗(yàn)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對(duì)正泰品牌工業(yè)電器的信任和支持YHCNMHG立正泰集團(tuán)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(tuán)遼寧機(jī)電設(shè)備有限公司地址沈陽市和平區(qū)民主路 66號(hào)聯(lián)系人張麗萍機(jī):13840468664電話23224831