多功能鱼缸智能控制系统的研究与开发
智能水族箱控制系统
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）摘要智能水族箱控制系统, 所有的电路都是在单片机的控制下工作的，目前通常采用的是Motorola公司的MC6805系列的单片机，而本设计中采用了Intel公司的89C51作为控制核心，以单片机89C51为核心结合接口芯片及外围电路以实现水族箱的智能控制。
环境参数检测部分包含采集水体温度、水中含氧量和光照强度，它们由温度传感器Ds18b20和光敏电阻等，对养鱼的水温和光照强度进行测量，然后信号供CPU进行运算判断是否需要加热处理或辅助照明并显示在液晶上。
输出控制执行机由氧气补充模块、温度控制模块、辅助光照模块组成。
智能水族箱系统主要由单片机最小系统单元、液晶显示单元、加热电路、制冷电路、光照单元、氧气单元等部分组成。
关键词单片机；氧气控制；水族箱I哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）AbstractIntelligence aquarium control system, all of the circuit are under the control of the processor, usually use the current work is MC6805 series of Motorola company, and the design of microcontroller is adopted in the Intel company of 89C51 microcontroller as control core, with 89C51 as the core combine interface chip and periphery circuit to realize intelligent control of aquatic animals box. Environmental parameters testing section contains collecting water temperature, water oxygenation and illumination intensity, they by temperature sensor ds18b20 and photoconductive resistance, etc, to fish the water temperature and light intensity measurements and then signal which CPU calculations to decide whether it is necessary to heat treatment or assist illume and displayed on the LCD. Output control execution machine by oxygen supplement module, temperature control module, auxiliary light module.Intelligence aquarium system mainly consists of single chip minimize system unit, liquid crystal display unit, heating, cooling circuit circuit, illumination unit, oxygen unit components.Keywords AT89C51, Oxygen control; LCD displayII哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 系统的开发背景 (1)1.2 系统的开发意义 (2)1.3 课题的研究内容 (2)第2章方案设计与论证 (4)2.1 控制芯片的选择 (4)2.2 温度传感器的选择 (5)2.3 显示模快的选择 (5)2.4 本章小结 (6)第3章硬件设计 (8)3.1 系统硬件结构框图 (8)3.2 主控模块分析 (9)3.2.1 AT89C51概述 (9)3.2.2 主要特性 (9)3.2.3 引脚说明 (9)3.3 温度信号采集单元 (12)3.3.1 DS18B20概述 (12)3.3.2 DS18B20内部结构 (12)3.3.3 DS18B20工作时序 (16)3.3.4 DS18B20与AT89C51的接口设计 (17)3.4 LCD1602液晶显示单元 (18)3.4.1 LCD1602简介 (18)3.4.2 LCD1602的基本参数及引脚功能 (19)3.4.3 LCD1602的指令说明及时序 (22)3.4.4 1602LCD的RAM地址映射及标准字库表 (24)3.4.5 1602LCD的一般初始化（复位）过程 (25)3.5 加热电路 (25)3.6 制冷电路 (26)3.7 DS18b20接口电路 (27)III哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）3.8 1602接口电路 (27)3.9 光敏电阻电路 (28)3.10 本章小结 (29)第4章软件设计及调试 (30)4.1 软件程序设计 (30)4.1.1 系统整体设计流程图 (30)4.1.2 温度采集模块设计 (31)4.1.3 显示模块程序设计 (32)4.1.4 按键模块程序设计 (32)4.2 系统硬件调试 (33)4.3 软件程序调试 (34)4.3.1 软件环境 (34)4.3.2 软件调试 (35)4.3.3 系统联调 (36)4.4 本章小结 (36)结论 (37)致谢........................................................................................ 错误！未定义书签。
基于物联网的智能鱼缸远程控制系统设计及开发
随着物联网技术及软件技术的普及，国 内外嵌入式应用发展迅速，各种智能家居随之 进入了我们的生活，紧跟而来的是市场上蒸蒸 日上的智能鱼缸使用。本研究通过单片机对智 能鱼缸进行控制，并实现服务器与上位机的搭 建以及单片机与上位机的之间的远程通讯，从
2硬件设计
本次项目设计主要由传感器获取环境内 温度等因子数值，获取之后传输给中央处理器， 再通过SIM900A无线传输模块与服务器、上 位机进行交互，实现远程监测、控制的功能。
2.1单片机模块设计
«上接35页
702-750MHZ,下行 758-798MHz0 2.2.2 OMC的要求
需要符合《广播电视无线双向系统OMC 系统功能技术规范书》中的技术要求和指标： 对基站、核心网进行管理，提供配置管理、 性能管理、故障管理、安全管理、日志管理、 拓扑管理、软件管理、系统管理等网管功能。 支持移动通信网网络管理系统（NMS）与移 动通信网网元管理系统（EMS）之间的管理接 口（即EMS-NMS接口）。其中EMS就是通 常所说的OMC系统。网络管理系统（NMS） 承担了 Manager的作用，移动通信网网元设备
系统的总体设计方案分为基于单片机对 鱼缸的水体环境控制和基于Python的客户端 对鱼缸环境参数的查看。通过单片机实现对鱼 缸环境的智能控制，控制的部分包括：温度， PH值，浑浊度，照明，氧气。在温度，PH值 等过高或过低时由中央处理器发出相关指令进
图2：智能鱼缸硬件图
行控制。同时完成基于C/S的客户端设计，用 户可以通过客户端查看鱼缸的温度，PH,浑 浊度等相关数据，也可直接通过鱼缸上的显示 器查看。另外在上位机设置控制命令，如升降 温、升降PH值、升降溶氧量、开关排水装置， 实现对智能鱼缸的远程控制。
多功能水族箱控制系统的设计
