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基于射频RF技术的鱼塘溶解氧无线监控系统设计方案1系统的硬件构成系统的结构框图和主从机方案如图1和图2所示。
系统主要组成部分包括：溶解氧传感器、信号调理单元、AVR单片机、无线射频模块(RF模块)、GSM(global system for mobile communications)模块以及液晶屏等。
系统的硬件部分主要完成信号调理和信号采集。
整个硬件电路以ATmega128 AVR单片机为控制核心。
通信方式采用主从结构，整个系统有一个主站，多个从站。
主站与从站之间采用无线射频方式进行通信，这样，相对于每个鱼塘都设置一个GSM模块来说可以节省大量资金。
而主站和业主之间采用GSM 网进行通信，只要是GSM网覆盖的范围都能进行通信，这样既扩大了通信范围和空间，又保证了通信质量。
只要业主的手机带在身边则随时都可以知道自己鱼塘中的氧含量。
从站的硬件设计本系统使用瑞士Hamilton公司的溶解氧电极检测鱼塘中水的含氧量，它广泛应用于水、废水、游泳池和鱼塘，该电极有一个内置的22 kΩ的温度补偿电阻，极化和反应时间极短，可以精确地检测到水中的含氧量。
传感器输出的溶解氧和温度送人德国PISCO变送器，变送器可以输出4～20 mA的标准信号。
把这个标准信号接入一定的电阻和电容后，转化为0～5 V电压信号，这样就可以送入单片机进行A／D转换了。
ATmega128 AVR单片机是由美国ATMEL公司研制开发的，具有增强型Flash的RISC精简指令集高速8位单片机。
AVR单片机可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通信设备、家用电器等各个领域。
AVR单片机废除了机器周期，抛弃复杂指令计算机(CISC)追求指令完备的做法；采用精简指令集，以字作为指令长度单位，将内容丰富的操作数与操作码安排在一字之中(指令集中占大多数的单周期指令都是如此)，取指令周期短，又可预取指令，实现流水作业，故可高速执行。
在从站中的AVR单片机接收标准的0～5 V信号，利用片内的12位A／D转换器做A／D转换，并把转换的结果与设定值进行比较，启停增氧机；通过射频模块把检测到的信号传给主站。
关于鱼塘自动增氧机的研究摘要：为了提高水产养殖技术的自动化水平和鱼类产品饲养的数量和质量，本文分析和研究了国内鱼塘增氧机自动控制的实现方式和工作原理，并提出了现有自动增氧机的不足的地方，随后分析了影响各类增氧系统推行普及的制约因素，最后给出了结论与改良。
关键词：鱼塘增氧机自动增氧机自动控制1.引言高密度养鱼是实现淡水养殖高产的重要途径。
但是随着养殖密度的增加，水中氧气也会急剧减少，一旦水体缺氧，就会严重影响鱼类的生长，乃至造成鱼类死亡。
1972年中国水产科学研究院渔业机械所成功研制出了叶轮式增氧机，实现了将空气中的氧气及时转移到水体中，不仅达到了水体增氧的目的，同时还能除去水体中的有害气体，具有增进上下水层对流互换、改善水质、提高鱼池活性等作用。
增氧机在问世以来的近四十年间，不仅使中国水池养鱼打破了单产不过“千斤”的瓶颈，也使中国淡水养殖产量占到了淡水产品总产量90%以上，中国也当之无愧地成了水产养殖产量世界第一的渔业大国。
增氧机问世之初，多依托渔民的实践经验来人工控制增氧机的开启和增氧时间的长短。
若是渔民不能准确判断增氧的机会，那么就可能会出现增氧时间太长，造成资源浪费；或增氧时间不足，造成鱼类死亡等状况，这都直接影响着增氧机的利用效果与推行普及。
通常来讲，增氧机从每一年从5 月份开始一直可能工作到10 月份，一般天天增氧电机持续工作8 小时。
在现今提倡节能、环保的大环境下，咱们有必要依托科技进步，将鱼塘增氧机实现自动控制，进一步减小增氧机消耗的电能。
本文首先系统论述了增氧机自动控制系统的研发思路，随后扼要介绍了中国淡水养殖增氧机自动控制系统的研究现状及其设计原理，并分析了影响各类自动控制系统推行普及的制约因素。
