鱼缸温度控制系统
鱼缸温度控制器ppt
CC4098引脚图
加热器与开关串联
五、AD/DC电源变换电路
电源变换电路
如图,电路工作原理为 右侧输入220V/50Hz的家用 电,经过C3作用而降压,VD 作为整流二极管使用起到整 流的作用,再经过DW的稳压, C4滤波,则在C4两端得到直 流电压Vo,其值大约为12V, 刚好用作直流电路供电。这 样就完成了使用家用电来为 直流电路供电的转换。另外, 采用家用电供电还方便了加 热器的供电,因为鱼缸专用 的加温器或加热器都采用市 电作为电源。
555时基集成耐压 4.5~16V Xc3=1/(2 πf C)
Ic3 = U / Xc
R1为510KΩ Rp为0-3.3MΩ C1为1000μ Td = 1.1(R1 Make Presentation much more fun
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温 度 控 制 器 电 路 组 成
利用555时基集成电路来实现,该系统的工 作原理框图如图所示,主要由4部分组成:传感 器电路部分、AD/DC电源变换、555时基集成电 路和加热电路。通过传感器设定水温的控制范围 为20至24度,当温度在此之间时电路都会周而 复始的工作,从而达到可靠控制鱼缸中水温的目 的。
电接点可调试水银温度计
二、555时基集成电路
管脚的作用: 脚①是公共地端为负极; 脚②为低触发端TR; 脚③是输出端V,电流可达2000mA; 脚④是强制复位端MR; 脚⑤是控制端VC, 脚⑥为高触发端TH,也称阈值端; 脚⑦是放电端DIS; 脚⑧是电源正极VC。 主要参数: 电源电压4.5~16V。 输出驱动电流为200毫安。 作定时器使用时,定时精度为1%。作 振荡使用时,输出的脉冲的最高频率可达 500千赫。 使用时,驱动电流若大于上述电流时, 在脚输出端加装扩展电流的电路,如加一三 极管放大。
基于单片机的智能鱼缸温控系统设计
基于单片机的智能鱼缸温控系统设计摘要本文针对传统鱼缸温控系统的不足,提出了一种基于单片机的智能鱼缸温控系统设计方案,该系统具有自动控制、实时监测、定时提醒等特点,可实时保持鱼缸水温在合适的范围内,保障鱼类健康成长。
本文首先对传统温控系统的缺陷进行介绍,然后详细阐述了智能鱼缸温控系统的硬件设计和软件设计,最后进行系统实验验证。
关键词:智能鱼缸,温控系统,单片机,健康成长,实时监测AbstractThis paper proposes a design scheme of intelligent fish tank temperature control system based on single chip microcomputer to solve the shortcomings of traditional fish tank temperature control system. The system has the characteristics of automatic control, real-time monitoring, timing reminder, etc. It can keep the water temperature offish tank in the appropriate range in real time, and ensurethe healthy growth of fish. Firstly, the deficiencies of traditional temperature control system are introduced. Then, the hardware design and software design of intelligent fish tank temperature control system are elaborated in detail. Finally, the system experiment is verified.Keywords: intelligent fish tank, temperature control system, single chip microcomputer, healthy growth, real-time monitoring1. 引言鱼类是人们生活中非常重要的食品来源,鱼缸的养殖已经成为一项风靡全球的爱好。
鱼缸温度控制系统
目录
CONTENTS
• 系统概述 • 硬件组件 • 软件组件 • 系统设置与调试 • 系统的使用与维护 • 未来发展与改进方向
01 系统概述
系统定义与功能
定义
鱼缸温度控制系统是一种用于自动调 节鱼缸水温和保持水温恒定的装置。
功能
该系统能够实时监测鱼缸水温,并根 据设定的温度范围自动调节加热或制 冷设备,以保持水温稳定。
02 硬件组件
温度传感器
温度传感器是鱼缸温度控制系统的核 心组件之一,用于监测鱼缸内的温度。
温度传感器的精度和稳定性对整个温 度控制系统的性能有很大影响,因此 选择高精度、高稳定性的温度传感器 是必要的。
常见的温度传感器有热敏电阻和热电 偶等类型,它们能够将温度转换为电 信号,以便控制器进行处理。
数据传输
通过有线或无线方式将温度数据传输至控制器。
3
定时采集
设置定时采集时间间隔,确保数据的实时性和准 确性。
温度数据处理
数据滤波
采用滤波算法对采集到的温度数据进行处理,去除噪 声和异常值。
温度范围判断
根据设定的温度范围,判断鱼缸内的温度是否正常。
数据存储
将处理后的温度数据存储在控制器或上位机中,便于 后续分析。
温度控制策略
控制算法
采用PID控制算法或其他适合的温度控制算法, 实现快速、准确的温度控制。
加热/制冷设备
根据控制策略,自动调节加热棒或制冷机的工 作状态。
报警机制
当温度异常时,触发报警机制,通知用户及时处理。
人机界面设计
界面布局
设计简洁、直观的用户界面,方便用户查看 和操作。
数据展示
实时显示鱼缸内的温度数据和设备状态。
鱼缸智能控制器
鱼缸智能控制器简介鱼缸智能控制器是一款能够对鱼缸环境进行监测和控制的设备。
通过智能控制器,鱼缸的温度、水质、水位等参数可以实时监测,并可以进行远程控制和调节。
功能特点1. 温度监测和控制:智能控制器可以通过温度传感器来监测鱼缸内的温度,并可以根据设定的温度范围进行自动控制,保持鱼缸温度的稳定。
2. 水质监测和控制:通过水质传感器,智能控制器可以实时监测鱼缸水质的参数,如pH值、溶解氧含量等,同时可以根据设定的阈值进行自动控制,保持鱼缸水质的优良状态。
3. 水位监测和控制:智能控制器可以通过水位传感器来监测鱼缸内的水位,并可以根据设定的水位范围进行自动控制,保持鱼缸内水位的稳定。
4. 远程控制和调节:智能控制器可以通过手机App或者网页进行远程控制和调节,用户可以在任何时间任何地点对鱼缸进行监测和控制。
5. 报警功能:当鱼缸环境参数异常时,智能控制器可以及时发出警报,提醒用户注意和采取相应的措施。