目录摘要 (3)引言 (1)1 绪论 (1)1.1 课题背景与研究目的 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 课题主要研究内容 (2)1.4 课题研究的步骤 (3)2 控制系统总体设计方案 (5)2.1 系统设计方案 (5)2.1.1 系统的具体功能 (5)2.1.2 系统总体硬件结构 (5)2.2 主要元器件的选取 (7)2.2.1 系统控制器的选择 (7)2.2.2 输入输出模块元器件的选取 (8)2.3 编程软件与语言工具的选取 (9)2.4 本章小结 (10)3 系统硬件设计 (11)3.1 硬件设计概述 (11)3.2 系统电源模块设计 (11)3.3 控制模块电路设计 (13)3.3.1 AT89C51单片机引脚功能简介 (13)3.3.2 AT89C51单片机外围电路组成 (15)3.3.3 AT89C51单片机最小系统 (17)3.4 电子时钟模块电路设计 (17)3.4.1 DS1302芯片简介 (17)3.4.2 DS1320外部引脚功能及结构电路 (18)3.5 按键及显示模块电路设计 (19)3.5.1 液晶显示模块电路设计 (19)3.5.2 按键模块电路设计 (20)3.6 水温检测及恒温控制模块电路设计 (21)3.6.1 DS18B20芯片介绍 (21)3.6.2 DS18B20温度检测电路 (22)3.6.3 水温加热控制电路设计 (22)3.7 水位检测及水位高度控制模块电路设计 (23)3.7.1 HR-SR04超声波模块及工作原理简介 (23)3.7.2 水位高度控制模块电路设计 (24)3.8 自动投食控制模块 (25)3.9 声光报警模块电路设计 (25)3.10 本章小结 (26)4 系统的软件设计 (27)4.1 软件设计概述 (27)4.2 主程序工作模块及流程图 (27)4.3 读取系统电子时钟及显示 (28)4.4 按键扫描及参数设置 (30)4.5 水位检测及水位高度控制 (33)4.5.1 水位检测 (33)4.5.2 水位高度控制 (34)4.6 水温检测及恒温控制模块 (35)4.6.1 水温检测 (35)4.6.2 恒温控制 (36)4.7 自动投食控制程序模块 (37)4.8 声光报警的软件实现 (38)4.9 本章小结 (38)5 系统设调试与展望 (39)5.1 系统的调试 (39)5.1.1 系统硬件调试 (39)5.1.2 系统软件调试 (40)5.2 创新点与应用范围 (40)5.2.1 设计总结 (40)5.2.2 创新点 (40)5.2.3 应用范围和实施效果 (40)5.3 展望 (41)5.4 本章小结 (41)结论 (43)附录A (46)系统关键元器件清单、型号及单套用量 (46)附录B (47)系统仿真原理图 (47)致谢 (48)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。
基于51单片机的智能鱼缸控制系统的设计与实现
基于51单片机的智能鱼缸控制系统的设计与实现摘要:本设计是基于51单片机的智能鱼缸控制系统的设计与实现，是由51单片机作为核心板，LCD1602液晶显示、由DS18B20数字温度传感器检测、由液位传感器df-893液位检测控制模块、由计时器计时投食模块。
基于单片机的智能鱼缸控制系统的鱼缸集温控和喂食，计时，一体、低成本低功耗的智能鱼缸设备。
智能鱼缸系统，免去了养鱼缸的人们对鱼缸的日常操作，本智能鱼缸系统也可以用于水族馆以及养殖场这种场合。
关键词: 51单片机；LCD1602液晶； DS18B20数字温度传感器；df-893液位检测1 设计背景及目的近几年来，随着科学水平的发展和技术的提升，人们的生活质量得到了质的飞跃，越来越多人会在除了衣食住行外的其他方面去提升生活质量和家庭品味，不少人也会在家里摆上个鱼缸以便观赏。
但是现在的快节奏生活和工作又让人们没法花费长时间在打理鱼缸上，而智能鱼缸系统，免去了养鱼缸的人们对鱼缸的日常操作，本智能鱼缸系统也可以用于水族馆以及养殖场这种场合。
目前市面上的一体、低成本低功耗的智能鱼缸设备还比较稀少，属于需求大于供给的状态，所以本课题研究的基于单片机的智能鱼缸控制系统可以满足这一需求并且成本控制上要比单一购买鱼缸设备的成本低。
2 基本设计思路智能鱼缸控制系统的设计分为每个功能模块的硬件部分和由单片机控制的软件部分。
硬件部分包括对时间，温度和液位的感知，并传送所有信息到控制端。
软件部分包含信号的转换，分析温度和液位的临界值、时间的分析，并将得到的信号转换为电信号，控制温度、液位、电机喂食的实现。
3 硬件设计51 单片机是对所有兼容 Intel 8031 指令系统的单片机的统称。
该系列单片机的始祖是 Intel 的 8004 单片机，后来随着 Flash rom 技术的发展，8004 单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的 8 位单片机之一，其代表型号是ATMEL 公司的 AT89 系列，它广泛应用于工业测控系统之中。
鱼缸智能控制系统设计与实现
功 率放 大芯 片
继电器 （温控）Ｉ Ｉ继电器 （灯光 ）ｌ Ｉ继 电器 （增氧）ｌ Ｉ继 电器 （抽水）
图 １硬件结构框图
３ 软件 部分 设计 软件作为设计控制系统 的一个非常重要环节 ，灵活性很强 ，
可 以按照 系统要求 和其 功能进行变 化 。软件 是采用 模块化 的设 计 结构，各个 功能 程序 需要分别编 写用于 调试 。每个 模块在 调 试 成功之 后，将所 有 的模 块组合 连接起 来，组成 系统软件 。这 种设计有助于程序代码进行优化 ，而且便于维护 、编程和调试 。
…
４ 结论 通过软件调试 以及硬件实物 的制作 ，基本达到 了预期 目标 ，
可 以实现对 鱼缸温 度 的实 时监控和 控制 ，并且可 以控制一 些辅 助 设备 的启动和停 止。本系 统存在 一些优 点的 同时也存在着 一 些不足 ，优点有 ：
（１）成本低廉 ，功能实用 ，可 以基本满足对鱼缸控制 的要求 。 （２）红外遥 控 ，操作 方便，用户不用 走到鱼缸面 前，可在 家 中任意地方直接用手 中的遥控器控制鱼缸 。 不足有 ： （１）控 制方式不够 完善，依靠继 电器 控制鱼缸 的温 度，会 使加热装置频繁启动停止 ，容易加快设备损耗 。 （２）功能不够全面 ，在 以后 的设计 中可 以针对鱼缸 的水 位 进行检测 ，水位低时可 以自动注水 ，以达到完全 自动化控制 。
１ 引 言 智能 鱼缸是新 概念 的高档 鱼缸 。智 能鱼缸解 决 了传 统鱼缸
饲养及 照料 的困难 ，并所 有 的功能实现 全 自动 化供给 。更好地 饲养热 带鱼 ，智能鱼缸满 足热 带鱼 的所 有生存 条件 。让 更多人 成为养鱼爱好 者是水族用户 的首要选择 。智 能鱼缸可用于装饰 、 观 赏等 ，如装饰 客厅 、书房、办 公室 、公共场所 等地 方 ：智 能 鱼 缸完美 呈现 热带鱼 的绚丽 多姿，可 当夜灯 、装 饰 品、加 湿器 使 用；放松 心情 、缓解压 力、消除 学习及 工作 中的眼睛 疲劳 ； 通过 交流 饲养热 带鱼知识 拉近人 与人之 间的距离 ，是用于馈 赠 亲朋 好友 的最佳 品 因此 设计一个 系统 成本低廉 ，功能全 面 ， 并且 可 以远 距离红 外遥控 ，能为用户 提供 了更多 的方便和舒 适 的智能鱼缸非常重要 。
鱼缸智能控制系统的研究与设计
摘要本文设计了一个鱼缸智能控制系统。
目前各式各样的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，由于现有的观赏鱼缸的水温检测、液位控制、水循环等操作都需要人为的手工进行，这就给人们带来了很大的不便。
本文通过对目前大多数鱼缸控制设备应用现状的分析和研究，提出了一种鱼缸智能控制系统的设计方案。
针对目前大多数鱼缸控制设备价格昂贵、安装繁琐、运行费用高，一般的用户难以使用的情况，结合单片机强大的开发技术，设计制作了一种以单片机为控制核心，结合传感器技术，可以实现鱼缸温度自动检测、温度显示、鱼缸水位控制、水泵自动给水、智能控制灯光开关的鱼缸智能控制系统。
此系统的硬件部分主要包括单片机主控制模块、温度检测模块、温度显示模块、水位控制模块、继电器控制模块和供电模块。
软件部分主要运用C语言程序编写，主要包括主控制程序、温度检测程序、温度显示程序、时钟设置程序。
通过较长时间的运行测试，结果表明该智能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，可广泛用于安装鱼缸的场所。
关键词：鱼缸；单片机；智能控制；AbstractWith the aim to improve the deficiency of current aquarium control system, a design of intelligent control system of aquarium is stated in the thesis. Nowadays, various aquariums are commonly seen in families, hotels, and other places like supermarkets. However, many operations such as water temperature detection, water level control, water circulation have to be manually operated, thus bringing much inconvenience. Based on the studies and analysis of current situation of the application of aquarium control facilities, a set of design of aquarium intelligent control is proposed in the thesis.The intelligent control system is designed to cope with the problems existing