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1、滨州学院本科毕业设计（论文）毕业设计（论文）题 目基于单片机的观赏鱼自动喂养系统设计 系 （院） 专 业班 级学生姓名学 号指导教师 职 称二 年 月 日29独 创 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 20 年 月 日毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的
2、规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名: 20 年 月 日 论文基于单片机的观赏鱼自动喂养系统设计摘要随着社会的发展和人们生活质量的提高，越来越多的人喜欢饲养观赏鱼。但如果由于某些原因忽视了对观赏鱼的照顾，观赏鱼则有可能因饥饿或鱼缸内生态环境变坏而死亡。因此，设计一款观赏鱼鱼缸自动喂养系统是非常必要的。本文设计了一款基于单片机的观赏鱼自
3、动喂养系统。本设计选用AT89C51单片机作为自动喂养系统的控制核心，用传感器采集鱼缸内的环境参数。经数据处理后，单片机向各执行机构传送控制信号，实现自动投饵和对鱼缸内温度、水位、水质等环境因素的自动控制，从而为观赏鱼创造一个良好的生存环境。本设计采用了模块化的设计方法，主要包括主控芯片模块、温度控制模块、水位控制模块、过滤模块、显示模块、杀菌照明模块和投饵器模块。本设计集众多功能于一身，具有结构小巧，操作简便，成本低廉等优点，可以广泛应用于观赏鱼的饲养。关键词：单片机；传感器；自动控制；驱动电路；C语言Design of Automatic Feeding System in Fish Ta
4、nk Based on MCU AbstractWith the social development and the improvement of peoples lives, more and more people like breeding ornamental fish. However, if we can not take care of the ornamental fish for a long time for some reason, they may die of hunger or bad environment in the fish tank. Therefore
5、, the design of automatic feeding system in fish tank based on MCU is very necessary.This paper has designed an automatic feeding system in fish tank based on MCU. With AT89C51 as core chip, this paper chose some sensors to collect environment parameters. After dater processing, the MCU send control
6、 signal to the executive bodies to achieve the functions such as temperature control, water lever control, water quality control, automatically feeding food and so on. In this case, a good environment can be created for the ornamental fish. This design uses a modular design approach. It mainly inclu
7、des main control module, water temperature control module, waterlever control module, filtering module, display module, automatic lighting and automatically feeding food module.This design is a multi-functional control system with the feature of structure compact, operation simple and low cost. It c
8、an be widely used in the area of feeding ornamental fish.Key words：MCU；Sensors； Automatic control； Driver circuit； C language 目 录 摘要IABSTRACTII目 录III第一章 绪论11.1 研究目的11.2国内外研究现状11.3研究的主要内容和目标1第二章模块方案选择与论证32.1硬件框图32.2控制模块32.3温度测量模块42.4水位检测模块42.5电机模块52.6显示模块5第三章 各模块的具体设计63.1控制模块63.2温度测量模块63.3水位检测模块73.4电