安装和使用1. 安装:将智能控制器设备固定在鱼缸附近的适当位置,将传感器通过线缆连接到控制器上,并将控制器连接到电源。
2. 配置:根据用户手册的指导,设置并配置智能控制器的相关参数,如温度范围、水质阈值等。
3. 使用:通过手机App或者网页登录智能控制器的管理平台,可以实时监测鱼缸的各项参数,并进行相应的控制和调节。
优势和应用场景1. 优势:- 方便实用:智能控制器通过手机App或者网页进行操作,用户可以随时随地对鱼缸进行监测和控制。
- 自动调控:智能控制器可以自动监测环境参数,并根据设定的阈值进行自动调控,减少用户的操作和干预。
- 节能环保:智能控制器可以根据需要进行精确的控制,减少能源的浪费,同时保护环境。
- 警报提醒:智能控制器可以及时发出警报,提醒用户采取相应的措施,避免意外发生。
2. 应用场景:- 家庭鱼缸:智能控制器可以帮助家庭鱼缸的爱好者实现鱼缸的自动化管理,提升鱼缸的环境品质。
- 养殖场:智能控制器可以帮助养殖场主监测和控制大规模鱼缸的环境参数,提高养殖效益和产量。
答辩PPT智能水族箱控制系统.dps智能鱼缸温度控制
使用便捷
03
系统操作简单,用户可轻松设置温度参数,并通过智能设备远
程监控和控制。
用户反馈与改进建议
用户满意度高
大多数用户对智能水族箱温度控制系统的使用效果表示满意,认为它能够提供稳定、适宜的温度环境 。
改进建议
部分用户提出希望增加更多智能功能,如自动喂食、水质监测等,以提高水族箱的整体智能化水平。
降低水族箱水温波动 对鱼类生长的影响
02
智能水族箱温度控制系统概述
系统简介
智能水族箱温度控制系统是一种集成了温度传感器、微控制器、执行器和人机界面等部件的自动化系 统。
该系统能够实时监测水族箱内的温度,并根据设定的参数自动调节加热器或冷却器,以保持水温的恒定。
智能水族箱温度控制系统广泛应用于观赏鱼养殖、水草种植等领域,为水生生物提供适宜的生活环境。
项目成果与贡献
技术成果
介绍项目开发的技术和方法,包 括智能水族箱温度控制系统的设 计、实现和测试等。
应用前景
阐述智能水族箱温度控制系统的 应用前景,包括在家庭、商业和 科研等领域的应用。
社会效益
分析项目实施后可能带来的社会 效益,如提高生活质量、促进经 济发展等。
未来工作与展望
研究方向
提出项目未来的研究方向,包括技术改进、拓展应用 领域等。
03
设计与实现过程
硬件设计
硬件架构
传感器选择
采用微控制器为核心,连接温度传感器、 执行器、显示屏等外围设备,构建完整的 硬件系统。
选用高精度数字温度传感器,实时监测水 族箱温度,确保数据采集的准确性和稳定 性。
执行器
显示屏
选用高效加热棒和风扇,实现对水族箱温 度的精准控制。
选用高分辨率的LCD显示屏,实时显示水族 箱温度和系统状态。
智能鱼缸系统
智能鱼缸系统1. 简介智能鱼缸系统是一种结合物联网技术和人工智能算法的智能化鱼缸管理系统。
通过传感器、摄像头、控制器和云平台等设备的协同工作,智能鱼缸系统能够实现对鱼缸内环境的实时监测、自动控制和远程管理。
该系统不仅能够提供便捷的饲养操作和远程监控功能,还能根据鱼缸内环境变化进行实时调整,为用户提供一个安全、舒适、稳定的鱼缸环境。
2. 系统组成智能鱼缸系统主要由以下几部分组成:2.1 传感器智能鱼缸系统中常用的传感器包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器和水质传感器等。
这些传感器通过检测鱼缸内环境的各项参数,将数据传输给控制器进行处理和分析。
2.2 控制器控制器是智能鱼缸系统的核心部件,负责接收传感器数据并进行处理和控制。
控制器可以根据预设的饲养要求,自动调节鱼缸内的温度、湿度、光照和水质等参数,并对其进行监测和管理。
2.3 摄像头智能鱼缸系统中的摄像头用于实时监测鱼缸内鱼类的状态和活动情况。
通过图像识别技术,系统可以自动识别并记录鱼类的数量、大小和运动轨迹等信息,并提供给用户进行远程观察和管理。
2.4 云平台智能鱼缸系统中的数据和控制指令可以通过云平台进行传输和存储。
用户可以通过手机、电脑等终端设备连接到云平台,实现对鱼缸内环境和鱼类状态的远程监控和管理。
同时,云平台还可以提供饲养建议、健康报告和数据分析等服务。
3. 系统功能智能鱼缸系统具有以下主要功能:3.1 实时监测智能鱼缸系统通过传感器实时监测鱼缸内的温度、湿度、光照和水质等参数,并将数据传输给控制器进行处理。
用户可以通过手机或电脑等设备随时查看鱼缸内环境的变化情况。
3.2 自动控制根据用户设定的饲养要求,智能鱼缸系统能够自动调节鱼缸内的温度、湿度、光照和水质等参数,保持鱼缸环境的稳定和适宜。
3.3 远程管理通过与云平台的连接,用户可以随时随地通过手机或电脑等设备对鱼缸内环境进行远程监控和管理。
用户可以通过云平台发送指令,调节鱼缸内参数或查看鱼类状态,实现远程饲养管理。
基于单片机的智能鱼缸温控系统设计
基于单片机的智能鱼缸温控系统设计智能鱼缸温控系统是一种基于单片机技术的创新设计,旨在为鱼缸提供稳定的温度环境,以促进鱼类的生长和健康。
本文将详细介绍智能鱼缸温控系统的设计原理、硬件组成和软件实现,并对其在实际应用中的效果进行评估和分析。
一、引言随着人们对休闲娱乐生活的需求不断增加,养殖观赏鱼成为了一种越来越流行的养殖方式。
然而,不同种类的观赏鱼对水温要求不同,过高或过低的水温都会对其健康产生负面影响。
因此,设计一个能够自动调节水温的智能鱼缸温控系统势在必行。
二、设计原理智能鱼缸温控系统主要由传感器、单片机、执行器以及人机交互界面组成。
传感器用于实时监测水温,并将监测结果传输给单片机进行处理;单片机根据预设设定值与实际监测值之间的差异来判断是否需要调节水温;执行器负责控制加热器或制冷器的开关状态,以实现水温的调节;人机交互界面则提供了对系统参数进行设置和监测的功能。
三、硬件组成智能鱼缸温控系统的硬件组成主要包括传感器、单片机、执行器和人机交互界面。
传感器:系统采用高精度的水温传感器,能够准确测量鱼缸内水温,并将测量结果以数字信号的形式传输给单片机。
单片机:系统采用高性能的单片机作为控制核心,具有强大的处理能力和丰富的外设接口。
通过与传感器和执行器进行连接,实现对水温进行监测和调节。
执行器:系统根据单片机处理结果控制加热器或制冷器。
加热器通过加热元件将电能转化为热能,提高鱼缸内水温;制冷器则通过压缩循环原理将热量从鱼缸中排出,降低水温。
人机交互界面:为了方便用户对系统参数进行设置和监测,智能鱼缸温控系统还配备了一个直观友好的人机交互界面。
用户可以通过触摸屏或按钮等方式与系统进行交互,实现对温度设定值、工作模式等参数进行调整。
四、软件实现智能鱼缸温控系统的软件实现主要包括传感器数据采集、数据处理与控制策略、执行器控制以及人机交互界面。
传感器数据采集:单片机通过与传感器进行通信,实时获取鱼缸内的水温数据。
水族箱控制器的说明书
水族箱控制器的说明书一、引言水族箱控制器是一种用于控制和监测水族箱内环境的设备。
它结合了现代科技和水族养殖的需求,提供了便捷的操作和准确的参数监测,帮助饲养者更好地管理水族箱内的生态系统。