in aquarium maintaining, such as expensive facilities and maintenance cost, cumbersome installation, and poor user-friendliness. Combined with the strong development technologies of microcontroller, taking chip microprocessors as the control core and combining sensor technology, has realized multifunctions, several models are included in the system, automatic control of aquarium temperature and light, temperature display ,water level control, automatic water supply pump, etc. The hardware of the system consists of main control module of the micro control, temperature detection module, temperature display module, water level control module, relay control module and electricity supply module; while the software program is compiled by C language, consists of main control program, temperature detection program, temperature display program, clock setting program.After a comparably long period of working test, it is proved that the system functions reliable with multiple electricity saving models available. Meanwhile, the system outstands with advantages of its flexible design; convenient operation, simple construction and low cost, making it easy to be manufactured on a large scale. This system can be applied in aquariums of different places.Keyword: aquarium ; microcontroller; intelligent control;目录引言 (1)1 绪论 (2)1.1 选题背景 (2)1.2 国内外研究现状及发展趋势 (3)1.3 相关参数分析 (3)2鱼缸智能控制系统总体设计 (5)2.1 概述 (5)2.2 系统设计要求 (5)2.3 鱼缸控制系统的功能组成 (5)2.4 系统控制参数 (5)2.5 主要元器件的选取 (6)3 系统硬件设计 (24)3.1 主电路控制模块设计 (24)3.2 时钟电路模块设计 (24)3.3 温度检测模块设计 (24)3.4 温度显示模块设计 (25)3.5 继电器控制模块设计 (26)3.6电路原理图及电路板设计的原则和体会 (24)4 系统软件设计 (27)4.1软件设计方法 (29)4.2 主电路控制模块程序 (30)4.3 温度检测模块程序 (31)4.4 温度显示模块程序 (32)5 结论 (36)谢辞 (37)参考文献 (38)附录 (39)引言随着人们生活水平的不断提高，家居环境和休闲娱乐场所都安装各种各样的鱼缸，而保持一个适宜水族生活的环境是一件非常耗费精力的工作。
智能鱼缸控制系统的制作流程
本技术公开了一种智能鱼缸控制系统，包括鱼缸本体，以及设置于鱼缸内部的控制器、传感器模块、通信模块、加热模块、自动投料模块、换水模块、加氧过滤模块、音乐模块以及用于控制鱼缸的终端模块；所述控制器与所述传感器模块、通信模块、自动投料模块、换水模块、加氧过滤模块、音乐模块电性连接。
本技术能够通过各种模块组合来实现集温控、投食、换水、加氧过滤为一体的简易智能鱼缸系统，通过设置音乐模块，使金鱼放松，增加进食。
本技术结构简单、成本低廉、实用性强，具有良好的应用前景，并且本技术制造成本较低，还可以通过智能手机远程观测鱼缸并控制智能鱼缸做出相应操作，方便了用户实时对鱼缸进行管理。
权利要求书1.一种智能鱼缸控制系统，其特征是，包括鱼缸本体，以及设置于鱼缸内部的控制器、传感器模块、通信模块、加热模块、自动投料模块、换水模块、加氧过滤模块、音乐模块以及用于控制鱼缸的终端模块；所述控制器与所述传感器模块、通信模块、自动投料模块、换水模块、加氧过滤模块、音乐模块电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能鱼缸控制系统，其特征是，所述传感器模块包括溶解氧传感器、水温传感器、PH值传感器、悬浮固体浓度传感器和水压传感器。
3.根据权利要求1所述的一种智能鱼缸控制系统，其特征是，所述加热模块为加热器。
4.根据权利要求1所述的一种智能鱼缸控制系统，其特征是，所述音乐模块为MP3播放器。
5.根据权利要求4所述的一种智能鱼缸控制系统，其特征是，所述音乐模块外部设有防水机构。
6.根据权利要求1所述的一种智能鱼缸控制系统，其特征是，所述控制器为单片机。
7.根据权利要求6所述的一种智能鱼缸控制系统，其特征是，所述单片机为STC89C52。
8.根据权利要求1所述的一种智能鱼缸控制系统，其特征是，所述终端模块为智能设备，包括智能手机、平板电脑。
技术说明书一种智能鱼缸控制系统技术领域本技术涉及一种智能鱼缸控制系统，属于智能控制技术领域。
背景技术随着人们生活水平的不断提高，家庭养鱼称为一种普遍的生活方式。
智能鱼缸控制系统设计
智能鱼缸控制系统设计
智能鱼缸控制系统设计是一个挑战性的任务，它要求将多种功能有机地结合在一起。
该系统应包括实时监测、视觉传感器、水质监测、生物控制等许多功能。
具体而言，实时监测可以跟踪水温、叶色、溶氧量等参数，从而使运行环境更加舒适。
视觉传感器可以检测池中的生物情况，以及池壁上的藻类，以便及时发现异常情况，并按需采取行动。
水质监测系统则能够监测池水中的微生物和污染物，以确保水质是安全的。
最后，生物控制则可以控制池内生物的数量，以提高池内生物种类的多样性和健康水平。
此外，还需要考虑自动排水系统。
在此系统中，利用液位传感器来测量池水的位置，当水位过高时，排水管道就会自动打开，以释放除水滴的过量水份。
此外，还可以添加一些额外的设备，如滤网、剩余肥料检测仪和pH计，以确保水质正常。
有了上述的各个组件，接下来就是要确定如何将这些组件结合在一起。
所有传感器和监控单元都要连接到一个总线，并通过计算机程序进行调试，以监控系统的各种参数和设置。
并且，这些参数可以通过外部控制器进行调整，以达到特定的效果。
此外，为了满足用户的各种需求，计算机程序也可以被自定义，以满足不同环境的需求。
总之，智能鱼缸控制系统是一个非常具有挑战性的任务，它要求将许多功能整合在一起，以满足用户日益增长的需求。
通过调整参数，以及设计合理的结构，可以有效地实现鱼缸自动化管理，为用户提供安全、清洁和舒适的水族环境。
鱼缸智能控制系统的研究与设计
编号：毕业设计说明书题目：鱼缸智能控制系统的研究与设计学院：机电工程学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：学号：指导教师单位：电气工程及其自动化系姓名：职称：题目类型：☐理论研究☐实验研究☑工程设计☐工程技术研究☐软件开发本文设计了一个鱼缸智能控制系统。
目前各式各样的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，由于现有的观赏鱼缸的水温检测、液位控制、水循环等操作都需要人为的手工进行，这就给人们带来了很大的不便。
本文通过对目前大多数鱼缸控制设备应用现状的分析和研究，提出了一种鱼缸智能控制系统的设计方案。
针对目前大多数鱼缸控制设备价格昂贵、安装繁琐、运行费用高，一般的用户难以使用的情况，结合单片机强大的开发技术，设计制作了一种以单片机为控制核心，结合传感器技术，可以实现鱼缸温度自动检测、温度显示、鱼缸水位控制、水泵自动给水、智能控制灯光开关的鱼缸智能控制系统。
此系统的硬件部分主要包括单片机主控制模块、温度检测模块、温度显示模块、水位控制模块、继电器控制模块和供电模块。
软件部分主要运用C语言程序编写，主要包括主控制程序、温度检测程序、温度显示程序、时钟设置程序。
