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1、摘要1引言3第一章设计方案4 1. 1方案一4 1. 2方案二4 1. 3方案三4第二章电路设计6 2. 1测温部分62.1.1温度传感器的概述62.1.2温度传感器的选择6 2. 2控温部分72. 2. 1NE55572.2.2继电器10 2. 3加热器122.4电源13第三章制作与调试16 3. 1温度传感器的制作16 3. 2加热器的制作163.3全电路的制作17 3. 4成品调试183.5测试与成果20参考文献21附录22附录A热带鱼鱼缸水温自动加热控制器电路图22附录B元器件清单23鱼缸自动恒温器摘 要：本文通过对H前大多数水族馆箱控制设备应用现状的分析和研究，提出 了一种多功能的观
2、赏鱼缸智能控制系统的设计方案。该控制系统结合传感器技 术、时基集成电路和加热器，实现了鱼缸自动恒温器。它采用负温度系数热敏电 阻器作感温探头，通过加热器鬥动控制鱼缸水温，对各种大小的鱼缸都适用。文 中给岀了该设计方法详细的原理说明和具体的设计电路。关键词：温度传感器NE555继电器Fish tank thermostatAbstract： This article through to the present most aquarium tank control device application present situation analysis and research, put fo
3、rward a kind of multifunctional ornamental fish design scheme of intelligent control system. The control system combines sensor technology, a time-base integrated circuit and a heater, realizes the fish tank thermostat. It uses the negative temperature coefficient thermistor as a temperature probe,
4、through the automatic control of water heater tank, the size of the various fish are applicable. The paper gives the detailed design method of principle and specific circuit design.Key words： Temperature Sensor, NE555, Relay引言随着人们物质生活的改善和欣赏能力的提高，观赏鱼缸Z类的工艺产品逐渐 进入了家庭、宾馆和商城等公共场所，但是，H前市场丄的观赏鱼缸的水温检测、 液位控
5、制、水循环、喂食等操作都需要人为的手工进行，这就给人们带来了很大 的麻烦和不便。鱼缸H动恒温器主要是利用温度控制系统、感应接收系统的相关理论和实践 应用，实现对鱼缸的控制冃的。主要内容是根据项H要求，设计一种成本低、灵 敏度高、用途广泛，适用于养殖热带鱼的水温自动加热控制器，设计出相应的硬 件元件结构等，详细叙述了系统硬件线路的设计要点和结构。通过较长时间的运行测试，表明该控制系统运行稳定可靠、操作简单方便、 具有多种节电工作模式。同时该系统设计灵活、结构简单、成本低廉，易于规模 化生产，可广泛用于家庭、宾馆和商城等安装观赏鱼缸的场所。第一章设计方案 1.1 方案一该方案是一种双重自动恒温鱼缸
6、，在鱼缸内放入一个加热棒，旁边放支温度 计。通上电源，加热棒加热，水温上升，看着温度计的上升情况，随吋控制鱼缸 内的水温情况。该方案操作简单，用户使用方便。 1.2 方案二此方案运用51单片机来实现恒温箱控制系统，整个系统分为两个部分：第 一部分是以89C51为核心的控制部分，实现对各种控制参数的设置、存储、显示 和处理。第二部分是由传感器传送过来的各种检测信号，并输岀多路信号实现对 鱼缸相应功能的实时控制，两部分之间以串口进行通讯。如下图11所示。图1.1 系统硬件结构框图 1.3 方案三热带鱼鱼缸水温自动加热控制器主要由温度传感器电路部分、555时基集成 电路、AC-DC电源变换模块和加热
7、电路四部分组成。其电路如附录A所示。利用555时基集成电路来实现，当水温低于设定温度（热带鱼通常为23- 27C）时，感温器感应到，将信息传给加热器，加热器自动加热；半温度达到设 定值时，加热器停止加热，保持恒温状态。半温度在此乞间时电路都会周而复始 的工作，从血达到可靠控制鱼缸中水温的冃的。该系统框图如图12所示。图1.2系统框图各方案的比较：方案一：制作过程简单易行，成本较低，但太简陋，使用麻烦，不适合消费 者的大量使用。方案二：在精度的控制方面做的很好，有程序高度控制，使用便利，但性价 比不高，在制作成本上价位太高，不利于消费者的购买使用；另一方而，制作程 序也比较复杂，所花费的时间太长
8、。方案三：这个方案大部分都涉及到模拟电路知识，模块也不是很多，结构也 相对简单，各部分功能作用明显，貝要弄清楚各单元的电路作用，选好相关硬件, 就可以设计出一个简单轻便，经济实惠，易于使用的鱼缸水温调节器。在此设计 中，选用了一个控制温度可调传感器，使得该系统的使用非常灵活，不仅可用于 鱼缸水温的调节，其他一些类似的水温调节也十分实用，可谓实用广泛，可以说 是一个性价比较高的自动温度控制器。综合丄而描述，决定选用方案三实施。第二章电路设计 2. 1 测温部分2.1.1温度传感器的概述温度传感器的种类有很多，但电路原理相似。一般由热敏电阻器Rt、几根 多股导线丄、一段直径比热敏电阻稍大的塑料软管
