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1、基于单片机的智能鱼缸设计摘要随着社会科技与经济的飞速发展，用科技改善人们的生活已经成为了一种必然的趋势。智能鱼缸作为缓解压力的装饰品得到了人们的广泛青睐，而单片机渗透到我们生活的各个领域，如智能家居、手机电脑、汽车仪表等。因而，基于单片机的智能鱼缸设计具有很大的研究意义和实用价值。本设计是针对目前市场智能鱼缸尚在起步阶段，存在功能不齐全、成本较高的问题。利用STC89C51单片机，结合传感器技术和C语言编程技术设计可以自动温控、自动充氧、自动投食、自动水循环的低成本智能鱼缸。本文主要从硬件设计方面阐述设计的实践过程与细节。关键词：单片机；传感器；智能鱼缸DESIGN OF INTELLIGEN
2、T FISH TANK BASED ON SINGLE CHIP MICROCOMPUTERABSTRACTWith the rapid development of social science and technology and economy, Using technology to improve peoples lives has become an inevitable trend. Intelligent fish tanks have been widely favored as an ornament for stress relief, and single chip m
3、icrocomputer has infiltrated all areas of our lives, such as smart homes, mobile phones and computers, and automotive instrumentation. Therefore, the intelligent fish tank design based on single-chip microcomputer has great research significance and practical value.This design is for the current mar
4、ket that the intelligent fish tank is still in its infancy, and it is incomplete function and high cost .Using STC89C51 microcontroller, combined with sensor technology and C language programming technology design can automatically temperature control, automatic water change, automatic feeding, auto
5、matic oxygenated low-cost smart tank. This article elaborates the process and details of the design from the hardware design.Key words: single chip microcomputer; transducer; intelligent fish tank目 录 1 绪论.11.1 课题背景及目的.11.2 国内外研究状况.11.3 课题研究方法.21.4 论文构成及研究内容22 技术与原理.32.1 单片机技术32.2 嵌入式系统32.3 传感器技术33 智
6、能鱼缸元器件选用53.1 智能鱼缸系统的功能要求53.2 系统结构.53.3 主要元器件选取63.3.1 主控芯片选用63.3.2 温度传感器选用93.3.3 时钟芯片选用93.3.4 显示器选用94 系统电路设计.114.1 各模块电路设计.114.1.1 USB接口电路114.1.2 复位电路114.1.3 DS18B20温度传感器电路124.1.4 DS1302时钟模块电路124.1.5 驱动电机电路124.1.6 存储芯片电路134.1.7 按键模块电路134.1.8 LCD1602显示模块电路134.1.9 继电器电路144.2 系统总体模块设计144.3 系统的软件设计165 系统
7、功能测试185.1 系统实物图185.2 功能测试185.2.1 自动温控185.2.2 自动投食205.2.3 自动充氧205.2.4 自动水循环226 总结22参考文献22致谢24附录25附件38附件一：开题报告38附件二：英文译文及原文44技术发展1 绪论1.1 课题背景及目的近年以来，随着我国综合实力飞速飙升，人们对物质和精神生活质量的要求也不断提升，各式各样的智能家居不断问世并得到消费者的喜爱。因而各样的智能鱼缸作为装饰品和智能家居的合体应景入驻家庭、办公室、商场等场所。它不仅可以作为装饰品给我们带来视觉享受，缓解精神疲劳，而且将中国传统水文化引入日常生活，极大的丰富了人们的生活。但
8、目前市面上各式鱼缸鱼龙混杂，格式各异，大多为非智能，需要手动操作实现温控，换水，充氧，投食等。这将造成诸多不便，浪费使用者的大量时间精力，且影响鱼缸的美观性。但现代社会生活节奏较快，人们没有足够的时间动手照顾鱼缸，导致鱼缸生物成活率低。因而，现阶段智能鱼缸具有一定的市场需求。本课题设计的目的为实现鱼缸温控、换水、充氧、投食的一体化和智能化。该设计具有科研和实用两重价值。 1.2 国内外研究状况就现阶段社会现状来看，鱼缸作为家居和装饰品不仅受到老年人的喜爱，同时得到越来越多年轻人的青睐。鱼缸不仅可以做装饰品，给人们带来视觉上的享受，减轻压力，缓解心情，而且灵动的引入了中国传统水文化，成为了一种艺
9、术与文化，因而被广泛的使用于家庭、办公室、商场等场合。但现阶段市场上传统鱼缸居多，需要使用者自行配备加热器，水泵，氧气泵等，这些设备需要手动操作，浪费使用者的时间精力，因为无法显示具体参数，所以使用者无法对含氧量、水温等进行精准的控制，长时间的充氧或加热不仅会浪费能源，而且会威胁到鱼缸内生物的生命，且自行组装严重影响了鱼缸的美观性。我国鱼缸控制系统起步较晚，改革开放后随着人们对生活质量的要求进一步提升，利用科技改善传统生活方式称为了一种趋势。消费者对智能鱼缸需求不断增加，这引起了较多厂商的重视，但目前市面上智能鱼缸尚处于不完善的状态，存在功能不齐全，操作复杂，成本过高等问题。 单片机目前处于一
10、个巅峰时期，单片机系统种类繁多，取得了诸多技术成果且保持着很快的发展速度，尤其是8位单片机，在我们生活的各个领域都能看到它的影子，如手机电脑、仪器仪表、智能家居等等。单片机发展阶段大概可以概括为：4位机、8位机、16位机、新一代8位机、32位机。4位机早期主要用于收音机、电视、冰箱等家用电器中，但目前，随着8位机技术的成熟，成本下降，家用电器更多采用8位机以实现模糊控制等新的技术要求。不仅可以降低系统的能耗，而且很大程度上提高了家用电器的自动化水平。16位机常用在需要实时控制、实时处理的系统中，因为16位机运算和反应速度相比4位和8位具有绝对的优势，但它能耗也相对较大，成本比较高。因而，就目前
11、单片机技术的发展状况来看，8位单片机将很长一段时间将成为单片机中的佼佼者，因为它综合了16位机的高性能和4位机的低成本，而单片机将不断完善，提升性能，缩小体积，减少外围电路，扩大容量。 1.3 课题研究方法本课题设计主要是利用单片机为主控芯片，结合嵌入式技术、传感器技术、C语言编程等技术设计出满足功能的智能鱼缸系统。总体上，我们首先要根据智能鱼缸的使用场合和工作环境明确我们所设计系统所需的总体功能。其次，我们构思出系统的总体框架，绘出硬件和软件流程框图，然后根据流程图着手设计。硬件方面考虑到市场现有的芯片、元器件种类繁多，我们需要斟酌选用满足系统功能且稳定实惠的元器件。系统软件编程我们采用模块化程序设计，先根据系统功能要求构思出出程序框图，再利用C语言对各个模块进行编程设计。最后利用K.eil uVision4对源程序进行调试、查错和修改，最后导入硬件设备，总体运行系统，确保系统满足功能要求且能稳定的运行。1.4 论文构成及研究内容本课题的只要内容是是设计一个自动温控、换水、充氧、投食的智能鱼缸控制系统，论文主要构成包括：（1）课题的背景及主要研究内容；（2）相关基本原理技术；（