通过较长时间的运行测试，结果表明该智能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，可广泛用于安装鱼缸的场所。
关键词：鱼缸；单片机；智能控制；With the aim to improve the deficiency of current aquarium control system, a design of intelligent control system of aquarium is stated in the thesis. Nowadays, various aquariums are commonly seen in families, hotels, and other places like supermarkets. However, many operations such as water temperature detection, water level control, water circulation have to be manually operated, thus bringing much inconvenience. Based on the studies and analysis of current situation of the application of aquarium control facilities, a set of design of aquarium intelligent control is proposed in the thesis.The intelligent control system is designed to cope with the problems existing in aquarium maintaining, such as expensive facilities and maintenance cost, cumbersome installation, and poor user-friendliness. Combined with the strong development technologies of microcontroller, taking chip microprocessors as the control core and combining sensor technology, has realized multifunctions, several models are included in the system, automatic control of aquarium temperature and light, temperature display ,water level control, automatic water supply pump, etc. The hardware of the system consists of main control module of the micro control, temperature detection module, temperature display module, water level control module, relay control module and electricity supply module; while the software program is compiled by C language, consists of main control program, temperature detection program, temperature display program, clock setting program.After a comparably long period of working test, it is proved that the system functions reliable with multiple electricity saving models available. Meanwhile, the system outstands with advantages of its flexible design; convenient operation, simple construction and low cost, making it easy to be manufactured on a large scale. This system can be applied in aquariums of different places.Keyword: aquarium ; microcontroller; intelligent control;目录引言 (1)1 绪论 (2)1.1 选题背景 (2)1.2 国内外研究现状及发展趋势 (3)1.3 相关参数分析 (3)2鱼缸智能控制系统总体设计 (5)2.1 概述 (5)2.2 系统设计要求 (5)2.3 鱼缸控制系统的功能组成 (5)2.4 系统控制参数 (5)2.5 主要元器件的选取 (6)3 系统硬件设计 (24)3.1 主电路控制模块设计 (24)3.2 时钟电路模块设计 (24)3.3 温度检测模块设计 (24)3.4 温度显示模块设计 (25)3.5 继电器控制模块设计 (26)3.6电路原理图及电路板设计的原则和体会 (24)4 系统软件设计 (27)4.1软件设计方法 (29)4.2 主电路控制模块程序 (30)4.3 温度检测模块程序 (31)4.4 温度显示模块程序 (32)5 结论 (36)谢辞 (37)参考文献 (38)附录 (39)引言随着人们生活水平的不断提高，家居环境和休闲娱乐场所都安装各种各样的鱼缸，而保持一个适宜水族生活的环境是一件非常耗费精力的工作。
多功能观赏鱼缸智能控制系统的设计
多功能观赏鱼缸智能控制系统的设计东南大学硕士学位论文多功能观赏鱼缸智能控制系统的设计姓名:葛华申请学位级别:硕士专业:机械工程指导教师:蒋全兴;钱国宝20070501中文摘要多功能观赏鱼缸智能控制系统的设计工程硕士研究生:葛华指导老师:蒋全兴教授东南大学机械工程学院摘要: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。
该控制系统以单片机为控制核心,结合传感器技术,集多种控制功能于一体,包括恒温、自动照明、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,同时在系统中设计一个通信模块,可实现对鱼缸的远程控制和管理。
整个系统分为两个部分:第一部分是以为核心的控制部分,实现对各种控制参数的设置、存储、显示和处理。
第二部分是以为核心的输入输出部分,用于采集由传感器传送过来的各种检测信号,并输出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。
为实现多台鱼缸控制器的集中管理,提出基于总线的上下位机的通信结构,设计硬件电路原理图,并进行了程序设计。
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鱼缸的场所。
关键词:鱼缸;自动控制;单片机;串口通讯;总线英文摘要::. ,:、榭’. ., ,. ’? ..,?, ,. Ⅱ仃 .,. .,,:;. .. ,., , .,,,, .,,. ,..;:; ; ;Ⅱ东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
基于物联网的智能鱼缸系统设计与实现
基于物联网的智能鱼缸系统设计与实现摘要：很多家庭在居家生活中都配置鱼缸，以调节家庭氛围，美化家庭环境。
然而，鱼缸维护管理较为繁琐。
随着物联网智能家居的到来，当智能家居遇到物联网，两者发了化学反应般的质变，让智能家居更加多元化。
基于物联网的智能鱼缸系统降低了主人维护鱼缸的难度，实现了科学化的家庭养鱼模式，给用户带来了全新的体验。
本文将结合物联网技术设计与实现智能鱼缸系统，以供参考。
关键词：物联网；智能鱼缸系统；设计前言：目前市场上的许多智能鱼缸系统是利用单片机智能控制原理，但是随着物联网技术的发展，家居生活也逐渐向智能化方向迈进，“云端”智能鱼缸模式对传统鱼缸进行了改造和功能升级。
1物联网智能化的三大结构物物相连就是物联网，在智能化对象中通过装置在对象（人或物）体上的各种信息感知设备，并通过相应的接口，把物物互联，进行数据交换和通信，最终目的是实现智能对象的智能化识别、定位、跟踪、监控、管理和服务的一种巨大网络。
依据物联网智能化概念，可以看出大致分为三层结构：1.1感知层应用物联网技术构建感知层目的，是实现智能化对象与用户形成感知，方便用户合理而有效利用智能系统各个功能。
构建感知层主要利用物联网技术传感器技术手段，促使智能系统能够感知到对象，捕获信息，下达指令。
1.2网络层保证智能系统能够有效的应用，网络是必不可少条件。