2.自动增氧机的研发思路国内外实现鱼塘增氧机自动控制的主要方式之一，是自动控时系统。
其大体控制元件是一种经济、实用的时间控制器。
其本质是，在大量实践基础上，结合一系列实地监测数据总结出来的按时增氧控制系统。
• 148•为了提高淡水养殖的自动化水平和水产养殖的质量，研制了鱼塘水体溶氧监控和自动增氧控制系统，该系统采用无线传感技术，将水体温度和溶氧量信号通过ZigBee 通信网络传输给单片机，通过单片机分析和处理，实现增氧机的自动控制和实时监控。
鱼塘水体含氧量是池塘水产养殖管理中的一项重要指标，在传统的淡水养殖中，水体增氧一般是根据经验确定，这种方法随意性比较大，时常会发生由于增氧不及时而造成的鱼苗缺氧死亡等养殖损失现象。
为此，本文设计了一种鱼塘自动增氧控制系统，该系统的使用改变了传统的水产养殖方式，从而对提高淡水养殖产量的提高、降低养殖成本、减轻人工劳动强度都具有重要的意义。
1 系统设计本系统主要由溶氧量传感器采集模块、水温传感器采集模块、信号处理与无线通信模块、STC89C52主控器模块、增氧机控制模块、上位机监控显示设置模块组成，系统框图如图1所示。
块发出控制指令。
接收和存储上位机的参数设置信号。
系统主控器使用的是STC89C52单片机，该单片机是宏晶公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 字节系统可编程Flash 存储器，指令代码完全兼容传统8051，具有512字节内部RAM ，4KB 内部ROM ，完全能够满足设计要求。
2.2 数据采集模块本设计主要对鱼塘的水温和溶氧量进行测量，数据采集模块包括温度传感器模块和溶氧量传感器模块。
温度传感器型号选用DS18B20，是DALLAS 公司生产的一线式数字温度传感器，通过单线接口与主控模块通讯。
溶氧量传感器采用北京博海志远科技有限公司生产的DOB-300A 型在线溶解氧传感器和变送器， 其测量范围是0-20mg/L ，分辨率为01mg/L ，输出模拟电压0-5V 。
2.3 信号处理与通信模块该模块采用美国TI(Chipcon)公司生产的一款基于ZigBee 技术鱼塘自动增氧控制系统设计华北理工大学人工智能学院 王睿铮华北理工大学电气工程学院 曹文军 于文硕图1 鱼塘自动增氧控制系统原理框图传感器模块将溶氧浓度信号、水温信号经信号处理与无线传输模块转化成数字信号后通过无线网络传给主控器模块，主控器模块将接收到的数据与设定数据比较，输出相应的控制指令，通过无线网络传输给对应的信号处理与无线传输模块，通过驱动电路，控制增氧机工作。
水产养殖中的养殖水体溶解氧调控技术在水产养殖业中，养殖水体的溶解氧含量对于水产生长和健康至关重要。
溶解氧是水中生物生存所需的主要气体之一，它对鱼类、虾类和其他水生生物的新陈代谢以及免疫功能具有重要影响。
然而，在一些养殖场或养殖水域中，溶解氧含量可能不足，因而需要采取措施来调控养殖水体的溶解氧含量。
本文将介绍几种常见的养殖水体溶解氧调控技术。
一、增氧设备的应用增氧设备是调控养殖水体溶解氧含量最常用的方法之一。
通过将空气或纯氧引入水体，增氧设备能够有效提高水中的溶解氧含量。
常见的增氧设备有曝气器、增氧泵和增氧管等。
曝气器通过将气泡注入水体，增加气体与水体的接触面积，从而促进溶解氧的吸收。
增氧泵则能够将含氧气体直接注入水体，提高溶解氧的浓度。
增氧管则通过将气体注入水中，形成气体泡团，增强氧气与水体之间的接触，从而增加溶解氧含量。
采用这些增氧设备可以有效提高养殖水体的溶解氧水平。
二、水体循环和通气水体循环和通气也是调控养殖水体溶解氧含量的一种有效方法。
通过设置水泵和通气设备，使得养殖水体中的水能够循环流动，并与空气充分接触。
水体循环可以加速水中的氧气重新溶解，同时也能够带走水体中的废气，保持水体的清洁。
通气设备则能够将新鲜的空气引入水体，增加溶解氧的含量。