本说明书将详细介绍水族箱控制器的功能、使用方法以及注意事项等相关内容,以便用户能够正确使用和维护该设备。
二、功能特点1. 温度控制:水族箱控制器配备高精度的温度传感器,可实时测量水族箱内水温,并通过温度控制模块自动调节加热和制冷设备,保持水温在设定范围内稳定。
2. 灯光控制:水族箱控制器可以根据用户的需求,灵活控制水族箱内照明灯的亮度、颜色和时间,模拟日夜变化,提供恰当的光照环境,促进水族生物的生长和繁殖。
3. pH值监测:控制器配备精准的pH传感器,能够实时监测水族箱内的pH值变化,并通过报警系统提醒用户进行及时调节,以维持水体的稳定性。
4. 溶解氧监测:通过溶解氧传感器,控制器能够准确测量水族箱内的溶解氧含量,及时显示并提醒用户进行必要的通气操作,确保水中生物的呼吸正常进行。
5. 水位报警:控制器配备水位传感器,当水位低于或超过设定值时,自动发出警报,提醒用户进行及时的操作,避免水族箱水位异常引发的问题。
6. 多端口扩展:水族箱控制器提供多个扩展接口,可与其他设备进行连接,如水泵、制气机等,实现更为复杂的功能,满足不同饲养需求。
三、使用方法1. 安装准备:将水族箱控制器放置在水族箱边缘或合适的位置,并通过电源线连接到电源插座上。
2. 参数设置:按下控制器面板上的设置按钮,进入设置界面,根据水族箱的要求,逐一设置温度、光照、pH值等参数。
确认设置后保存并退出。
3. 监测与调节:控制器将实时监测水族箱内的温度、pH值、溶解氧含量等参数,用户可通过观察控制器显示屏上的数值进行判断,并采取相应的操作来调节水族箱内环境。
4. 报警处理:当控制器检测到异常情况时,如温度过高、pH值异常等,将通过报警方式提醒用户。
用户需及时处理,排除异常情况或进行必要的调整。
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。
传感器设计—温度控制器—鱼缸水温自动加热系统
鱼缸水温自动加热控制系统
流程图
制作应用
基本电路 图
元器 件选 取
电路 原理 分析
• 控制流程图
• 加热11s后,若水温仍低于26℃,则IC1(引脚2)仍小于 1/3Vcc,IC1输出端(3脚)为高电平,继续加热。若水温 高于26℃,Rt阻值减小,R1分压增大,IC1(引脚2) UR1>1/3Vcc,则暂稳态结束后电路立即复位,IC1输出端 (3脚)为低电平,指示灯LED熄灭,继电器K1-1释放, 停止加热。
• 发光二极管LED、二极管D1、继电器K连接IC1输出端(3 脚)。当IC1输出端(3脚)为高电平时,电压继电器K吸 合,指示灯LED亮,反之,LED灯灭。
基本原理:加热器功能的实现
加热电路
加热电路由加热器、继电器K1-1及220v交流电源组成,交流 欠电压继电器K1-1有一对常开触点,当线圈电压达到或大 于某额定值时,衔铁吸合,反之,衔铁释放。因此,当 IC1输出端(3脚)为高电平时,K1-1吸合,加热器工作, 反之,K1-1释放,加热器停止工作。
• 金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量,其 特点是测量准确、稳定性好、性能可靠,其温度系数更大 ,常温下的电阻值更高(通常在数千欧以上),但互换性 较差,非线性严重。
鱼缸水温加热控制器
• 热电阻的金属材料一般要求:尽可能大而且稳定的温度系 数、电阻率要大(在同样灵敏度下减小传感器的尺寸)、 在使用的温度范围内具有稳定的化学物理性能、材料的复 制性好、电阻值随温度变化要有间值函数关系(最好呈线 性关系)。
鱼缸温度控制系统AT89S
使用C语言编写控制程序,并进行调 试,确保程序能够正常运行并实现 预期功能。
系统测试结果
01
02
03
测环境
在室内恒温环境下进行测 试,模拟鱼缸水温变化, 观察系统的响应速度和准 确性。
测试数据
记录系统在不同设定温度 下的实际水温变化情况, 以及加热器的工作状态和 工作时间。
测试结论
系统能够快速响应温度变 化,控制加热器工作,使 鱼缸水温维持在设定范围 内。
软件设计
主程序流程
主程序主要完成系统初始化、温度数据采集、数据处理、加热器和冷 却器控制等功能。
温度数据处理
对温度传感器采集到的数据进行滤波处理,去除噪声干扰,提高数据 准确性。
加热器和冷却器控制
根据设定的温度阈值和当前水温,通过PID算法计算出加热器和冷却 器的控制信号,实现水温的精确控制。
人机交互界面
AT89S芯片具备数据记录与存储功能,能够 记录鱼缸温度的历史数据,方便用户进行 数据分析和管理。
03
CATALOGUE
鱼缸温度控制系统设计
系统总体设计
01
总体架构
鱼缸温度控制系统主要由温度传感器、AT89S微控制器、加热器和冷却
器组成。
02 03
工作原理
温度传感器实时监测鱼缸水温,并将数据传输给AT89S微控制器。微控 制器根据设定的温度阈值和当前水温,通过控制加热器和冷却器的开关 来调节水温。
设计简单易用的人机交互界面,用户可以通过界面设定温度阈值、查 看实时水温等参数。
04
CATALOGUE
系统实现与测试
系统实现过程
硬件选型
选择AT89S系列单片机作为主控 制器,因其具有低功耗、高性能 的特点,适合用于鱼缸温度控制
219388553_基于NB-IoT_的鱼缸温度监控系统设计
第7期2023年4月无线互联科技Wireless Internet TechnologyNo.7April,2023作者简介:李楷文(1997 ),男,江苏泰州人,硕士研究生;研究方向:电子与通信工程㊂∗通信作者:潘启勇(1971 ),男,江苏宝应人,教授,硕士;研究方向:嵌入式与智能测控技术㊂基于NB -IoT 的鱼缸温度监控系统设计李楷文1,2,周鑫俊2,谭启日2,潘启勇1,2∗(1.苏州大学电子信息学院,江苏苏州215000;2.常熟理工学院电子信息工程学院,江苏苏州215500)摘要:为了促进养殖业信息化的发展,文章基于NB -IoT 技术设计了一种智能鱼缸温度监控系统㊂该系统采用STM32F103C8T6单片机和传感器终端实时采集温度,通过NB -IoT 技术传输到物联网云平台,访问云平台实现对鱼缸环境的远程监测和自动控制㊂经过测试,系统采集温度的误差不超过0.5ħ,数据传输稳定性较高,温度低于阈值一定时间自动发送报警短信,为鱼类养殖提供了有力保障㊂关键词:实时采集;远程监测;自动控制;NB -IoT 中图分类号:TP302㊀㊀文献标志码:A0㊀引言㊀㊀随着人们生活水平的不断提高,精致生活成为一种时尚㊂为了增添生活情趣,装饰家居环境,养殖观赏鱼已成为一种潮流㊂伴随着这种潮流,鱼缸㊁净水器等配套用品热度不断上升㊂鱼类生长对不同的温度要求分为冷水㊁温水和热水三种,不同种类的鱼苗只能存活于适合自己水温的环境[1]㊂智能鱼缸是利用物联网技术,结合传感器和计算机开发的一种新型养殖模式[2]㊂智能鱼缸具有自动控温㊁远程监控等功能,给人们的日常生活带来了便利㊂目前,有很多研究者开展了针对物联网技术与温度控制方面的研究㊂李多[3]利用ZigBee 