因此，运用物联网技术构建网络层是对智能系统所应用网络进行优化和保护，促使智能系统能够运用到高质量的网络。
应用物联网技术构建的网络层包括通信网络与互联网形成的融合网络、物联网中心、信息中心、云计算平台等。
1.3应用层物联网智能化应用层是指将物联网技术和智能化对象相结合，使智能化对象应用性增强。
构建应用层是将物联网技术应用到智能化对象中的关键环节。
两者能否有效的结合直接关乎物联网智能系统的应用价值，对智能系统及其行业发展有巨大的影响。
2基于物联网的智能鱼缸系统总体设计本文设计的智慧鱼缸远程控制系统是一种以嵌入式芯片为控制核心、综合利用嵌入式和物联网技术、通过相关传感器的应用、并借助手机终端实现对鱼缸的远程监视与控制，通过水温水位传感器，水质PH值检测传感器、CO2浓度监测传感器，温湿度传感器对鱼缸的水温、水位、PH值，CO2浓度实现对鱼缸生态系统的实时监测，用户可以通过客户端浏览到这些信息，该系统可以实时的监测鱼缸的相关参数，并以此判断鱼缸当前的物理环境状况，根据生态状况，系统自动调节气泵、水泵等的运行，对鱼缸进行充氧、换水等相关操作。
智能鱼缸自动控制系统设计与实现
第１０卷㊀第３期Ｖｏｌ．１０Ｎｏ．３㊀㊀智㊀能㊀计㊀算㊀机㊀与㊀应㊀用ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＣｏｍｐｕｔｅｒａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ㊀㊀２０２０年３月㊀Ｍａｒ．２０２０㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号：２０９５－２１６３（２０２０）０３－０２８４－０４中图分类号：ＴＰ２７３文献标志码：Ａ智能鱼缸自动控制系统设计与实现李金武，宋新爱（西安石油大学计算机学院，西安７１００６５）摘㊀要：本文针对普通鱼缸的操作繁琐㊁设备费用高的问题，以增加智能鱼缸的效率为目标，通过对现有鱼缸的研究设计了一款智能鱼缸自动控制系统，达到鱼缸自动控制以减少用户操作的目的㊂智能鱼缸自动控制系统使用ＰＷＭ㊁ＤＳ１８Ｂ２０㊁定时器㊁看门狗等技术主要实现了以下功能：ＬＥＤ灯色控制㊁亮灯时间控制㊁水位监测㊁定时杀菌㊁自动供氧㊁水质监测㊁水温监测㊁水循环㊂该智能鱼缸控制系统可在一定程度上节约成本㊁提高效率㊂多功能一体化的智能控制管理大大增加了产品的可靠性和可操作性，为观赏者提供了极大的便利㊂关键词：智能鱼缸；传感器；自动化控制；定时器ＡｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｆｉｓｈｔａｎｋＬＩＪｉｎｗｕ，ＳＯＮＧＸｉｎ＇ａｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，Ｘｉ＇ａｎＳｈｉｙｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＇ａｎ７１００６５，Ｃｈｉｎａ）ʌＡｂｓｔｒａｃｔɔＡｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｔｅｄｉｏｕｓｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｈｉｇｈｅｑｕｉｐｍｅｎｔｃｏｓｔｏｆｃｏｍｍｏｎｆｉｓｈｔａｎｋ，ａｎｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｆｉｓｈｔａｎｋ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｓａｎａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｆｉｓｈｔａｎｋｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｅｘｉｓｔｉｎｇｆｉｓｈｔａｎｋ，ｓｏａｓｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｏｆｆｉｓｈｔａｎｋｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｕｓｅｒ＇ｓｏｐｅｒａｔｉｏｎ．ＴｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｆｉｓｈｔａｎｋａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｕｓｅｓＰＷＭ，ＤＳ１８Ｂ２０，ｔｉｍｅｒ，ｗａｔｃｈｄｏｇａｎｄｏｔｈｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎｓ：ＬＥＤｌｉｇｈｔｃｏｌｏｒｃｏｎｔｒｏｌ，ｌｉｇｈｔｏｎｔｉｍｅｃｏｎｔｒｏｌ，ｗａｔｅｒｌｅｖｅｌｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｔｉｍｅｄｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ，ａｕｔｏｍａｔｉｃｏｘｙｇｅｎｓｕｐｐｌｙ，ｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｗａｔｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｗａｔｅｒｃｙｃｌｅ．Ｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｆｉｓｈｔａｎｋｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｃａｎｓａｖｅｃｏｓｔａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｔｏａｃｅｒｔａｉｎｅｘｔｅｎｔ．Ｔｈｅｍｕｌｔｉ－ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔｇｒｅａｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔ，ａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｓｇｒｅａｔｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅｆｏｒｖｉｅｗｅｒｓ．ʌＫｅｙｗｏｒｄｓɔｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｆｉｓｈｔａｎｋ；ｓｅｎｓｏｒ；ａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌ；ｔｉｍｅｒ哈尔滨工业大学主办专题设计与应用●基金项目：陕西省自然科学基础研究计划项目（２０１９ＪＭ－１７４）；陕西省国际科技合作计划项目（２０１９ＫＷ－０８０）㊂作者简介：李金武（１９９４－），男，硕士研究生，主要研究方向：计算机技术；宋新爱（１９７３－），女，副教授，主要研究方向：计算机应用技术㊂收稿日期：２０２０－０１－０９０㊀引㊀言当下人们的生活节奏日趋加快，欣赏鱼缸满足用户精神需求的同时，手动控制鱼缸的清洁㊁喂食㊁水位控制㊁水温控制等操作过于繁琐［１］㊂针对水族生活环境的净化和改善的设备有很多，目前市场上常用的鱼缸控制系统有：过滤器㊁加热器㊁加氧泵等，这些单独工作的器件大多是非智能化改善水质的设备，对于清洁鱼缸内污垢㊁喂食等操作大多需要人工处理，费时费力㊂同时，如果仅仅把多个单独的设备组装成一套多功能的鱼缸控制系统，需要投入的费用较大［２］㊂因此，设计开发一款成本较低使用便利的智能鱼缸自动控制系统，有很大的必要性㊂本作品是利用温度传感器㊁水位检测等技术设计一款基于Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３单片机的智能鱼缸自动控制系统，本系统一般放置在家庭玻璃鱼缸中，根据需求将系统分为灯色㊁灯光开启时间㊁温度㊁杀菌灯㊁看门狗等多个自动控制部分㊂文中设计本着节省能源㊁节省空间㊁提高效率㊁全面智能控制的目的，多个需求使用一个系统实现，大大增加产品的实用性和可操作性㊂１㊀相关研究自１９８４年美国联合科技公司提出智能家居概念以来，全世界陆续开启了制造智能化家居系统的研究进程［３］㊂国外的一个研究团队在２０１６年３月推出了一款名为ＦｉｓｈＢｉｔ的智能水族生态监控系统，该系统由一个监控器㊁一个插座控制器以及配套的手机端Ａｐｐ组成㊂监控器主要是对鱼缸中的水温等进行实时监测，控制器的作用则类似于一个智能插座，通过手机端Ａｐｐ来控制插在插座上对应的加热㊁供氧设备的开关［４］㊂该系统并没有把控制系统与相应的控制设备集成起来，导致用户在使用前需要二次配置，包括外部链接各种控制设备以及Ａｐｐ端的各个对应控制端口的设置，过程繁琐且容易出现配置错误㊂此外，整套ＦｉｓｈＢｉｔ的售价过高，不易进行推广㊂国内目前只有一家水族器材生产研发企业推出量款智能鱼缸控制系统相关产品，是利用类似智能插座的控制器，需要用户额外购置加热棒㊁供氧泵等设备插在控制器插座上，并由一台手机大小的遥控器来进行控制，控制范围较小㊂国内市场上仅有的几款智能鱼缸控制系统产品也都有各自的缺陷与不足［５］㊂２㊀系统原理与设计根据对鱼缸功能的需求分析可知，基于Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３单片机，共８个功能，智能鱼缸原理如图１所示㊂图１㊀智能鱼缸控制模块Ｆｉｇ．