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1、.摘要伴随着人们物质生活的改善和对高生活质量的追求，水族箱等工艺产品逐渐进入了人们的家庭、酒店、商场等场所。但是，目前市场上的水族箱的水温控制、液位控制、换水、喂食等一系列操作都需要人工进行。这不仅使过程非常繁琐，而且还间接的增加了人工成本。本文基于对目前市场上大多数水族箱功能的分析和研究，提出了一种多功能的智能水族箱控制系统的设计方案。该系统以STC89C51单片机为核心芯片，结合各类传感器技术，集多种控制功能于一体，包括水族箱的恒温控制、液位高度控制、自动定时换水、自动投料喂食等，并且可根据个人需求设置控制参数。本文从功能简述、元器件选择、硬件电路设计和软件设计等几个方面对该控制系统进行阐
2、述。本系统经过较长时间的上电运行测试，能够把各项控制参数维持在误差允许的范围内，这表明该系统具有很高的可靠性。另外，该系统还具有操作简洁方便、参数实时显示等特点。同时该系统设计灵活、结构简单、成本低廉、易于规模化生产，可广泛用于家庭和酒店等适合水族箱安装的场所。关键词：自动控制；AT89C51单片机；水族箱；传感器技术AbstractWith the improvement of peoples material life and the pursuit of high quality of life, technology products such as aquatic animals g
3、radually entered peoples family, hotels, shopping malls and other places. However, currently on the market of aquatic animals box temperature detection, level control, change water, feeding and a series of operation needs to be artificial. This not only makes the process is cumbersome, but also indi
4、rectly increase the labor costs.In this paper, based on the analysis of the function of most aquatic animals box on the market at present and research, put forward a kind of multi-functional intelligent control system of aquatic animals box design. STC89C51 microcontroller as the core chip, the syst
5、em combines all kinds of sensor technology, integrating a variety of control functions, including tank thermostatic control, level control, automatic lighting, automatic timing change water, automatic feeding, feeding, etc., and set up control parameters according to individual demand. This paper br
6、iefly from the function, components selection, hardware circuit design and software design of the control system is expounded.The system after a long time to electricity to run the test, can hold the control parameters in the range of allowable error, this shows that the system has high reliability.
7、 In addition, the system also has the operation simple and convenient, parameters, real-time display, etc. At the same time the system flexible design, simple structure, low cost, easy to large-scale production, can be widely used in household and hotel and places of aquatic animals box is suitable
8、for installation.Key Words：automatic control; Series MCU; aquarium; sensor technology. v.目录摘要1引言11 绪论11.1 课题背景与研究目的11.2 国内外研究现状11.3 课题主要研究内容21.4 课题研究的步骤32 控制系统总体设计方案52.1 系统设计方案52.1.1 系统的具体功能52.1.2 系统总体硬件结构52.2 主要元器件的选取72.2.1 系统控制器的选择72.2.2 输入输出模块元器件的选取82.3 编程软件与语言工具的选取92.4 本章小结103 系统硬件设计113.1 硬件设计概述