通过水体循环和通气，可以有效提高养殖水体的溶解氧水平。
三、控制养殖密度和投喂量控制养殖密度和投喂量也是调控养殖水体溶解氧含量的关键因素。
合理控制养殖密度，避免养殖过密，可以减少水体中生物的新陈代谢，降低养殖水体中的氧气消耗量。
同时，合理控制投喂量，避免过量投喂，可以减少水体中废物的生成，减轻水体的负荷，从而保持水体中的溶解氧含量。
通过控制养殖密度和投喂量，可以有效调控养殖水体的溶解氧水平。
四、水体曝气和水质调节水体曝气和水质调节也是调控养殖水体溶解氧含量的一种方法。
通过将水体暴露在空气中，促使水体与空气之间的气体交换，增加溶解氧的含量。
同时，定期检测水体的pH值、温度和盐度等指标，并适时进行调节，保持水质的稳定，有助于提高溶解氧的含量。
鱼塘溶解氧自动监控系统的设计与研究肖忠;陈怡;莫洪林【摘要】为了提高水产养殖技术的自动化水平以及鱼类产品饲养的数量和质量,系统地研究了溶解氧的检测与控制,设计出溶解氧自动监控系统.该系统由上下两级单片机、测氧量传感器、无线数传模块等组成,可以实时监测鱼塘的含氧量、控制增氧机工作状态,并能实现故障报警与故障紧急处理等功能,使水产品生产在最适宜的环境下,达到增产、节能、减轻工人劳动强度和减少污染的效果.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2009(031)005【总页数】4页(P142-145)【关键词】溶解氧;温度;自动监控;单片机【作者】肖忠;陈怡;莫洪林【作者单位】广州大学,机械与电气工程学院;广州大学,商学院,广州,510006;广州渔宝农机科技有限公司,广州,510019【正文语种】中文【中图分类】TP273+.5;S9530 引言溶解氧是指溶解在水中的分子态氧。
与陆生动植物一样，水生生物亦必须在有氧存在的条件下才能够生存。
鱼类只有在水中溶氧量达到一定数值后，才能维持其生命活动，且在一定的范围内，其生长速度及对饲料的利用率都将随着水中溶氧量的升高而增加，低氧对鱼类的生活及生长十分不利。
在鱼塘，水中溶氧是保证养殖鱼类健康生长并获得高产的关键因素，因此了解水中溶氧的变化规律，采取增氧机强制增氧，对提高养殖产量，达到高产高效的目的，具有重要的意义[1]。
目前，大多数渔业养殖户对水中溶解氧含量的判断主要来自经验，即通过观察阳光、气温、气压，以及鱼有无浮头等现象，判定水中溶解氧含量的高低，并控制增氧机是否开机增氧；少数渔业养殖户借助比色卡来测量水中溶解氧的浓度，此法通过直接测量，比纯经验的方法优越，但两种方法都存在工作强度大，人工成本高的问题。
另外，增氧机开机时间的长短同样也是按经验来控制的，这种比较落后的养殖技术不仅不能保证鱼在较高的溶氧环境下快速生长，提高饲料的转化率，而且在增氧机的使用上也比较费电，增加了生产成本。
鱼塘循环水工程设计方案一、设计概述鱼塘循环水系统作为一种重要的水产养殖系统，可以有效地改善水质、提高鱼类生长速度、增加养殖密度、降低养殖成本，是目前水产养殖业中的一种重要技术。
而鱼塘循环水系统的设计方案，是保证系统正常运行和鱼类健康成长的基础。
本文将对鱼塘循环水系统的设计方案进行详细的介绍和分析，包括系统原理、组成部分、工程设计、运行维护等内容，以期为相关从业者提供一些参考和借鉴。
二、系统原理鱼塘循环水系统的原理是通过一系列的处理设备对鱼塘水进行处理，去除污染物质，提高水质，然后将处理后的水再次投入鱼塘，形成循环利用，以达到净化和保持水质的目的。
这样可以不断提高水生物的生长环境，保持水体清洁、富氧，从而提高鱼类的生长率和养殖效益。
三、系统组成鱼塘循环水系统主要由水泵、过滤设备、曝气设备、水质监测设备等组成。
具体包括：水泵、机械过滤器、生物过滤器、增氧设备、臭氧发生器、水质监测仪器等。
1. 水泵：主要负责将鱼塘水泵送至处理设备和再次注入鱼塘中。
2. 机械过滤器：用于去除水中的大颗粒杂质和沉淀物质，包括网式过滤器、旋流分离器等。