9、和一些环氧树脂组成。温度传感器的作用是感应外界环境的温度变化，然后将信息传递给控温系 统。2.1.2温度传感器的选择方案一：采用温度传感器钠电阻PtlOOo钠热电阻的物理化学性能在高温和 氧化性介质中很稳定，它能用作工业测温元件，且此元件线性较好。在0100摄 氏度时，最大非线性偏差小于0.5摄氏度。钠热电阻与温度关系是，Rt = R0(l+At+Btn);其中Rt是温度为t摄氏度时的电阻；R0是温度为0摄氏度 时的电阻；t为任意温度值，A,B为温度系数。方案二：采用模拟温度传感器AD590K, AD590K具有较高精度和重复性(重 复性优于0.1C),英良好的非线性可以保证优于土0.1 C的
10、测量精度。但其测量 的值需要经过运算放大、模数转换再传给单片机，硬件电路较复杂，调试也会相 对困难，所以本系统不宜采用此法。方案三：采用数字温度传感器DS18B20, DS18B20提供九位温度读数，测量 范围-55C、125C,采用独特1-WIRE总线协议，只需一根口线即实现与MCU的 双向通讯，具有连接简单，高精度，高可靠性等特点。并且,DS18B20支持一主 多从，若想实现多点测温，可方便扩展，但性价比较低，故不选用。方案四：采用负温度系数热敏电阻，可满足10100C的测量范围，且热敏 电阻精度、重复性、可靠性都比较好，英测量温度范围相对较小，符合本实验所 制作的作品，稳定性还可以，能满
11、足本系统温度控制的范围要求，性价比也较高, 所以采用此温度传感器。综合以丄四种方案，本设计采用第四种方案，利用常温下470欧MF51型的 负温度系数热敏电阻器MF51作为温度传感器。图2. 1温度传感器实物图2.2控温部分 2. 2. 1NE555一、简介NE555 (Timer IC)为8脚吋基集成电路，大约在1971年由Signetics Corporation发布，在当时是唯一非常快速且商业化的Timer IC,在往后的30 年中非常普遍被使用，且延伸出许多的应用电路，后来基于CMOS技术版本的 Timer IC如MOTOROLA的MCI455已被大量的使用，但原规格的NE555依然正常
12、 的在市场上供应，尽管新版IC在功能上有部份的改善，但其脚位劲能并没变化, 所以到FI前都可直接的代用。NE555是属于555系列的计吋IC的其中的一种型号，555系列IC的接 脚功能及运用都是相容的，貝是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、 可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计吋 IC,只需少数的电阻和电容，使可产生数位电路所需的各种不同频率之脉 波讯号。二、生产厂家NE555生产厂家其中主要由此5家厂家、5大品牌技术商生产、NXP恩 智浦、TI德洲、NEC H电、ST意法半导体、FAIRCHILD仙童。三、主要特点1只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡
13、延时作用。其延 吋范围极广，可由几微秒至几小吋之久。2.它的操作电源范围极大，可与TTL, CMOS等逻辑电路配合，也就是 它的输出电平及输入触发电平，均能与这些系列逻辑电路的高、低电平匹 配。3其输岀端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。4该型号在市场上比较常见，容易购买，它的计时精确度高、温度稳 定度佳，且价格便宜，所以选择它的人比较多。四、引脚位配置Pin 1 （接地）-地线（或共同接地），通常被连接到电路共同接地。Pin 2 （触发点）-这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触 发信号上缘电圧须大于2/3 VCC,下缘须低于1/3 VCC oPin 3 （输出）-当时间
14、周期开始555的输岀输出脚位，移至比电源电 压少17伏的高电位。周期的结束输出回到0伏左右的低电位。于高电位 时的最大输岀电流大约200 mA oPin 4 （重置）-一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输 岀回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽略不用。Pin 5 （控制）-这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计 时器经营在稳定或振荡的运作方式下，这输入能用来改变或调整输出频率。Pin 6 （重置锁定）- Pin 6重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的 电压从1/3 VCC电压以下移至2/3 VCC以上时启动这个动作。Pin 7 （放电）-这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流
15、输出能力， 当输出为0N吋为LOW,对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH,对地为高 阻抗。Pin 8 （V +） -这是555个计时器IC的正电源电床端。供应电压的范 围是+4. 5伏特（最小值）至+ 16伏特（最大值）。输出丄 F/F比较器图2. 2NE555接脚图五、参数功能特性供应电压4. 5-18V供应电流3-6 mA输出电流225mA （max）上升/下降时间100 ns六、和关应用NE555的应用范围很广，但一般多应用于单稳态多谐振荡器、双稳态多 谐振荡器及尢稳态多谐振荡器。下面来介绍下单稳态的：HQRDISTRIGTHR 1CWlt图2. 3NE555电路图工作原理：NE555时基集成电路（IC1）在这里接成典型的单稳态电路，暂态 时间设为11s （由电阻器R2与电容器C1数值决定），平时IC1处于稳定态，3脚 输出低电平，继电器K不动作，加热器不工作。Rt是负温度系数热敏电阻器。 当水温下降时，其阻值变大。设控制温度为27摄氏度，调节电位器RP,使得 Rp+Rt=2R