１㊀Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｆｉｓｈｔａｎｋｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｕｌｅ㊀㊀本项智能鱼缸自动控制系统主要是在日常家庭中使用，一般放置在家庭玻璃鱼缸中，根据需求将系统分为灯色㊁灯光开启时间㊁温度㊁杀菌灯等多个自动控制部分㊂外设ＬＥＤ灯，通过调节ＲＧＢ数值显现不同灯色制造最佳视觉效果；温度的控制是通过设定Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３单片机中的定时器来设置ＬＥＤ的开启时间，主要根据观赏者作息时间以及工作时间开启㊁关闭ＬＥＤ，实现在固定周期需要观赏时开灯，其余时间关灯，减少能量消耗，提高观赏效率；不同品种的鱼对温度的需求也有所不同，利用Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３单片机提供的ＤＳ１８Ｂ２０温度传感器来控制鱼缸内的水温，当温度到达设定上限时停止加热，出现异常情况开启报警系统，以此保证鱼的长久生存；为了给鱼营造健康㊁舒适的生存环境，系统外加杀菌灯，可依据鱼的种类设定杀菌灯的开启㊁关闭时间，考虑到杀菌灯对人身体的危害性，设定工作时间在人的休息或者上班阶段；此系统还设计了鱼缸水位监测的功能，鱼缸水位过高或过低都会对鱼的饲养产生影响，因此设置了水位报警器，超过警戒水位鱼缸都会自动报警，这也减少了观赏者的工作量；此外，由于供氧的气泡会对观赏性大打折扣，因此对供氧时间也会依据观赏者的作息进行定时控制，在不需要观赏的时间供氧，其余时间停止供氧㊂３㊀功能设计与实现３．１㊀鱼缸水位监测与报警将２个同样带有１０Ｋ电阻的线路并联在３．３Ｖ电源线上，再分别将这２个线路接入Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３开发板㊂其中，第一根线接高电平接最低点，置于鱼缸内水中，设定最低水位，测最低警戒水位；第二根线接低电平接最高点，置于鱼缸内水面上方，测最高警戒水位，鱼缸水位低于最低点或超过最高点都会报警，提醒观赏者该进行抽水或蓄水；第三根线接地，在Ｋｅｉｌ５程序中添加中断，监测水位同时不影响其他程序的进程㊂水位监测不添加时限周期，处于长时间工作状态，为了避免水位过低影响鱼类生存，过高会溢出鱼缸，利用水位检测器对鱼缸水位高低进行检测，以达到对水位进行监测的目的㊂３．２㊀鱼缸水质浑浊度监测饲养者需要及时了解鱼缸内水质变化，在本模块中采用光敏元件将光信号转化为电信号的传感器，其敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长㊂研究中在此利用ＡＤＣ３的通道６（ＰＦ８）来读取光敏二极管电压的变化，得到环境光线的变化，并将得到的光线强度，显示在ＴＦＴＬＣＤ上面㊂系统水质浑浊度监测电路图如图２所示㊂G N DV C CC o r t e x M3黑色套管进/出水口图２㊀水质浑浊度监测Ｆｉｇ．２㊀Ｔｕｒｂｉｄｉｔｙｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙ㊀㊀光信号的强弱可以反映水中浑浊度的变化，若光信号强表明水中透光性强，即水的浑浊度较小；相反，若水不够清澈，浑浊度较大影响透光性，光信号会比较弱㊂以此通过对鱼缸内水质采用光敏传感器进行监测，一旦水质参数超过正常范围，进行报警，提醒观赏者要进行换水，以达到监控鱼类的生长环境的目的㊂３．３㊀ＬＥＤ灯色与亮度控制灯色控制是利用脉冲宽度调制（简称脉宽调制，ＰＷＭ）技术对灯色进行控制，是微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术㊂概括来说，就是对脉冲宽度的控制［６］，ＰＷＭ原理如图３所示㊂５８２第３期李金武，等：智能鱼缸自动控制系统设计与实现I O 逻辑C C R xA R R C N T 10t 1t 2t 3t 4t 5t 6t图３㊀ＰＷＭ原理示意图Ｆｉｇ．３㊀ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆＰＷＭｐｒｉｎｃｉｐｌｅ㊀㊀研究假定定时器工作在向上计数ＰＷＭ模式，且当ＣＮＴ＜ＣＣＲｘ时，输出０，当ＣＮＴ＞＝ＣＣＲｘ时输出１㊂那么就可以得到图３的ＰＷＭ示意图：当ＣＮＴ值小于ＣＣＲｘ的时候，ＩＯ输出低电平（０），当ＣＮＴ值大于等于ＣＣＲｘ的时候，ＩＯ输出高电平（１），当ＣＮＴ达到ＡＲＲ值的时候，重新归零，再重新向上计数，依次循环㊂改变ＣＣＲｘ的值，就可以改变ＰＷＭ输出的占空比，改变ＡＲＲ的值，就可以改变ＰＷＭ输出的频率，这就是ＰＷＭ输出的原理㊂此时因为放入鱼的颜色不同对灯光的需求不同，可以依据鱼缸中鱼群的品种，通过调节ＰＷＭ数值显现不同灯色达到最佳视觉效果㊂灯光时间的控制是通过设定Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３单片机中的定时器来设置ＬＥＤ的开启时间，主要根据观赏者作息时间以及工作时间开启㊁关闭ＬＥＤ，实现在固定周期需要观赏时开灯，其余时间关灯，以此减少过多能量消耗，提高观赏效率㊂３．４㊀间歇启停杀菌灯控制编写定时器中断服务函数，通过该函数来处理定时器产生的相关中断㊂这里使用的是更新（溢出）中断，所以在状态寄存器ＳＲ的最低位㊂在处理了中断后应该向ＴＩＭ３＿ＳＲ的最低位写０，来清除该中断标志［７］㊂为了给鱼营造健康㊁舒适的生存环境，系统外加杀菌灯，可依据鱼的种类设定杀菌灯的开启㊁关闭时间，考虑到杀菌灯对人身体的危害性，设定工作时间在人的休息或者上班阶段㊂使用鱼缸杀菌灯，将水打入杀菌灯管中，越慢越好，确保每滴流出的水都经过较长时间杀菌灯的照射，如此才有良好的效果㊂杀菌灯使用寿命短，通常半年后效率就大不如前，使用定时器，一天使用个几小时即可㊂３．５㊀间歇供断氧控制由于供氧的气泡会对观赏性大打折扣，因此对供氧时间也会依据观赏者的作息进行定时控制，在不需要观赏的时间供氧，其余时间停止供氧㊂供氧模块主要是由供氧开关㊁自动供氧开关以及自动供氧间隔时间这４个数据点来进行控制㊂不同的是，供氧设备通电工作时需要供氧继电器保持持续的通电㊂因此，在程序中设置供氧继电器通电后维持５ｍｉｎ的通电状态，以保证供氧设备有足够的工作时间㊂此外，在程序中设置自动供氧的时间间隔为３ｈ㊂４㊀系统测试与结果分析４．１㊀系统测试系统的硬件测试主要监测电路板上的电路和各个元器件的连接是否正确，包括ＤＳ１８Ｂ２０测温模块的测试㊁ＬＥＤ灯周期开关的测试㊁杀菌灯㊁供氧定时开关灯的模块测试等㊂对此拟做研究阐释如下㊂（１）ＤＳ１８Ｂ２０测温模块的测试㊂将加热棒的温度调至非正常温度，ＤＳ１８Ｂ２０温度传感器的监测温度设置为３０ħ，等待鱼缸中水温升高，传感器监测到水温过高，蜂鸣器会持续报警，直到向鱼缸中添水为鱼缸降温至正常，可验证测温模块工作正常㊂（２）ＬＥＤ灯周期开关模块的测试㊂设定ＬＥＤ灯的开启时间为１９：００，关闭时间为１９：１０，等待时间到达时ＬＥＤ灯自动关闭，可验证ＬＥＤ灯周期开关正常㊂（３）杀菌灯自动控制模块的测试㊂设定杀菌灯的开启时间为１９：１０，关闭时间为１９：２０，等待时间到达时杀菌灯自动关闭，可验证杀菌灯的自动控制正常㊂（４）灯色和亮度控制模块的测试㊂鱼缸中选定红色的鱼，为产生 鱼红水不红 的效果，对ＰＷＭ进行调节，灯色改变，显现出极佳的视觉效果，可验证灯色控制模块正常工作㊂（５）自动供氧模块的测试㊂设定ＬＥＤ灯的开启时间为１９：１０，关闭时间为１９：２０，等待时间到达时供氧停止，可验证供氧的自动控制正常㊂（６）水位监测模块的测试㊂给鱼缸水位进行设定，警戒水位的信号区间为小于１０ｃｍ，降低鱼缸的水面高度，开发板接收到水面高度出现异常，蜂鸣器进行报警，需要向鱼缸中加水增高水位，可验证水位检测模块可正常工作㊂（７）看门狗模块监测㊂系统内设看门狗，测试开发板死机可以自动重启，程序周期性重启，避免系统死机对鱼缸的安全有影响㊂（８）水质浑浊度监测㊂取自来水检测其透光度，对警戒透光度的数值进行设置，系统对浑浊度低６８２智㊀能㊀计㊀算㊀机㊀与㊀应㊀用㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第１０卷㊀的自来水没有异常报警，接着给自来水中添加杂质颗粒，改变水质后再次进行测试，发现当杂质颗粒到达一定程度，系统进行异常报警，可验证水质浑浊度监测模块正常工作㊂４．