3. 生物过滤器：对水中的有机废弃物、氨氮等进行降解处理，包括生物滤槽、生物球过滤器、生物膜反应器等。
4. 增氧设备：负责将氧气充分溶解于水中，提供充足的氧气供养水生物。
5. 臭氧发生器：用于生成臭氧，可以有效地消除水中的异味、杀灭细菌和病原体。
6. 水质监测仪器：通过监测水中的各项指标，包括溶解氧、水温、PH值、氨氮、硝酸盐等，以及对水质进行实时监测。
四、工程设计1. 鱼塘循环水系统的规划：首先需要对鱼塘进行勘测，包括鱼塘的大小、地形特点、水质情况等。
根据勘测结果，设计出鱼塘循环水系统的布局图，确定各处理设备的摆放位置和管线走向。
2. 设备选型：根据鱼塘水质情况和处理要求，选择适合的水泵、过滤设备、曝气设备等，保证设备的性能和水质处理效果。
3. 技术参数和控制系统：对鱼塘循环水系统进行技术参数设计，包括水泵流量、过滤设备处理量、增氧设备供氧量等。
高密度养殖调控鱼池溶氧措施定期加注新水在高密度养殖情况下，鱼塘中残饵、污物较多，厌氧发酵产生氨氮、硫化氢等有害物质，使水体恶化，尤其是高温季节，水质变坏更快，因此定期注水是调节水质最常用的也是最经济适用的方法之一。
一般每7～10天加注新水1次，每次加水15～20厘米深。
在池水恶化比较严重时，宜采用换水措施，保持良好的水质条件。
以养鲢、鳙鱼为主的池塘，水色应保持草绿色或茶褐色，透明度为20～30厘米水深；以养草、鲤鱼为主的池塘，水色较鲢、鳙鱼池塘水色淡些，每7～10天应灌新水1次，每次宜提高水位15～20厘米。
夏季鱼池应尽量保持最高水位。
定期搅动底泥搅动底泥可促进底质不断分解，间接控制水质变化。
一般每10～15天搅动1次，每次搅动面积不少于水体面积的1/3，且以晴天中午搅动效果最好，但闷热、气压低的天气时勿搅动。
使用增氧机增氧精养池塘应配备专门的增氧机，其中以叶轮式最好，开机增氧可使水体对流，增加水中溶氧量和散发有毒气体。
适当追施化肥可以使浮游植物保持适当的密度和旺盛的生活状态，供鱼食用，同时浮游植物可以吸收水体的营养盐，并通过光合作用产生氧，从而改良水质。
高温季节鱼池施肥应以化肥为主，少施有机肥，一般在水质清瘦的池塘中，每亩每次施尿素2.5公斤，过磷酸钙5公斤，每隔5～7天施1次，若要施有机肥，必须充分发酵后，采用少量多次的办法。
使用药物改良一些养鱼密度大，又不能经常换水的池塘，应定期施生石灰调节水质，减少硫化氢等有毒气体的毒害。
每次每亩池塘可用生石灰15公斤，加水后全池泼洒，每隔20天左右进行1次。
光合细菌具有净化水质、增加水体溶氧量的优点，还可以作为滤食性鱼类的饲料,每20天全池泼洒1次。
鱼池中浮游动物过多，可用敌百虫杀灭，每立方米水体用药0.3~0.5毫升。
蓝藻过多，可用硫酸铜抑制，每立方米水体用药0.7亳升。
在鱼发生浮头时，亦可选用增氧剂等相关药物予以增氧。
移植水生植物改良水生植物作为水体初级生产力，可以控制鱼池藻类等的生长，起到很好的净水作用。
溶解氧控制系统⽅案溶解氧控制系统⽅案（修改稿）⼀、概述污⽔⽣化处理的耗氧反应是重要的反应阶段，⽬前国内的污⽔⽣化处理的加氧⼯作都是采⽤⼤功率的⿎风机实现的，需要消耗⼤量的电能，在保证⽔质的情况下，如何实现节能控制，降低成本，是⽬前国内外需要认真考虑的问题。
污⽔中的微⽣物对氧的需求量是⼀定的，少了会降低⽔质，多了不仅不能保证⽔质，⽽且还浪费能源，通常以溶解氧的含量来判断某个时候供氧量是否合适。
但是，所需要的溶解氧不应该是⼀个定值，它是随着污⽔的浓度、天⽓、⽓温、时间变化的函数。
就是说污⽔处理过程控制具有显著的⾮线性、⼤滞后、多变量、时变性的特点。
为此，需要研究在不同⼯况条件下，溶解氧设定值的优化。
建⽴污⽔⽣化处理过程的溶解氧变化的模型，并依据该模型对⿎风量进⾏低能耗的优化控制。
建⽴能适应环境变化的基于污⽔⽣化过程。
在国内曝⽓量优化控制⽅⾯进⾏了⼀些研究，常⽤的⽅法主要是基于溶解氧⽬标值的PID 控制。