技术,实现了嵌入式终端对温度的无线监控㊂梁景普等[4]利用GPRS 技术,实现对鱼缸温度的监控㊂上述系统各具特色,但ZigBee 技术覆盖范围小,GPRS 则功耗较高,而NB -IoT 技术同时实现了低成本㊁低功耗㊁广覆盖和多连接[5]㊂本文基于NB -IoT 技术,设计了一种智能鱼缸温度监控系统,实现了对鱼缸温度的自动控制和监测,提高观赏鱼的存活率㊂1㊀系统架构㊀㊀本文设计的鱼缸温度监测控制系统,整体架构参考物联网分层模型,如图1所示㊂从上往下分为感知层㊁网络层和应用层,其中,网络层又包含了传输层和平台层[6]㊂感知层由温度探头和STM32F103单片机构成,负责鱼缸的数据采集和加热控制,探头放置在鱼缸内部㊂传输层包括核心网和通信基站,负责业务数据的传输㊂平台层保存业务数据,实时监控系统㊂应用层为客户端,可以通过手机App 与PC 端实现鱼缸温度的监测和控制㊂图1㊀系统总体设计2㊀感知层硬件设计㊀㊀鱼缸温度监控系统的硬件电路按照功能可划分为MCU 控制模块㊁电源模块㊁温度采集模块和通信模块㊂2.1㊀主控芯片㊀㊀本设计选择了意法半导体的32位增强型单片机STM32F103C8T6作为主控芯片,其内核为ARM 公司的Cortex -M3架构,工作频率最高达72MHz,64k 的程序存储器,自带12位高精度A /D 转换器,3个UARST 接口,4种超低功耗模式,工作温度-40~85ħ,足以满足用户对低功耗高性能的需求㊂2.2㊀电源模块设计㊀㊀考虑到应用场景的多样性,环境的复杂性,供电电路采用交流火线零线供电,取电方便㊂STM32的工作电压为2~3.6V,通信芯片BC26的工作电压为2.1~3.63V,为了使模块正常工作,选用HLK10M05作为AC /DC 模块,将220V 交流电转为5V 的直流电㊂本系统设计了以RT9193芯片为核心的稳压电路,该芯片具有快速响应和超低噪声的优点㊂在满功率输出的情况下,电压可降低至220mV,稳压电路输出电压3.3V,保证了系统的稳定性㊂2.3㊀检测模块和温控模块设计㊀㊀检测模块使用NTC 热敏电阻作为测温元件㊂该电阻以过渡金属氧化物为主要原材料,采用电子陶瓷工艺制成㊂由于其具有电阻随温度上升而降低的特性,被广泛应用于家用空调㊁汽车空调㊁冰箱㊁冷柜等场合的温度测量与控制㊂其感温范围从-50~105ħ,测温精度为ʃ0.5ħ㊂先将NTC 热敏电阻串联一个电阻,接入3.3V 和GND 之间,再用STM32F103单片机自带的12位A /D 转换口采集其两端电压,并根据电压和温度转换关系表得到最终温度㊂温控部分采用2路5V 继电器控制㊂当温度达到规定的阈值时,由主控芯片控制启闭,实现对鱼缸升温和降温控制㊂2.4㊀NB -IoT 通信模块设计㊀㊀通信模块选用的是基于NB -IoT 技术的无线通信模块BC26,采用LCC 封装,具有3种工作模式,电流功耗在省电模式下低至3μA,能最大限度地满足终端对小尺寸低功耗模块的要求㊂BC26模块采用NB -IoT 无线通信协议3GPP -rel.13与网络运营商的设备进行连接,能够提供最大62.5kbit /s 的上行速率和25.5kbit /s 的下行速率,电路如图2所示㊂STM32通过串口TXD,RXD 与BC26进行交互㊂BC26通过外置天线以及专用的SIM 卡引脚与物联网平台连接,实现信号的收发㊂图2㊀BC26模块3㊀传输层数据通信协议㊀㊀本系统的传输层数据协议为UDP 协议,是OSI 模型中的一种无连接的传输层协议㊂区别于TCP 协议建立连接时的 三次握手 和断开连接时的 四次挥手 ,UDP 协议是一种面向无连接㊁无缓冲数据传输的通信协议,在应用层发送数据前无需建立连接,发送完成后也无需断开,只要接收方提前建立端口连接,即可通过端口号和IP 地址向目标发送指定的数据,大大减少了因为连接和断开带来的时延,提高了系统的实时性㊂此外,与TCP 点对点的连接不同,UDP 传输协议还支持一对一㊁一对多㊁多对一和多对多的交互通信㊂UDP 协议也是一种面向报文的无线传输协议㊂其数据格式分为UDP 报头和UDP 数据区两部分㊂UDP 报头部分由4个两字节字段组成,分别表示该报文的源端口㊁目的端口㊁报文长度和校验值㊂4㊀应用层软件设计㊀㊀应用层是物联网三层结构中的最顶层,可以对感知层采集的数据进行计算㊁处理和挖掘,从而实现对物理世界的实时控制㊁精确管理和科学决策㊂应用层的核心功能围绕 数据 和 应用 两个方面㊂在本设计中应用层采用MQTT 协议连接到阿里云物联网平台,主要实现的是对感知层温度采集模块所采集到的温度数据进行处理以及对于升温㊁降温开关的控制㊂软件设计流程图如图3所示㊂图3㊀软件流程4.1㊀温度采集模块程序设计㊀㊀将NTC热敏电阻与主控芯片的ADC引脚相连,在对温度数据进行AD采样时,NTC的电阻值会随着温度改变㊂为了提高精度,先根据电压温度特性表进行拟合;再用Matlab软件对曲线进行仿真,不断逼近;最终得到精度较高的温度电压特性曲线函数,检测温度与实际值相差ʃ0.5ħ㊂4.2㊀通信模块程序设计㊀㊀本设计中,BC26通信模块采用消息队列遥测传输协议(MQTT)与阿里云平台实现数据互联㊂MQTT 是一种 轻量级 的基于发布/订阅模式的消息传输协议㊂其优点是能够以较少的代码㊁有限的带宽,为远程设备提供实时可靠的消息服务㊂在系统上电后,MCU采用通过串口向模块发送AT指令的方式,实现NB模块初始化㊁连接㊁温度采集数据的收发㊁短信发送等等功能,相关AT指令如下:AT+CIMI㊀㊀㊀㊀㊀㊀//查询SIM卡号AT+CGSN=1㊀㊀㊀㊀㊀㊀//查询IMEIAT+CSQ㊀㊀㊀㊀㊀㊀//查看信号质量AT+CGPADDR=1㊀//获取模块IP地址AT+CGATT=1㊀㊀㊀㊀㊀//模块网络已连接AT+QIOPEN=1,0, UDP , 101,201,213, 232 ,1001,0,1㊀㊀㊀㊀㊀//连接服务器AT+QISEND=0,10㊀㊀㊀㊀//发送数据在上电后,系统会检查BC26的工作状态(卡号㊁信号强度㊁是否入网等),状态不正常会经过串口返回对应错误代码,检查通过后BC26会采用设定的IP地址㊁端口号连接至服务器云平台,定时发送温度信息,用户就可以在PC端远程观察到鱼缸的实时温度㊂5㊀系统测试㊀㊀系统硬件设备㊁参数配置完成,NB模块连接成功㊀㊀后,登录阿里云物联网平台不仅可以查看设备状态,还可以查看设备ID㊁型号等㊂进入数据查看页面,观察NB模块上传的温度信息,并与实际温度值进行比对,误差不超过ʃ0.5ħ,满足预期㊂将测试温度降低至阈值,加热装置自动打开,待温度稳定后,自动关闭,若温度长时间维持在阈值之下时,服务器会向指定手机号发送预警短信㊂经测试,所设计的功能均能正常使用,系统运行稳定,测量精度较高㊂6㊀结语㊀㊀本文设计了一种基于NB-IoT技术的鱼缸温度监控系统,解决了目前智能鱼缸面临的通信距离短,功耗较高的问题㊂经过测试,温度控制稳定,误差不超过ʃ0.5ħ,提高了养殖鱼类的存活率㊂参考文献[1]冯茹.淡水鱼类养殖技术及水环境对养殖的影响[J].新农业,2021(5):53.[2]李晔,曾昂.