基于AT89S52單片機(jī)控制的增氧機(jī)組運(yùn)行監(jiān)控器設(shè)計(jì)

【摘要】本文介紹了利用AT89S52單片機(jī)設(shè)計(jì)的魚塘增氧機(jī)組運(yùn)行監(jiān)控器，能實(shí)時(shí)監(jiān)控增氧機(jī)組的運(yùn)行電流，當(dāng)增氧機(jī)發(fā)生故障時(shí)，智能判斷運(yùn)行電流異常并作出報(bào)警，解決增氧機(jī)組出現(xiàn)故障不能及時(shí)處理的問題。

【關(guān)鍵詞】AT89S52;ADC0832;運(yùn)行電流;監(jiān)控報(bào)警

1.引言

現(xiàn)在魚塘養(yǎng)殖魚都要使用增氧機(jī)對(duì)水體進(jìn)行增氧，當(dāng)增氧機(jī)或其供電線路出現(xiàn)故障時(shí)，如果不及時(shí)處理，魚就會(huì)出現(xiàn)缺氧大批死亡，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，特別是夜間也要不斷巡查增氧機(jī)的工作情況，影響?zhàn)B殖人員的夜間休息。為了解決這一問題，本文使用了單片機(jī)監(jiān)控增氧機(jī)組的運(yùn)行電流，智能化判斷其是否出現(xiàn)運(yùn)行故障，給養(yǎng)殖戶發(fā)出警報(bào)信號(hào)，提醒養(yǎng)殖戶及時(shí)處理故障。

2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

當(dāng)增氧機(jī)組開機(jī)后養(yǎng)殖員巡視機(jī)組工作情況，開機(jī)一分鐘后，工作電流穩(wěn)定，監(jiān)控器自動(dòng)記錄初始電流和顯示機(jī)組的當(dāng)前運(yùn)行電流，運(yùn)行中如有增氧機(jī)出現(xiàn)過載、空轉(zhuǎn)、供電線路斷開時(shí)，機(jī)組運(yùn)行電流就會(huì)出現(xiàn)一定的變動(dòng)，當(dāng)電流增加或減少的誤差超過一定值時(shí)，監(jiān)控器驅(qū)動(dòng)報(bào)警聲電路發(fā)出警報(bào)。

3.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

電路方框圖如圖1所示。

圖1 電路方框圖

3.1 電流檢測(cè)電路

電流檢測(cè)電路由精密交流電流互感器和精密整流電路組成，通過互感器檢測(cè)增氧機(jī)組電源線路中運(yùn)行電流，互感器二次側(cè)的電流由精密整流電路轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。

（1）精密交流電流互感器

常用增氧機(jī)的功率為2KW，每相工作電流約為3.6A，以監(jiān)控5臺(tái)機(jī)為一組，圖二中的LH1選用了30A/15mA的JCT3015C型微型精密交流電流互感器，變流比為2000：1，其采用具有體積小、精度高、一致性好的優(yōu)點(diǎn)。

（2）精密整流電路

該精密整流電路是全波整流電路，這種電路可對(duì)1mV左右的小信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，其誤差小于0.05%。電流互感器LH1的二次側(cè)在電阻R7上形成交流電壓，此電壓經(jīng)全波整流和電容C1和C2濾波成直流電壓送給A/D轉(zhuǎn)換電路。

3.2 A/D轉(zhuǎn)換電路

A/D轉(zhuǎn)換電路選用了ADC0832，該集成是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片。經(jīng)電流檢測(cè)電路轉(zhuǎn)換后輸出的兩路電壓信號(hào)Ui1和Ui2從IC2的第2輸入進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，輸出數(shù)據(jù)送給單片機(jī)P3接口進(jìn)行處理。如圖2所示。

圖4 顯示電路原理圖

3.3 單片機(jī)主控電路和電源電路

單片機(jī)主控電路采用了AT89S52作為MCU，該芯片編程較簡(jiǎn)單，具有ISP功能，能在控制電路板上直接編程，方便現(xiàn)場(chǎng)修改程序。P3口讀取電流數(shù)據(jù)，P1口輸出數(shù)據(jù)到液晶顯示器顯示，P2.3連接報(bào)警電路。電源電路直接采用了5V/1A的開頭電源進(jìn)行供電，LED1是電源指示燈。如圖3所示。

3.4 顯示電路

顯示電路采用了LCD12864液晶顯示器，能顯示增氧機(jī)組開機(jī)后的初始運(yùn)行電流、實(shí)時(shí)運(yùn)行電流和誤差值。如圖4所示。

3.5 報(bào)警電路

當(dāng)實(shí)時(shí)運(yùn)行流超出與初始運(yùn)行電流誤差范圍時(shí)，P2.7輸出高電平，三極管VT1驅(qū)動(dòng)蜂鳴器B1發(fā)出報(bào)警聲。當(dāng)供電線路停電時(shí)，三極管VT2驅(qū)動(dòng)蜂鳴器B2發(fā)出停電報(bào)警聲，電池組應(yīng)選用4節(jié)1.5V的堿性電池，以防電池漏液容易損壞。如圖5所示。

圖5 報(bào)警電路原理圖

4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言，程序流程圖見圖6。增氧機(jī)組的運(yùn)行電流測(cè)量每1秒鐘進(jìn)行一次，與開機(jī)后一分鐘所測(cè)得的初始電流比較，如電流變變化誤差超過一臺(tái)增氧機(jī)正常運(yùn)行電流的50%時(shí)，將發(fā)出報(bào)警。由于電流互感器二次側(cè)電流在精密整流電路中轉(zhuǎn)換成為電壓，單片機(jī)測(cè)量的是電壓值，所以在編程時(shí)電流測(cè)量的子程序應(yīng)采用公式對(duì)電流和電壓對(duì)應(yīng)作轉(zhuǎn)換，生成實(shí)時(shí)電流值正確顯示在顯示屏上。

圖6 程序流程圖

5.結(jié)束語(yǔ)

本電路采用AT89S52單片機(jī)和ADC0832芯片監(jiān)控增氧機(jī)組運(yùn)行電流，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有ISP功能便于修改誤差報(bào)警電流值，方便現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，整機(jī)性能穩(wěn)定，只需將報(bào)警器通電開機(jī)，便于養(yǎng)殖戶簡(jiǎn)單操作，將智能電子技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中去，為農(nóng)戶減輕了勞動(dòng)和思想負(fù)擔(dān)，所以值得推廣。

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作者簡(jiǎn)介：黃穎松（1974—），男，廣東中山人，電子專業(yè)實(shí)驗(yàn)師，現(xiàn)供職于廣東省中山市中等專業(yè)學(xué)校。