但是，由于污⽔⽣化处理过程的⾮线性、时滞及溶解氧⽬标值时变性，使PID 控制很难跟踪溶解氧⽬标值。
在PID 控制基础上发展了变增益的PID 控制、模糊PD 控制，这些⽅法仍然不能解决过程不确定性问题。
为此，许多学者采⽤神经⽹络⾃动诊断、模糊专家控制等智能控制⽅法。
但是，对于复杂的污⽔⽣化处理过程，学习样本有限和专家知识不⾜，使这些⽅法的效果不明显。
国外这⽅⾯成功经验也很少。
所以说国内的污⽔处理过程的⾃动化⽔平还有待提⾼，⼤多数只停留在数据采集和简单控制(如提升泵、污泥回流泵、⿎风机的开关控制)的⽔平上。
污⽔处理过程建模和控制⽅⾯的研究属于刚起步，主要⽤模糊神经⽹络控制、递阶神经⽹络、仿⼈智能、⾃适应、专家知识等⽅法来构建可知模型，取得⼀定成功。
但这些⽅法有待深⼊研究和完善。
⼆、⽅案提出我们在总结先前的经验和实际运⽤的基础上，对于污⽔的⼊⽔⽔质、⽣化反应过程、出⽔⽔质波动等各种在线、离线检测数据进⾏科学分析，结合智能检测、诊断与控制技术对⽣物化过程进⾏综合控制与优化，以保证在各种⼲扰条件下出⽔⽔质稳定达标。
0 引言在海南，居民多半利用四面环海的地理环境优势发展水产养殖业，但这些养殖业多半由个体户自主经营，几乎是凭借常年积累的经验来控制增氧机的工作，渔民一般都要在固定的时间到鱼塘观察水生物的活动状态，有时还需半夜查看，没有进行合理地养殖，而且小规模的养殖场很难配置昂贵的高科技监控系统设备，不能达到利润的最大化。
为此，设计低成本的鱼塘无线溶氧监控系统，实时监测水中的溶氧量，并且智能化控制增氧机，一方面，给鱼类的生存发展提供一个良好的环境，提高鱼类产量、质量、存活率；另一方面，有利于实现水产养殖环境设施调控的智能化，设备的自动化，对于改善水产养殖场的设施与工作条件，减少渔民的工作量，促进我国渔业的智能化进程具有极为重要的意义。
1 系统总体方案设计鱼塘无线溶氧监控系统总体方案设计图如图1所示。
溶氧监控系统主要由溶氧探头、变送器、单片机、无线传输GSM 模块、固态继电器电路和增氧机组成。
其中，溶氧探头用于检测鱼塘水中的溶氧量，单片机采集接收到的溶氧电信号，并换算处理成溶氧浓度。
若当前的溶氧量浓度低于设定的下限值（如：2mg/L），单片机控制增氧机启动工作；若当前的溶氧量浓度高于设定的上限值（如：8mg/L），单片机控制增氧机停止工作。
此外，当水中的溶氧量低于下限值时，借助于无线传输模块，将溶氧量数值无线传输给用户手机端，方便用户及时了解最新的溶氧测试信息。
另有，用户可随时通过手机发送相关控制指令的短信息给GSM 模块，进而控制增氧设备的启动与停止，确保水中的溶氧量在设定的合理数值范围内。
2 系统硬件电路设计监控系统的硬件电路主要由STC12C5410AD 单片机、溶氧探头、GSM 无线数据传输模块、三相固态继电器及增氧机组成，其中，极谱式溶氧探头DOB-300B （北京博海科技公司）作为测量元件，系统的主控核心为STC12C5410AD 单片机。
In this system,the dissolve oxygen sensor DOB-300B is adopted to test dissolve oxygen content.If the testing data is more than the maximum of setting value,single-chip microcomputer will output corresponding controlling signal to make the aerator stop working.When the testing data is smaller than the minimum of setting value,on one hand,the single-chip microcomputer will control the aerator to run in order to increase the content.By