9、机模块83.5显示模块93.7软件设计10第四章 单片机模块控制及功能实现124.1系统电路原理图124.2系统仿真图12第五章 结 论135.1设计总结135.2创新点135.3设计不足135.4展望13参考文献14谢辞15附录16第一章 绪论1.1 研究目的随着社会的发展和人们生活质量的提高，越来越多的人喜欢饲养观赏鱼。它在美化我们生活环境的同时，给我们带来了视觉上的美感和身心享受。但人们不可能每时每刻都控制好鱼类的生活环境，如果由于某些原因长时间忽视了对观赏鱼的照料，观赏鱼则有可能因饥饿或生态环境变坏而死亡。因此，设计一款观赏鱼鱼缸自动喂养系统是非常必要的1。1.2 国内外研究现状目前市
10、场上的鱼缸自动喂养系统功能比较分散，往往只能实现某个功能，如过滤功能，增氧功能，加热功能等，而且大多需要人工操作，自动化程度不高。投饵器部分主要采用以定时电路为控制核心的单次间歇式喂养系统，投饵器每次投饵都需要重新设定，且定时不准确，投料不均匀，可靠性差，投饵与间歇时间设置不合理，易浪费饵料，这些都无法满足观赏鱼自动喂养的功能要求。倘若同时安装各种功能不同的设备，又会使系统结构复杂，增加成本，影响美观，而且也缺乏彼此功能的协调性。现在越来越多的人们开始注重生活环境的改善，水族箱便进入了人们的视线，许多宾馆、展会、写字楼等都摆上了水族箱来美化环境，应用于水族箱的观赏鱼自动控制系统应运而生，由于水
11、族箱一般体积较大，而且该自动喂养系统嵌入在水族箱的橱柜内，不可分离，使自动喂养系统移植性差，无法应用于小型的观赏鱼鱼缸上。小型观赏鱼鱼缸自动喂养系统在市场上还基本处于空白，基于这个市场空白，本文设计了基于单片机的观赏鱼自动控制系统2。1.3 研究的主要内容和目标本设计选用AT89C51单片机作为自动喂养系统的控制核心，加上外设备组成单片机最小系统，用传感器采集环境参数，输入单片机处理，单片机控制各执行机构实现自动投饵，水温自动控制，水位自动控制，自动过滤，参数实时显示，照明和杀菌功能，力求系统集成化高，结构小巧，操作简单。设计思路大体为：设计方案的选择，程序的编写，系统仿真。在各模块的设计中选
12、用最优方案；编写程序，在proteus仿真中发现并修正设计中不合理的地方；扩充完善喂养系统的功能，使其运行可靠。本设计所要达到的预期目标：1. 可以投掷颗粒状饵料2. 可以设定系统每天投料时间和次数3. 可以实时显示参数设置数据4. 可以实现水温的自动控制5. 实现水位的自动控制6. 可以实现自动过滤功能7. 实现杀菌和照明功能第二章模块方案选择与论证2.1 硬件框图图3.1 喂养系统硬件框架图2.2控制模块方案1：采用凌阳16位单片机，它是16位控制器，具有体积小、驱动能力高、集成度高、易扩展、可靠性高、功耗低、结构简单、中断处理能力强等特点。但是凌阳单片机应用较为复杂，使用不方便，且当占用
13、的CPU资源较多时会使凌阳单片机同时处理其它任务的速度和能力降低3。方案2：采用现场可编程门阵列FPGA作为控制器。是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA具有不同的结构，由既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块组成，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块，实现对I/O口的控制4。但使用FPGA需要学习专门的硬件描述语言Verilog或VHDL，比较复杂，而且FPGA价格比较昂贵，从学习的简便性及使用的经济性角度考虑放弃此方案。方案3：采用AT89C51作为主控制芯片，
14、该芯片有足够的存储空间，可以方便的在线ISP下载程序，能够满足该系统软件的需要，该芯片提供了两个计数器中断，对于本作品系统已经足够，采用该芯片可以比较灵活的选择各个模块控制芯片，能够准确的计算出时间，有很好的实时性5。综合使用、经济等方面，在控制模块方面选择方案3。2.3温度测量模块方案1：采用DS18B20温度传感器。DS18B20数字温度传感器在使用中不需要任何外围元件，接线方便，能使现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯，大大减少了系统的连线数，提高了系统的稳定性和抗干扰性。测温范围为55125，分辨率为0.5。工作电源：35V
15、/DC，封装成后可应用于多种场合，有LTM8877，LTM8874等型号。它体积小，重量轻，使用方便，可以根据应用场合的不同而改变其外观，广泛应用于各种便携式数字设备测温和控制领域6。 方案2：采用红外测温模块。红外温度传感器是利用电磁辐射这一原理制作而成的，当物体的温度高于绝对零度时，就会不断地向四周辐射电磁波，而这些电磁波中就包含了波段位于0.75100m 的红外线，红外传感器接收辐射能后引起温度的升高，使传感器中与温度相关的物理量发生变化，通过检测该物理量的变化来检测温度变化。该传感器功耗低，精度高，虽能满足本设计的功能要求，但需要外围电路支持，成本太高7。 从经济方面考虑，方案1经济适中，功能能够完全可以满足设计需要，而且技术比较成熟，综合电路搭建、软件编程功能实现等方面，温度测量模块选择方案1。2.4 水位检测模块方案1：采用投入式液位计。投入式液位计又称为静压投入式液位变送器