基于物联网的智能鱼缸系统设计与实现[J].中国新通信,2022(16):62-64.[3]李多.基于ZigBee和ARM的电热膜供暖控制系统开发[D].南京:东南大学,2016.[4]梁景普,傅卓军.基于物联网的观赏鱼智能喂养系统设计与实现[J].计算机应用与软件,2022(3): 8-13,88.[5]王官云,王浩宇,唐颖.基于NB-IoT技术的数据中心温度监测系统[J].工业控制计算机,2022(5): 42-43.[6]梁志勋,施运应,赵家祺,林芳.基于NB-IoT技术的高压开关温度监测系统[J].现代电子技术,2020 (16):126-130,134.(编辑㊀姚㊀鑫)Design of the fishtank temperature monitoring system based on NB-IoTLi Kaiwen1 2Zhou Xinjun2Tan Qiri2Pan Qiyong1 2∗1.School of Electronic and Information Engineering Soochow University SuZhou215000 China2.School of Electronic and Information Engineering Changshu Institute of Technology SuZhou215500 ChinaAbstract In order to promote the development of aquaculture informatization an intelligent fish tank temperature monitoring system based on NB-IoT technology was designed.The system uses STM32F103C8T6microcontroller and sensor terminal to collect temperature in real time and transmits it to the cloud platform of Internet of Things through NB-IoT technology and accesses the cloud platform to realize remote monitoring and automatic control of the aquarium environment.Through testing the error of the temperature collected by the system is less than0.5ħthe stability of data transmission is high and the temperature is lower than the threshold for a certain period of time the automatic alarm message will be sent which provides a strong guarantee for fish breeding.Key words collect in real time remote monitoring automatic control NB-IoT。
如何设置水族箱的水温调节器
如何设置水族箱的水温调节器水温调节器在水族箱养殖中扮演着重要的角色,确保水中温度适宜是鱼类和水生植物健康成长的关键。
本文将介绍如何正确设置水族箱的水温调节器,以帮助水族爱好者提供理想的生活环境。
1. 选择合适的水温调节器在选择水温调节器之前,需要首先了解自己的水族箱及其中的生物种类对水温的要求。
根据需求,可以选择以下几种常见的水温调节器:- 加热器:用于在水族箱中升温,可调整加热功率和温度范围。
- 冷却器:用于降低水族箱中的水温,常用于热带鱼类的养殖。
- 温控器:能够监测和调节水温,可用于同时控制加热器和冷却器。
2. 安装水温调节器根据水族箱的尺寸和形状,选择合适的位置安装水温调节器。
通常,应将其放置在水族箱的一侧或者隐藏在过滤系统中。
确保调节器的电线与水分隔,以防止电击事故的发生。
同时,确保水温调节器能够方便地调节和监测水温。
3. 设置理想水温在设置水温之前,需要根据水族箱中的生物种类确定所需的水温范围。
不同的鱼类和水生植物对水温有不同的需求,应该根据其习性和习惯来调节水温。
通过调节水温调节器上的控制按钮或旋钮,可以设置所需的水温。
相对稳定的水温有助于提供一个舒适的生活环境,并可以减少鱼类和植物的压力。
4. 监测和调整水温一旦设置了理想的水温,应对水温进行定期监测以确保其保持在所需的范围内。
合适的水温范围通常可以在鱼类的养殖指南或者水生植物的资料中找到。
在监测的过程中,如果发现水温偏高或偏低,可以通过增加或减少加热器或冷却器的功率来调整水温。
要注意逐渐调整,避免水温的突变对生物造成伤害。
5. 注意水温的季节性变化根据不同季节的变化,室内环境温度可能会有所波动。
在冬季,室内供暖会升高水温,而在夏季,室内空调可能会降低水温。
因此,在温度变化明显的季节,需要注意及时调整水温调节器的设置,以确保水温保持在适宜的范围内。
6. 定期维护水温调节器水温调节器是一个电子设备,定期维护可以确保其正常工作并延长使用寿命。
毕业设计论文 _多功能水族箱控制系统的设计
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 people's material life and the pursuit of high quality of life, technology products such as aquatic animals gradually entered people's 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 indirectly 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 system 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 briefly 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. 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 for installation.Key Words:automatic control; Series MCU; aquarium; sensor technology目录摘要 (1)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)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。