doing this,it can provide suitable growth environment to fishes with sufficient numerical range.On the other hand,the single-chip microcomputer will send value to user in order that the user can learn the testing information in time.In addition,the user can send short message about controlling instruction to TC35,then the aerator will make motion carrying out the function of monitoring dissolve oxygen in real time.Keywords: dissolve oxygen sensor;aerator;STC12C5410AD;TC35基金项目：海南省教育厅高校科学研究项目（Hnky2015-29）。
氧是鱼类赖以生存和生长发育必备条件之一。
水中溶氧量主要与温度、湿度和鱼的密度等因素有关。
鱼类惟独在水中溶氧量达到一定数值后，才干维持其生命活动，且在一定的范围内，其生长速度及对饲料的利用率都将随着水中溶氧量的升高而增加，低氧对鱼类的生活及生长是十分不利的。
目前，大多数渔业养殖户对水中溶解氧含量的判断主要来自经验，即通过观察阳光、气温、气压以及鱼有无浮头等现象，判断水中溶解氧含量的高低，并控制增氧机是否开机增氧。
为了防止发生泛塘现象，渔民需要花费大量的时间、精力观察鱼塘的情况。
这种方式存在事后控制、增氧不及时或者过度增氧、费时、劳动强度大等缺点，在一定程度上影响了鱼类的生长，增加了养殖的成本。
为了提高鱼类产品饲养的质量和数量，提升水产养殖技术的自动化水平，减轻渔民的劳动强度，降低水产养殖的成本，研制了鱼塘含氧量自动控制系统，实时监测水中的溶氧量和温度，自动启动鱼塘中增氧机运行，使鱼塘中水的溶氧量和温度的上下限保持在设定的范围内，有效地提高了鱼类养殖的安全性，降低了养殖成本，对提高养殖产量，达到高产高效的目的，具有重要的意义。
池塘水产养殖[过程中需要自动监测水中溶氧量及水温，并在超过水温上限及溶氧量上、下限时进行自动报警和控制增氧机开/关的装置。
池塘水产养殖增氧机控制系统主要由传感器节点、增氧机和终端控制模块三部份组成。
整个系统完成的功能是利用温度和溶解氧传感器将采集到的数据传输到传感器节点，并进行数据处理，然后通过无线通信协议发送到终端控制模块，终端控制模块进行判断，在超出设定的界限时发出报警信号，同时开启或者关闭增氧机。
整个系统框图如图 1 所示。
由于传感器节点放在池塘中，考虑到供电的方便和安全，所以采用电池供电。
传感器节点的无线通信协议采用满足 IEEE802.15.4 网络通信标准[10]的 Zigbee 协议。
同时在电路设计过程中，芯片的选择均从低功耗、体积小、应用方便等角度进行考虑。
传感器节点主控芯片及电路介绍此设计中传感器节点主要由溶氧量和温度传感器、运算放大电路、处理器、无线收发模块和电源等构成。
传感器节点电路连接图如图 2 所示。
其中主处理器芯片选用 TI 公司的超低功耗单片机MSP430F149。
MSP430F149 具有很低的供电电压，供电范围是 1.8V-3.6 V。
MSP430F149 具有超低的功耗，在休眠条件下工作电流惟独 0.8 uA。
MSP430F149 具有唤醒时间短，从休眠方式中唤醒只需要 6 us。
并且其具有丰富的外设，12 位的 A/D 转换器，串口通信模块可设置成 UART 或者 SPI 方式，有 6 个数据端口及 60KB 的 Flash 等。
此外， MSP430F149 具有JTAG 仿真调试接口，便于软件的调试。