9、113.2 系统电源模块设计113.3 控制模块电路设计133.3.1 AT89C51单片机引脚功能简介133.3.2 AT89C51单片机外围电路组成153.3.3 AT89C51单片机最小系统173.4 电子时钟模块电路设计173.4.1 DS1302芯片简介173.4.2 DS1320外部引脚功能及结构电路183.5 按键及显示模块电路设计193.5.1 液晶显示模块电路设计193.5.2 按键模块电路设计203.6 水温检测及恒温控制模块电路设计213.6.1 DS18B20芯片介绍213.6.2 DS18B20温度检测电路223.6.3 水温加热控制电路设计223.7 水位检测及水位
10、高度控制模块电路设计233.7.1 HR-SR04超声波模块及工作原理简介233.7.2 水位高度控制模块电路设计243.8 自动投食控制模块253.9 声光报警模块电路设计253.10 本章小结264 系统的软件设计274.1 软件设计概述274.2 主程序工作模块及流程图274.3 读取系统电子时钟及显示284.4 按键扫描及参数设置304.5 水位检测及水位高度控制334.5.1 水位检测334.5.2 水位高度控制344.6 水温检测及恒温控制模块354.6.1 水温检测354.6.2 恒温控制364.7 自动投食控制程序模块374.8 声光报警的软件实现384.9 本章小结385 系
11、统设调试与展望395.1 系统的调试395.1.1 系统硬件调试395.1.2 系统软件调试405.2 创新点与应用范围405.2.1 设计总结405.2.2 创新点405.2.3 应用范围和实施效果405.3 展望415.4 本章小结41结论43附录A46系统关键元器件清单、型号及单套用量46附录B47系统仿真原理图47致48. v.引言随着人们物质生活的改善和欣赏能力的提高，观赏鱼缸之类的工艺产品逐渐进入了家庭和宾馆、商场等公共场所。但是，目前市场上的观赏鱼缸的水温检测、液位控制、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。本文通过对目前大多数水族箱控制设备应
12、用现状的分析和研究，提出了一种多功能的观赏鱼缸智能控制系统的设计方案。该控制系统基于89系列单片机的家庭水族箱控制系统。整套系统以AT89C51单片机为核心芯片，结合传感器技术、继电器原理、C语言编程等技术，集多种控制功能于一体，包括恒温、自动换水、自动喂食、自动水循环等，并可根据需要增加控制参数，通过选择不同元器件控制成本。本文从功能设计、元器件选择、硬件电路设计和软件设计等几个方面对该控制系统进行阐述。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，可广泛用于家庭和宾馆等安装观赏水族箱的场所。.
13、 v.1 绪论1.1 课题背景与研究目的伴随着生活水平的提高，人们对生活质量与环境有着更高的要求。因此，五颜六色，美轮美奂的观赏鱼和水族箱开始进入人们的家庭生活和办公场所。它不但可以给人带来美感，让人体会与自然和谐相处的舒适生活，更能让人们放松自己的心境，提高工作效率。而从最开始的功能单一的一个养动植物的水容器渐渐变成今天形状繁多、功能复杂的水族箱这一相对完备的生态系统，这不仅体现的是人们对美的重新认识和对高生活水平的追求，也体现了现代科学技术的革新和进步。在最开始，水族箱多见于展览馆、海洋公园等的公共场所供大家观赏，但是随着生活水平的显著提高，而且也得益于科技和养殖业的飞速发展。水族箱已经走
14、进了寻常百姓家。近几年来，以水草、各种鱼类为主的被称作“水中微缩的鱼草园林” 水族箱变得越来越流行，深受人们的喜爱。尽管人们有着这样美好的生活追求，但是日益加快的生活节奏、快速上涨的劳动成本、每天繁忙的工作任务都使我们感到无比的疲劳，在这种情况下本来是用来愉悦自己的水族箱却应为要主人的每天照料而变成了一项使人心烦意乱的劳动负担。这种不可避免的矛盾，就使智能水族箱控制系统的诞生创造了条件。它能够自动调节各种环境指标，使水族箱在没有专人看管的条件下还能在一定的时间内保证其内部的环境能够达到鱼类生活的指标，最大限度的减少劳动成本、减轻劳动负担。尽管现在越来越多的人意识到这个问题，而且市场上也陆续出现
15、了各种智能水族箱，例如带水温控制的水族箱、带温度控制的水族箱等等。但是由于很多都是单一控制的水族箱或者功能有限，不能称为一个控制系统或是满足客户多样化的需求。因此，本文以家庭中鱼缸的日常养护为背景，以鱼缸中的水位、水温、溶氧量等的控制为研究对象，对日常养护过程中的综合自动化及其应用技术展开研究，这对利用高新技术改造原有的家庭水族以及传统规模化水产养殖产业的自动化发展具有较大的实际意义和研究价值。1.2 国内外研究现状现代的水族箱饲养最先开始于1851年的英国万国工业博览会上。由于各种科学技术与制造工艺的限制，当时的水族箱无论是结构上还是在功能上都是很简陋的。由于现代电力技术的高速发展，也使得水族箱系统的发展飞速前进。现在相同的人工照明、通风、过滤、水温加热等一整套控制系统的发明都成为可以相互协调的一个系统。我国水族箱控制系统的起步比较晚。随着二十世纪八、九十年代中国的改革开放，中国开始