２㊀结果分析研究中给出了鱼缸总体展示见图４，控制系统实体图见图５㊂所有功能的硬件进行模拟测试，得出测试结果并加以调试，没有明显误差，对所有功能模块的器件进行封装，完成设计㊂图４㊀鱼缸总体展示图Ｆｉｇ．４㊀Ｏｖｅｒａｌｌｄｉｓｐｌａｙｏｆｆｉｓｈｔａｎｋ图５㊀控制系统实体图Ｆｉｇ．５㊀Ｅｎｔｉｔｙｄｉａｇｒａｍｏｆｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ５㊀结束语智能鱼缸自动控制系统中水质浑浊度检测对浑浊警戒指标的检测正常，但浑浊警戒的数值是人们在日常生活中不断积累经验而得到的，该阈值会因养鱼的品种不同而改变，不是一个固定的数值，且可以是一个区间㊂因此，浑浊度的警戒指标值不能完全确定在唯一最优值是本系统的难点㊂智能鱼缸自动控制系统通过设置多温度传感器，结合看门狗技术，增强对鱼缸温度的实时监控，防止 煮鱼汤 现象发生，保证系统的安全性和可靠性㊂多功能一体化的智能控制，有效减少误操作㊁漏操作现象发生，改善观赏鱼的生存环境，缓解观赏者的工作压力，提高生活品质㊂参考文献［１］焦江丽，李凤莲．以ＡＲＭＣｏｒｔｅｘ－Ｍ３为基础的ＳＴＭ３２开发板的设计与实现［Ｊ］．中国新通信，２０１３（９）：９４．［２］陈建树，杨光军．适合不同鱼种生存环境的智能鱼缸的设计［Ｊ］．福建电脑，２０１３（５）：１２３．［３］吴晓，周建平，梁楚华，等．物联网技术在智能家居中的应用研究［Ｊ］．物联网技术，２０１２（１１）：７１．［４］徐喆．一款家用鱼缸智能控制系统设计［Ｄ］．成都：西南交通大学，２０１４．［５］陈杰，郑纯军，丁开迪，等．基于ＡＲＭ的智能鱼缸控制系统的设计与实现［Ｊ］．软件工程师，２０１３（８）：４４．［６］ＲＯＫＮＩＫ，ＡＨＭＡＤＡ，ＳＯＬＡＩＭＡＮＩＫ，ｅｔａｌ．Ａｎｅｗａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒｓｕｒｆａｃｅｗａｔｅｒｃｈａｎｇｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｆｐｉｘｅｌｌｅｖｅｌｉｍａｇｅｆｕｓｉｏｎａｎｄｉｍａｇｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＥａｒｔｈＯｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓａｎｄＧｅｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，２０１５，３４（１）：２２６．［７］ŁＡＷＮＩＣＺＡＫＰ，ＰＯＧＯＲＺＥＬＥＣ－ＧＬＡＳＥＲＫ，ＰＩＥＴＲＡＳＺＫＯＡ，ｅｔａｌ．Ｉｍｐｅｄａｎｃｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｓｔｕｄｉｅｓｏｆｐｒｏｔｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｉｎｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍｍａｌｏｎａｔｅ［Ｃ］／／ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＩｏｎｉｃｓ，２０１７，３０６：２５．（上接第２８３页）５㊀结束语本文主要提出了一种基于树莓派的四轴飞行器设计，包括硬件电路的设计以及通信软件的设计㊂该飞行器在传统四轴飞行器上增加了一个智能控制模块，智能控制模块通过ＳＰＩ及相关协议对飞控模块进行控制㊂另外，该飞行器可以通过手机端或ＰＣ端进行远程控制，其控制指令是基于ＴＣＰ／ＩＰ来传输㊂文中对四轴飞行器的主要硬件部分进行了设计，同时对２个主要的通信协议的制定做了详细的研究论述㊂文章最后对主要的控制软件进行了设计和调试验证，仿真结果表明本设计方案有着良好的可行性，为后续四轴飞行器的研究和开发提供了参考㊂参考文献［１］吴勇，罗国富，刘旭辉，等．四轴飞行器ＤＩＹ：基于ＳＴＭ３２微控制器［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２０１６．［２］唐懋．基于Ａｒｄｕｉｎｏ兼容的Ｓｔｍ３２单片机的四旋翼飞行器设计［Ｄ］．厦门：厦门大学，２０１４．［３］刘杰．四轴飞行器研究与设计［Ｄ］．南京：南京邮电大学，２０１３．［４］常国权，戴国强．基于ＳＴＭ３２的四轴飞行器飞控系统设计［Ｊ］．单片机与嵌入式系统应用，２０１５（２）：２９．［５］彭琰举，宋文学，王晋，等．基于ＭＰＵ９２５０的示教航行姿态研究［Ｊ］．电子设计工程，２０１８，２６（１６）：２９．［６］刘峰，吕强，王国胜，等．四轴飞行器姿态控制系统设计［Ｊ］．计算机测量与控制，２０１１，１９（３）：５８３．［７］叶树球，詹林．基于ＰＩＤ的四旋翼飞行器姿态控制系统［Ｊ］．计算机与现代化，２０１５（５）：１１７．［８］袁博，陈昕，高铭．基于四旋翼飞行器的航拍增稳云台系统的控制算法［Ｊ］．数字技术与应用，２０１６（１）：１１６．［９］陈振，胥光申．基于ＲＰｉ的面曝光快速成形机控制系统［Ｊ］．轻工机械，２０１５，３３（６）：６０．７８２第３期李金武，等：智能鱼缸自动控制系统设计与实现。
智能鱼缸的研究方法
智能鱼缸的研究方法
智能鱼缸的研究方法包括以下几个方面：
1.目标设定：明确智能鱼缸的应用场景和使用目的，例如是家庭宠物护理、商业展示或科学研究等。
根据不同的应用场景，确定智能鱼缸需要的功能和性能指标。
2.技术选型：选择适合的传感器、控制器、通讯模块和软件，实现智能鱼缸的自动化控制、数据采集和远程监控等功能。
考虑到智能鱼缸需要与用户进行交互，还需要选择合适的显示器、语音识别和智能控制界面等技术。
3.系统设计：设计智能鱼缸的硬件和软件系统架构，确定各个模块之间的接口和数据传输方式，保证系统的稳定性和可靠性。
同时还需要考虑智能鱼缸的安全性和隐私保护等问题。
4.实验验证：进行实验室测试和现场验证，检测智能鱼缸的性能指标和工作状态，通过迭代和优化，改进系统设计和算法。
总之，智能鱼缸的研究需要涉及多个学科领域，包括生物学、物理学、电子工程和计算机科学等，需要有跨学科的综合能力。
智能鱼缸开题报告自控
智能鱼缸开题报告自控智能鱼缸开题报告自控一、引言智能鱼缸是一种集科技与生态于一体的创新产品，它利用先进的传感技术和自动控制系统，实现对鱼缸环境的智能监测和调控。
本次开题报告旨在介绍智能鱼缸的设计思路和实施方案，探讨如何通过自控技术提升鱼缸的生态环境和用户体验。
二、背景鱼缸作为一种常见的室内装饰品，不仅能提供美观的视觉效果，还能给人们带来放松和舒缓压力的感受。
然而，传统的鱼缸存在一些问题，如水质监测不准确、鱼类养殖困难等。
为了解决这些问题，我们决定设计一种智能鱼缸，通过自控技术实现对鱼缸环境的智能监测和调控，提高鱼类的生存率和用户的使用体验。
三、目标本次设计的智能鱼缸主要有以下目标：1. 实现对鱼缸水质的智能监测，包括温度、PH值、溶解氧等参数的实时监测和报警功能。
2. 设计一套自动控制系统，实现对鱼缸温度、光照、水流等环境参数的自动调节。
3. 提供一个用户友好的手机APP，方便用户随时随地对鱼缸进行监控和控制。
4. 通过智能鱼缸的设计，提高鱼类的生存率和用户的使用体验。
四、设计思路1. 水质监测系统为了实现对鱼缸水质的智能监测，我们将使用一组传感器来实时监测水温、PH值和溶解氧等参数。
这些传感器将通过无线通信技术与控制系统进行数据传输，当水质参数超出设定范围时，系统将自动发出警报并提醒用户进行相应的处理。
2. 自动控制系统为了实现对鱼缸环境的自动调节，我们将设计一套自动控制系统。
该系统将根据预设的参数范围，自动调节鱼缸的温度、光照和水流等环境参数。
例如，当温度过高时，系统将自动启动降温装置；当光照不足时，系统将自动调节照明设备的亮度；当水流不畅时，系统将自动调节水泵的工作状态。
3. 手机APP为了方便用户对鱼缸进行监控和控制，我们将开发一个用户友好的手机APP。
通过该APP，用户可以实时查看鱼缸的水质参数、温度、光照和水流等环境参数，并进行相应的调节。
此外，用户还可以设置报警参数和定时任务，以实现对鱼缸的智能化管理。
智能鱼缸毕业论文
智能鱼缸毕业论文智能鱼缸是一种利用互联网和物联网技术，智能化管理和监控鱼缸水质、光照、氧气等环境指标，并能实现自动投食、自动换水、自动治疗等功能的设备。
本文将介绍智能鱼缸的发展历程、设计原理、功能特点和未来发展方向。
一、智能鱼缸的发展历程随着人们对生态环境的越来越关注，对宠物饲养方式的改变也越来越多样化。
智能鱼缸是近年来新兴的宠物饲养方式，其发展历程可以追溯到上世纪末。
1990年代初，人们开始使用机械式和电子式自动投食器，在一定程度上解决了投食的问题，但管理和监控水质等指标还需要人工实现。
2005年，第一款远程控制鱼缸管理器问世，它能通过互联网实现远程监控和控制水质，但价格昂贵，难以普及。
2015年，随着物联网技术的发展，智能鱼缸开始逐渐普及，价格也逐渐降低。
二、智能鱼缸的设计原理智能鱼缸通常由鱼缸本体、传感器、单片机、执行器、互联网模块等组成。