在应用过程中 MSP430F149 接两个外部晶体振荡器，分别为低速晶体振荡器和高速晶体振荡器，低速晶体振荡器支持超低功耗，它在低频模式下使用一个 32.768 KHz 的晶体，该晶体直接连接在 XIN 和 XOUT 管脚上。
高速晶体振动器作为它的第二晶体振荡器。
与低速晶体振荡器不同点是功耗较大且必须外接电容。
系统可以根据不同的需要选择不同的晶体振荡器作为主时钟。
此设计中设定在普通情况下微处理器工作在低频，从而降低功耗，等需要进行温度和溶氧量检测时，即将切换到高频时钟上，即将进行温度和溶氧量的采集、处理和数据的收发等操作。
由于两个晶体振荡器的存在，在保证系统低功耗的同时也可以保证系统的快速响应。
Zigbee 是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术， Zigbee 的基础是 IEEE 802.15.4，它具有传输速率低、功耗低、成本低、网络容量大、安全性好等特点，是自动控制系统和工农业生产中短距离无线通信的首选网络。
具体芯片选择DIGI 公司的XBee模块，XBee模块是一个外型小巧，功能完善的Zigbee 收发器，支持半双工操作，射频部份芯片全部内部集成，可以外接多种类型的天线。
XBee 模块通过 UART 与 MSP430 相连进行通信。
XBee 模块的 SLEEP 引脚与 MSP430 的 P4.3 相连，通过对 P4.3 编程来控制 XBee 进入休眠状态。
为了有效的观察XBee 的通信状态，将 MSP430 的 P3.6 和 P3.7 与发光二极管相连。
通过发光二极管的闪烁情况来判断 XBee 的通信状态。
由传感器采集的摹拟信号，经运算放大器进行放大以后送至单片机的 P6.3，P6.2 引脚进行摹拟/数字转换。
其他数字传感器接口只是用于扩展接口，当系统需要增加采集因子时，在此接口连接相应的传感器即可。
单片机将处理后的数据通过串口传输给无线通信模块，无线通信模块将数据发送到终端控制系统，这样终端控制系统就可以通过阈值来控制报警系统和增氧机的工作状态。
终端控制系统主要由溶氧量和水温报警电路、控制电路和无线收发模块等组成。
该系统的工作过程是：单片机和无线收发模块都采用上文中的芯片。
无线通信模块接收来自于传感器节点采集的溶氧量和水温的数值信息。
单片机通过串口接收来自于无线模块的数值，在其内部进行计算和比较，判断采集到的数值是否超过了设定的数值限制。
单片机根据判断结果控制是否发出报警信号并控制增氧机开启或者关闭。
其中增氧机控制电路图如图 4 所示。
增氧机控制电路主要由光电耦合器和继电器组成。
其工作原理为：当 MSP430 单片机的 I/O 引脚输出低电平时，光耦 U1 截止，继电器线圈两端无电位差，继电器处于常开状态，相当于开关断开；当单片机的 I/O 引脚输出高电平时，光耦 U1 饱和导通， VDD 电源加到继电器线圈两端，继电器吸合，其常开触点闭合，相当于开关闭合。
在光耦截止瞬间，线圈中的电流不能突变为零，继电器线圈两端会产生一个较高电压的感应电动势，所以在线圈两端并联上一个二极管 D1，使线圈产生的感应电动势通过D1 放电，保护三极管不被击穿，并消除感应电动势对其他电路产生的干扰。
此系统中使用光电耦合器有效地降低了外部干扰对系统的影响，增强了系统的稳定性。
监控系统的软件主程序流程图如图 5 所示。
它的工作过程是：系统上电后，单片机完成各部份的初始化工作，系统自动读入来自被监控点的温度、溶氧量值，将其与设定的温度、氧浓度值进行比较，判定测得的值是否超出了设定的界限值，并决定是否启动报警器和增氧机。