水温自动控制系统毕业设计论文
水温自动控制系统毕业设计论文摘要本文设计了一种水温自动控制系统,用于控制水温自动调节和保持。
该系统基于单片机控制技术,具有灵活、精度高、稳定性好等优点,并且适用于各种大中小型水族箱的水温控制。
首先,本文分析了水温控制系统的原理和工作原理,讨论了其执行机理和功能。
其次,通过阐述硬件设计,包括测温原理、传感器选择、控制器密度和其他电路部分等。
在软件设计方面,本文采用C语言编程,实现了自动监测水温变化、自动开关附加加热器和调整温度等功能,并且采取多重保护措施,保证了该系统的安全性和稳定性。
最后,本文通过实验验证了该系统的可行性和实用性,在保证了水族箱内水体温度稳定的基础上,实现了节能和自动化控制的优势,为水族箱饲养提供了一定的实用性支持。
关键词:水温自动控制;水温计;单片机;附加加热器;C语言编程;节能。
AbstractThis paper designs a water temperature automatic control systemfor automatic regulation and maintenance of water temperature. Based on the single-chip control technology, the system has the advantages of flexibility, high accuracy and good stability, and is suitable for controlling the water temperature of various large,medium and small aquariums.Firstly, the principle and working principle of the water temperature control system are analyzed, and its executing mechanism and function are discussed. Secondly, by elaborating on hardware design, including temperature measurement principle, sensor selection, controller density and other circuit parts, and in software design, the paper adopts C language programming to achieve automatic monitoring of water temperature changes, automatic switching of additional heaters and adjusting temperatures, and takes multiple protection measures to ensure the safety and stability of the system.Finally, the feasibility and practicality of the system are verified through experiments, which has the advantages of energy saving and automatic control, and provides practical support for the breeding of aquariums by ensuring the stability of water temperature.Keywords:water temperature automatic control;thermometer;single-chip;additional heater;C language programming;energy saving.。
鱼缸温度控制系统的设计
鱼缸温度控制系统的设计作者:熊杰张利勇来源:《电脑知识与技术》2010年第09期摘要:介绍了一种鱼缸温度控制系统的设计方法。
系统以89C51单片机为核心,从硬软两方面对温度控制系统做了设计,软件采用PID算法使系统控制温度快捷、稳定。
文中给出了实际测出的数据,实现了鱼缸温度控制系统的设计。
关键词:温度控制;PID算法;单片机中图分类号:TP29文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)09-2216-02The Design of the Temperature Control System for AquariumXIONG Jie, ZHANG Li-yong(Technology Information, Yangtze University Department of Engineering and Technology, Jingzhou 434020, China)Abstract: This paper introduces a method about the design of the temperature control system for Aquarium. System takes the 89C51 as a core, discuss the design from not only hardware but also software. Adopted PID control algorithm keeps the temperature precise and stable. This paper gives the actual measured data, realized the Aquarium temperature control system design.Key words: temperature control; PID algorithm; single chip温度是一个基本的物理量,也是一个极为普遍又极为重要的热工参数之一,几乎所有的科研和生产过程都和温度密切相关。
基于plc的鱼缸水温控制系统的设计
基于plc的鱼缸水温控制系统的设计基于PLC的鱼缸水温控制系统的设计引言:鱼缸是一种常见的宠物养殖设备,而水温对于鱼类的生存和繁殖起着至关重要的作用。
设计一个基于PLC的鱼缸水温控制系统是非常有必要的。
本文将详细介绍这个系统的设计方案。
一、系统概述1.1 系统目标本系统旨在实现对鱼缸水温的自动监测和控制,保持水温在合适的范围内,提供一个良好的生存环境给鱼类。
1.2 系统组成该控制系统主要由以下几个部分组成:- PLC(可编程逻辑控制器):负责接收传感器数据并控制执行器。
- 传感器:用于检测鱼缸内部的水温。
- 执行器:用于调节鱼缸内部的水温。
- 人机界面(HMI):用于显示当前水温和设置目标水温等信息。