1. 传感器智能鱼缸需要使用多个传感器监测环境指标，包括温度、湿度、PH值、氧气、光照等。
传感器将监测到的数据传输给单片机，单片机通过处理数据来控制鱼缸环境。
2. 单片机智能鱼缸需要使用单片机来控制执行器和传感器，对环境参数进行调整。
常用的单片机有STC、Arduino、树莓派等。
3. 执行器智能鱼缸需要使用多个执行器，包括氧气泵、水泵、定量投食器等。
执行器由单片机控制，自动执行相应的任务，如给鱼投食、换水等。
4. 互联网模块智能鱼缸需要使用互联网模块，将鱼缸数据实时传输给云端服务器，以便用户远程监控和控制。
三、智能鱼缸的功能特点智能鱼缸具有以下功能特点：1. 实时监控环境指标。
智能鱼缸可以实时监控鱼缸内的温度、PH值、氧气、光照等环境指标，并通过云端控制平台实现远程监控。
2. 多种自动化控制功能。
智能鱼缸可以实现自动投食、自动换水、自动治疗等多种自动化控制功能，提高饲养效率和安全性。
3. 用户友好设计。
智能鱼缸使用简单，用户可以通过手机APP或云端控制平台实现一键操作。
智能水族箱控制系统的研究与设计
智能水族箱控制系统的研究与设计摘要：本文基于对目前市场上大多数观赏鱼缸功能的分析和研究，提出了一种多功能的智能水族箱控制系统的设计方案。
该系统以单片机为核心芯片，采用数字温度传感器、红外水位传感器对水温和水位实现恒温控制、液位高度控制等，并且可根据用户需求设置控制参数。
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水族箱智能控制系统进行阐述。
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：水族箱；智能控制；单片机1 引言目前越来越多的人开始注重生活品质，并且对于身边环境要求也越来越高。
水族箱以其较高的观赏性和实用性，受到大众的喜爱。
水族箱用来饲养热带鱼或者金鱼的玻璃器具，起到观赏的作用，是为观赏用、专门饲养水生动植物的容器，是一个动物饲养区，通常至少有一面为透明的玻璃及高强度的塑料。
水族箱内人工饲养著生活于水中的植物及动物。
如果家中有小型水族箱来养殖观赏鱼或者景观，不仅可以陶冶情操，美化环境还可以放松心情缓解压力。
2 系统方案设计2.1智能水族箱控制系统的组成本系统由电源模块、核心控制模块、按键及显示模块、水位检测及水位高度控制模块、水温检测及恒温控制模块、晶振模块、复位模块组成。
其核心控制模块由单片机组成，再配合以温度传感器、液晶显示器、继电器驱动电路、LED驱动电路等外围电路组成一个完整的硬件电路系统。
2.2智能水族箱控制系统的基本功能本设计以STC公司生产的 STC89C52单片机为核心控制单元，将传感器技术与检测技术结合起来，开发出一套可以具有水位高度控制和实时温度检测及恒温控制于一体的智能水族箱控制系统。
3 系统的硬件设计3.1 温度传感电路设计智能温度传感器是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶。
智能温度传感器由五部分组成，分别为温度传感器、A/D转换器、信号处理器、寄存器以及接口电路。
其优点是能便捷的输出所需温度数值和有关的温度控制量，并且它适合各种微控制器。
鱼缸智能控制系统的设计与开发
学生常称呼的 Ｔｅａｃｈｅｒ Ｗａｎｇ，以前这些也 都是中式英语， 但由于华人的广泛使用， 现在 已经被英语国家的人所认可 ，变成了名副其 实的中国英语。
分， 见图 ２ 。 其中控制部分包括： 人机交互按键控制：实现系统各项功能
的按键设置以及设置过程中相应数码管 Ｌ Ｅ Ｄ 的显示控制，以达到良好的人机交互功能。
时钟控制电路：实现系统绝对时钟和相 对时钟的同步控制，是定时进行环境参数检 测和各项控制器件启、停操作的关键。
数码显示：显示当前工作状态（用各种编 号表示当前的温度、工作模式、日期时间等）， 以及参数设置过程中的相应控制显示。
于篇幅，下面就这部分核心电路给出相应的 硬件设计图和软件控制流程图，并加以说明。 ３．２．１ 键盘控制与显示电路设计图［２］
该电路中采用了 Ｚ Ｌ Ｇ ７ ２ ８ ９ Ｂ Ｓ 芯片。 ＺＬＧ７２８９ＢＳ 具有 ＳＰＩ 串行接口功能的可同时 驱动 ８ 位共阴式数码管（或 ６４ 只独立 ＬＥＤ）的 智能显示驱动芯片，该芯片同时还可连接多 达 ６ ４ 键的键盘矩阵，单片即可完成 Ｌ Ｅ Ｄ 显 示﹑键盘接口的全部功能，而且还具有多种 控制指令，如消隐﹑闪烁﹑左移﹑右移﹑段 寻址等；此外，Ｚ Ｌ Ｇ ７ ２ ８ ９ Ｂ Ｓ 具有片选信 号，可方便地实现多于 ８ 位的显示或多于 ６４ 键的键盘接口。
数据存储 ／ 看门狗 ／ 复位：实现关键参数 的存储，系统工作过程的监测以及异常情况 的复位重启。
输入输出部分包括： 各路检测信号的输入：实现鱼缸中各种 检测传感器的信号输入； 各子系统的控制输出：根据检测到的各 路信号分别控制相应的子系统进行工作，且 各子系统的工作互不干扰。 ３．２ 硬件电路设计图 以上几个系统电路中，除了时钟电路之 外，最为关键的是键盘控制与显示电路。限
(完整版)智能鱼缸控制系统研究背景现状与发展趋势
智能鱼缸控制系统研究背景现状与发展趋势1 研究背景 (1)2 国内外研究现状及发展趋势 (2)1 研究背景随着我国经济的发展和人民生活水平的大幅度提高，人们的消费观念变化很大，消费档次与水平都在提高，人们的生活品味越来越高，环境的个性化、环保化也越来越受到人们的重视，与之相关的休闲、居家装饰等行业相应的日显蓬勃发展之势。
人们开始渴望那大自然的宁静与和谐，而一个生机盎然、苍翠欲滴的鱼草水族箱不但可以给人带来无比宽松舒适的美感，更能调节居住环境，让人们感受那久违的大自然，让大自然的美景在自己的身边长存。
水族行业正是在这种需求下应运而生的。
“鱼缸”又称为“水族箱”，“水族箱”一词起源于英国，沿用至今已超过了150年。
当时的定义仅仅是一个养动植物的水容器，而随着科技水平的不断进步，以及人们养殖观赏鱼和种植水草的水平的不断提高，水族箱不仅被认为是一个养动植物的容器，而且被认为是自然域的一个缩影，是一相对完备的生态系统。
在早期，水族箱多用于展览馆、公园等大众化的场所供大家观赏，随着生活水平的提高，科技和水族养殖业的快速发展。
水族箱已成为普通家庭的室内装饰。
近年来，这种以水草、金鱼为主的水族箱被称作“水中微缩的鱼草园林”，深受人们的喜爱，但由于人们缺乏养护的技艺或者是由于时间原因不能及时进行养护，往往“好景不长”，最后的结局多是“草桔鱼亡”。
在家居环境或是休闲娱乐场所都有各种各样的鱼缸，而保持一个适宜鱼类生活的环境是一件非常耗精力的工作。
针对鱼类生活环境的净化和改善的设备有很多，目前市场上常用的鱼缸控制系统有：水温控制、充氧控制、过滤控制等相关系统。
但是由于产品繁多，功能不统一，而且大多是非智能化的、单一的恒温控制、充氧或照明系统。
如果仅仅是把多个单独的设备组成一套多功能的鱼缸控制系统，需要投入的费用较大，同时多个单一器件机械化的组装之后，也存在一定的资源浪费。
这样不仅增加了成本，重复投资，影响美观，而且功能使用不灵活、不方便，整体性能也无法得到提升。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
毕业设计任务书
自动化系专业
设计题目多功能鱼缸智能控制器设计
学生姓名
班级
起止日期
指导教师
教研室主任
发任务书日期2012年2月20日
1.毕业设计的原始数据：
温度控制范围：0℃—35℃ 数字温度传感器：DS18B20
鱼缸中的水位指示分为：高、低两档；充氧控制等。
2.毕业设计(论文)的内容和要求(包括技术要求、图表要求以及工
作要求等)：
多功能鱼缸智能控制系统以单片机为核心实现对水温、水位、充氧等参数进行智能检测、显示和控制。
侧重于多功能鱼缸智能控制器的硬件电路设计。
尽量编写鱼缸智能控制器的软件设计。
完成原理图设计，绘制出PCB板。
尽量提供硬件调试结果，尽量制作出初样(要求经费保证)。
3.毕业设计应完成的技术文件：
毕业设计开题报告 1份
完成原理图设计，软件程序清单 1份
英文翻译资料 1篇
规范的毕业论文 1篇
4.主要参考文献：
有关单片机、传感器方面等的参考文献
有关电子制作方面的参考文献
有关PROTEL方面的资料
5.毕业设计(论文)进度计划(以周为单位)：
起止日期工作内容备注
第1周第2周第3周第4周第5周第6周第7周第8周第9周第10周第11周第12周第13周第14周第15周第16周布置毕业设计任务，收集毕业设计课题有关的资料了解多功能鱼缸智能控制器的工作原理
撰写毕业设计开题报告
学习传感器等有关方面的知识
英文资料翻译(至少2000字)
学习单片机方面的知识
课题方案初步设计
多功能鱼缸智能控制器的总体结构设计
熟悉课题中使用的各种传感器性能
采用单片机设计硬件电路
优化硬件电路（主要温度、水位、显示等电路设计）尽量设计多功能鱼缸智能控制器的软件
软件优化设计
软、硬件整合与调试
整理有关设计资料，撰写毕业设计论文
撰写毕业设计论文，毕业答辩
教研室审查意见：
室主任
年月日系部审查意见：
系主任
年月日。