/*主程序初始化*/open_watch_dog (); //打开看门狗MclkInit_32K(); //系统时钟初始化32Klow_power_init(); //省电初始化timeA_init(); //时基初始化timeB_init();sys_init(); //系统初始化clear_watch_dog();…………/*ZB 初始化*/u_char zb_init(void){lzs_strcpy((char*)us_tx_buf,(char*)AT_RQ);us_tx_num=lzs_strlen((char*)AT_RQ);us_tx(us_tx_buf,us_tx_num);us_rx_num=(u_int)us_rx_p- (u_int)us_rx_buf;us_rx_buf[us_rx_num]='\0';n=lzs_strcmp((char*)us_rx_buf,(char*)AT_OK);if(n!=0) return 0; /*错*/…………}系统中传感器节点的程序流程如图 6 所示。
它的工作过程是：系统上电后，单片机完成各部份模块的初始化工作，无线通信模块获得通信信道，单片机启动内部的 A/D 转换模块将传感器采集的数据进行模数转换，然后单片机进行数据处理和计算，同时将数据存储在无线模块的发送缓存器里发送出去，如果采集的时间到了，单片机进入睡眠模式，一但单片机的睡眠模式的定时时间到，单片机再返回工作模式，继续进行采集工作。
系统的结构框图和主从机方案如图 1 和图 2 所示。
系统主要组成部份包括：溶解氧传感器、信号调理单元、 AVR 单片机、无线射频模块(RF 模块)、GSM(global system for mobile communications)模块以及液晶屏等。
系统的硬件部份主要完成信号调理和信号采集。
整个硬件电路以 ATmega128 AVR 单片机为控制核心。
通信方式采用主从结构，整个系统有一个主站，多个从站。
主站与从站之间采用无线射频方式进行通信，这样，相对于每一个鱼塘都设置一个 GSM 模块来说可以节省大量资金。
而主站和业主之间采用GSM 网进行通信，只要是 GSM 网覆盖的范围都能进行通信，这样既扩大了通信范围和空间，又保证了通信质量。
只要业主的手机带在身边则随时都可以知道自己鱼塘中的氧含量。
本系统使用瑞士 Hamilton 公司的溶解氧电极检测鱼塘中水的含氧量，它广泛应用于水、废水、游泳池和鱼塘，该电极有一个内置的22 kΩ的温度补偿电阻，极化和反应时间极短，可以精确地检测到水中的含氧量。
传感器输出的溶解氧和温度送人德国 PISCO 变送器，变送器可以输出 4~20 mA 的标准信号。
把这个标准信号接入一定的电阻和电容后，转化为 0~5 V 电压信号，这样就可以送入单片机进行A／D 转换了。
ATmega128 AVR单片机是由美国ATMEL 公司研制开辟的，具有增强型 Flash 的 RISC 精简指令集高速 8 位单片机。
AVR 单片机可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通信设备、家用电器等各个领域。
AVR 单片机废除了机器周期，抛弃复杂指令计算机(CISC)追求指令完备的做法；采用精简指令集，以字作为指令长度单位，将内容丰富的操作数与操作码安排在一字之中 (指令集中占大多数的单周期指令都是如此)，取指令周期短，又可预取指令，实现流水作业，故可高速执行。
在从站中的 AVR 单片机接收标准的0~ 5 V 信号，利用片内的 12 位 A／D 转换器做 A／D 转换，并把转换的结果与设定值进行比较，启停增氧机；通过射频模块把检测到的信号传给主站。
射频传输使用 STR-30。
它具有微功率发射，最大发射功率 10 mW；载频频率 433~915 MHz；高抗干扰能力和低误码率；在视距情况下，天线高度>2m，可靠传输距离可达 300~4 000 m(BER=1 200b／s)；透明的数据传输；多信道；双串口， 3 种接口方式；智能数据控制，用户无需编制多余的程序等特点。
RF 射频模块与单片机连接，进入单片机的采集的数据通过 RF 射频模块就可以实现主、从机多点双向数据传输了。
从站的主体电路图如图 3 所示。