1.3 工作原理本系统通过不断地检测鱼缸内部的水温,并根据预设的目标水温进行调节。
当检测到当前水温超出预设范围时,PLC将通过执行器来调节鱼缸内部的水温,直到水温恢复到目标水温为止。
二、系统设计2.1 硬件设计2.1.1 PLC选择在本系统中,我们选择了一款功能强大且稳定可靠的PLC作为控制器。
该PLC具有多个输入输出接口,可以方便地连接传感器和执行器,并支持多种通信协议。
2.1.2 传感器选择为了准确地监测鱼缸内部的水温,我们选择了一款高精度的温度传感器。
该传感器具有快速响应、抗干扰能力强等特点,可以提供准确的水温数据。
2.1.3 执行器选择为了能够精确地调节鱼缸内部的水温,我们选择了一款电磁阀作为执行器。
该电磁阀具有快速开关、耐用等特点,可以根据PLC的控制信号来调节水流量,从而实现对水温的调控。
2.1.4 人机界面设计为了方便用户操作和监测系统运行状态,我们设计了一个人机界面(HMI),通过触摸屏显示当前水温和设置目标水温等信息。
用户可以通过触摸屏来设置目标水温,并实时监测水温的变化。
2.2 软件设计2.2.1 PLC程序设计PLC程序是本系统的核心,它负责接收传感器数据、进行逻辑控制,并发送控制信号给执行器。
智能鱼缸
智能鱼缸一、智能温控系统1、制动温控系统由4个部分组成:传感器模块、自动控制模块、加热模块和显示模块。
在自动控制模块中用软件编写控制的方式,设定温度控制域值,如果水温低于20度,则自动启动加热模块以保持水温,而当水温高于24度则停止加热,同时输出温度值到显示模块以实现水温动态显示。
把它和远程终端连接就可以控制温度变化的范围。
二、智能换水系统鱼缸自动换水系统的原理图如图1-1所示:(图1-1) 图1-1鱼缸自动换水系统原理图原理图中的电磁阀(2)和水位器主要控制水位起到双保险,用单片机控制更精确。
有效防止水流出缸外。
电磁阀(1)和抽水马达是把想要换的沉水抽出,换水的多少由单片机设定,流量的大小是用微量调控运行的情况。
工作过程为:用单片机控制电磁阀.电源接通电磁阀就开起,水管就通了。
反之电磁阀电源关闭水管断流。
进水管直接接在自来水管子上。
进水的多少要看想要换多少水(抽掉的水)这也是用单片机控制电磁阀和抽水马达。
排水管接在抽水马达喷水口只要接通电源水就会往外排,如果每天按排水一小时30升水来计算的话,一个星期能换掉210升水(定时器控制排水电磁阀开起电源一小时)。
方法是用定时器设定时间比如下午1-2点排水2-3点进水,这个过程就是自动循环的换水。
定时器设定时间长短和调节电磁阀上的微调是控制换水的多少和水的流量。
水位器是控制水位的高度,进水管接在水位器上起到双重保护,以防水溢出鱼缸。
在此基础上在鱼缸里加入监测水质的仪器。
三、智能供氧系统在鱼缸中加入监测水中氧含量装置,当氧含量少到一定值时超声波鱼缸自动增氧系统利用超声波空化现象对水体进行加氧。
系统模块主要分为三大部分:超声波控制电路、超声波发生电路以及增氧时间自动控制电路。
超声波控制电路主要实现单稳触发过程,对水中溶氧量的缺失程度进行判断;超声波发生电路主要引用超声加湿器的振荡回路原理,高平电流震荡通过换能器把电流转化为超声波,将水打碎成为水雾,使空气溶入水中;增氧时间自动控制电路主要利用单片机进行时间计数处理,当到达一定时间时,启动继电器,由继电器控制超声波振荡驱动回路的开启或关闭。
天润鱼缸调节温度操作方法
天润鱼缸调节温度操作方法
调节天润鱼缸的温度有以下几种常见方法:
1. 使用加热器:在鱼缸中加入专用加热器,根据鱼缸的大小和所需的温度设置合适的加热器功率,并将加热器固定在鱼缸内部。
随后,通过加热器上的温度控制器来调节鱼缸的温度,一般来说,将温度调至适宜鱼类生长的范围内,如20-25摄氏度。
2. 使用冷却装置:使用冷却风扇或冷却装置来降低鱼缸的温度。
可以选择将风扇或冷却装置固定在鱼缸上方,通过吹风使鱼缸内的水温降低。
同样,也需要根据鱼缸的大小和所需的温度调节合适的冷却装置功率。
3. 调节灯光:如果鱼缸的温度过高,可以通过调节鱼缸附带的灯光开启时间、使用低热量灯泡等方式来降低鱼缸的温度。
可以将灯光开启时间限制在早晚温度较低的时段,例如清晨和傍晚。
需要注意的是,调节天润鱼缸的温度时要确保鱼缸的温度变化不要过大,过大的温度变化可能对鱼类造成伤害。
另外,还可以通过定期检查水质、清洗过滤器等方式保持鱼缸的良好环境,提供更适宜的生长环境给鱼类。
最好根据养鱼水质等情况选择合适的温度调节方案。
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外部总线扩展
• 外部总线系统 • 外部总线扩展 • 外部总线的扩展方法
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外部总线系统
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外部总线扩展
• P0口扩展为地址/数据复用口 • P2口高位地址 • 也就是说16位地址总线AB15~AB0由P2口
和P0口锁存器构成 • 8位数据总线DB7~DB0由P0口构成 • 控制总线CB由输出控制线(RD#, WR#,
S:密闭型 F:半密闭型
H:0.20W L: 0.36W D: 0.45W
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• 内部结构
– 公共端、静触点、动触点
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• 主要技术参数
– 工作电压:5V – 工作电流:40mA – 吸合电压:75%*5V – 释放电压:5%*5V – 动作/返回时间:10ms/5ms – 触点的负载能力:3A 120VAC/3A 24VDC – 触点电阻:100Ω – 机械寿命:10,000,000
• 电磁继电器原型
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电磁继电器的主要参数
• 工作电压(电流) • 吸合电压(电流) • 释放电压(电流) • 动作时间 • 返回时间 • 触点的开闭能力 • 灵敏度 • 寿命
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• 组成
– 干簧管 – 线圈
干簧继电器
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干簧管
• 用两片既导磁又导电的材料做成簧片,平 行地封入装有惰性其他的玻璃管中组成开 关元件。两簧片的端部重叠并留有一定间 隙以构成触点
– 转换型(Z型)这是触点组型。这种触点组共 有三个触点,即中间是动触点
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开关模型
• 单刀单掷SPST • 双刀单掷DPST
单刀双掷SPDT 双刀双掷DPDT
