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智能漁場系統(tǒng)設計楊定鵬,張洋洋,季春霖(東北大學信息科學與工程學院,遼寧沈陽10004)要:提出了智能漁場系統(tǒng)的具體設計方案。該設計方案由主控制器和分布在現(xiàn)場的數(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)場控制單元的通信協(xié)議設計簡單、易于實現(xiàn)。同時為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性而采用海明校驗,它能夠定位和自動糾正一重錯具有很高的可靠性。該智能漁場系統(tǒng)在實驗室已調試成功。實驗結果表明本系統(tǒng)結構設計合理功能完善可靠性高。關鍵詞:微控制器;通信協(xié)議漢字顯示語音提示.中圖分類號:TP 393文獻標識碼: A濃度、溫度)進行適當調整。即當氧的濃度過低1引言時數(shù)據(jù)控制單元自動開啟給水泵，直到水中氧的如何實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的自動化”最大限度.濃度正常時自動關閉水泵;當溫度低于設定的標地獲得綜合經(jīng)濟效益，對水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展有著重.準溫度時數(shù)據(jù)控制單元自動開啟加熱器,直到溫要的現(xiàn)實意義。智能漁場系統(tǒng)正是對此而提出度達到設定上限時自動關閉加熱器。而對需要人的。它由主控制器和現(xiàn)場單元組成。每個分布在為因素參與才能達到調整目的的數(shù)據(jù)(渾濁度、淤現(xiàn)場的數(shù)據(jù)控制單元都與多個傳感器相連對它泥厚度)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,首先確認現(xiàn)場單元的地進行監(jiān)控并對能夠進行自動控制的數(shù)據(jù)(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)進行適當調整。而對需要人為因素參與中一個信息幀包括一個起始符 若干個信息符(視才能達到調整目的的數(shù)據(jù)(渾濁度、淤泥厚度)則具體情況而定),一個終止符。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,首先確認現(xiàn)場單元的地址然后發(fā)出通音畫H主控制司臺區(qū)縣輸田現(xiàn)場速信總線RS-485相應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)場單元i}現(xiàn)場單元2現(xiàn)場單元時為了提高人機溝通能力，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。整個系統(tǒng)設計合理適用范圖1智能漁場系統(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智能漁場系統(tǒng)整體設計HD61830的液晶模塊MGLS-8032B。在內藏控制智能漁場系統(tǒng)原理框圖如圖1所示整個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動器顯示緩沖區(qū)的接口工作,留的示電路,語音輸出電路驅動電路等構成。僅僅是與微控制器的接口。因此只需了解具體工作過程如下:中國煤化工控制器接口的工作時分布在現(xiàn)場的數(shù)據(jù)控制單元首先對從現(xiàn)場采序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藏HD61830的液晶.度進行分析對能夠進行自動控制的數(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為嵌入式系統(tǒng)設計與應用。增刊楊定鵬等:智能漁場系統(tǒng)設計是如何在單片機中建立字庫。音內容。鑒于此，采用C語言建立小字庫。方法是:3通信協(xié)議在UCDOS下打開標準字庫→取出所需漢字字模->生成專用小字庫文件。由于單片機不能識別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)場單元建立的專用小字庫轉換成單片機能識別的存儲模的數(shù)據(jù)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)議在整個系統(tǒng)設計過程中起著[ FCB $40至關重要的作用。下 面就對其進行詳細介紹。[FCB$FC|一個信息幀包括一個起始符(40H)現(xiàn)場單元地址、渾濁度信息、淤泥厚度信息和一個終止符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,片機開發(fā)器寫入EPROM?？梢钥闯雒總€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寫入EPROM ,既節(jié)省時間,又避易使通訊系統(tǒng)處于死機狀態(tài)這就極大地阻礙了免了字模人工輸入時可能產(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(tǒng)中此方法更能體現(xiàn)它的實際本通信系統(tǒng)物理層采用海明校驗,它不僅可以同時測出-組信息中的兩重錯,而且能夠定位意義。語音芯片選用SR9G26。SR9G26 是20s單片和自動糾正一重錯具有很高的可靠性。海明校永久記憶型語音錄放集成電路。它是- - -種不需要驗的原理就是在一組代碼中加入一定位 數(shù)的校驗外接存儲器、能反復錄放、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。如果有一位信息出錯就會引起有關的幾組址形式，另一種稱為結構形式。為了更好地實現(xiàn)奇偶校驗結果都出錯,這樣就可以根據(jù)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確定出錯誤的位置及出錯性質，從而自動進行步驟為錄音時按住錄音鍵REC不放L指示行糾正。因此采用海明校驗實際上就是對信息幀燈亮表示SR9C26進入了錄音狀態(tài)這時從話筒的再編碼。下面以4 位二進制碼為例，為了實現(xiàn)輸入的聲音就開始錄制到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中了當松開錄音鍵L會熄滅表示錄音結列位置是有-定規(guī)則的見表1。束。錄音時間t/s與存儲單元的關系是: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(jù)設計需要,將SR9C26的內部EEPROM校驗位分成14段分別是0””9"10段語音信息和4個信息位a1a2 a3 a4中文語音提示信息。其中6個中文語音提示信息海明碼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因為SR9G26的錄放時間為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間設計為每段1s。4個中| 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行奇偶校驗。實現(xiàn)精確的語音輸入。放音時,只需使PLAYE為如果采用奇偶校驗則編碼方法見表2 ,其中負脈沖并輸入相應起始地址就能放相應段的語b| ,b2 ,b3 的取值根據(jù)各組中1” 的個數(shù)而定。例10.控制工程第10卷如:A組中a1 ,a2 ,as的1" 的個數(shù)是偶數(shù)時,b1取結果就可以自動判斷7位海明碼中任-錯碼位。1”否則取0”。也就是說海明奇偶校驗位by ,例如校驗結果為CBA=011,即C組中無錯碼,b2 ,b3 必須保證各組中1" 的個數(shù)均為奇數(shù)。B ,A兩組中有錯則說明是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兩組中沒有錯碼34567只有B組有錯碼則說明是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A1a2-Ba1aa4現(xiàn)錯誤的自動定位并予以糾正。只有當校驗結果b3__a2_a3_a4.CAB=000時才表示傳輸沒有錯誤。在正確無誤的通訊傳送情況下A ,B ,C3次4結語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(xiàn)偶性則說明傳送中有錯碼,在實驗室條件下,成功地完成了智能漁場的現(xiàn)在以-位錯碼的情況進行討論,因為兩個以上最小系統(tǒng)。它由8個現(xiàn)場單元和1個主控制器組碼位同時出錯的概率是極低的。成?，F(xiàn)場實驗結果表明:該系統(tǒng)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(wěn)定、可靠?，F(xiàn)場單元可以將渾濁度、淤果為奇性，也就是說,A ,B 兩組中有錯碼而C組泥厚度信息準確無誤地傳到主控制器。本系統(tǒng)所中沒有錯碼那么由表2可判定必然是a1碼位錯設計的協(xié)議簡單,因為采用海明校驗,糾錯能力了,因為只有a是C組中沒有而A ,B 兩組中共有強。該系統(tǒng)對實現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的自動化"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(tǒng)應用,2001 ( 7錯,僅是校驗位b3在傳送過程中出了錯。~ 12)354.通過3組奇性校驗只考慮一位出錯情況，可[2]徐愛鈞彭秀華.單片機高級C51應用程序設計以惟-地判定是哪個碼發(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)惠的價格和最可靠的產(chǎn)品為您服務。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市和平區(qū)民主路 66號聯(lián)系人張麗萍機:13840468664電話23224831