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继电器的分类
• 按照工作原理或结构特征分类
– 电磁继电器 – 固态继电器 – 温度继电器 – 舌簧继电器 – 时间继电器
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电磁继电器
鱼缸温度控制系统
实验二:继电器控制水温
1
实验目的
• 掌握继电器的原理、使用方法 • 通过继电器的开关来控制对鱼缸水的加温
2
实验要求
• 使用温度传感器进行温度的采集 • 使用数码管显示采集到的温度 • 设定温度的范围,如果超出范围(温度范
围使用整数表示,两位),则对鱼缸的水 进行加热 • 使用LED等指示工作状态:加热和停止
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光耦模型
光
输入
发 送
器
光
接 收
输出
器
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• 光接收器
– 光电二极管 – 光电晶闸管 – 光电晶体管 – 光电复合晶体管
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4N25
• 封装和内部结构
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OC原理
• 红外LED发光管产生的红外光照射在光电晶 体管的感光性比较强的基极和集电极的结 合部,基极和集电极的结合部将光子的能 量转化为光电流,晶体管对光电流进行放 大,增益为HFE
24
固态继电器
• 固态继电器(SSR,Solid State Relay), 是无可动接点部分的继电器,在动作上与 有接点继电器相同,但是该继电器使用半 导体闸流管、晶闸管开关元件、二极管、 晶体管等开关元件。另外也使用名为光耦 合器的光半导体,使其输入输出绝缘。光 电耦合器的特点是用光的信号在绝缘空间 中进行传输,所以绝缘性更好,传动速度 也更快。
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SSR的构成
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固态继电器的特点
• 可以应对高速、高频开关 • 没有接触不良 • 发生干扰小 • 无动作音 • 接点无损耗
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继电器开关的优点
• 继电器开关优点:
– 小电流控制大电流 – 低电压控制高电压 – 开合时间短 – 寿命长 – 输入输出隔离,抗干扰
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继电器
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开发板原理图设计
PSEN#, ALE)以及输入控制线(EA#, INT0#, INT1#, RST, T0和T1)构成
34
外部总线扩展方法
• 线选法 • 译码法
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开发板系统总线扩展
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继电器和LED灯控制电路
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SN74LS377
• 8位D触发器 • 当允许控制端G#为低电平时,时钟端(CP)
脉冲上升沿作用下,输出端Q与数据端D相 一致。当CP为高电平或者低电平时,D对Q 没影响。
60
数据处理和温度显示
• 数据处理 • 数码管温度显示
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温度范围判断
• 通过数据处理后得到
– Temp_Decimal
温度的小数部分
– Temp_Integer
温度的整数部分
• 只要将Temp_Integer和Temp_H和Temp_L 进行比较
– Temp_H和Temp_L中分别存放的是温度范围的 上限和下限,这个在变量定义部分进行设定
YES
打开加热电路 打开LED指示
关闭加热电路 关闭LED指示
采集温度
数据处理 并使用数码管显示
YES
NO
温度是否仍超 过范围?
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程序代码设计
• 系统初始化 • 采集温度 • 数据处理 • 温度显示 • 温度判断 • 打开/关闭加热电路 • 打开/关闭LED指示
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系统初始化
• 需要进行初始化的设备
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• LED灯初始化
– led_addr = LED_ADDR; – *led_addr = 0xff; – 注意:#define LED_ADDR 0x4000
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• 继电器初始化
– led_addr = ADDR; – *led_addr = 0x80; – 注意:#define ADDR 0x2000
– CH452数码管驱动器 – DS18B20温度传感器 – LED指示灯
• 初始化为熄灭
– 加热电路控制开关(继电器)
• 初始化为关闭
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• CH452初始化
– CH452_Write(CH452_SYSON2); – CH452_Write(CH452_BCD);
• DS18B20初始化
– ow_reset(); – write_byte(0xcc); – write_byte(0x44);
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ULN2003D
• 达林顿管 • 作用:提高驱动能力,主要是为了驱动
MOTOR电路 • 后面的实验中具体介绍
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• MCU总线电路
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• 74LS138译码电路
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74LS138
• 74LS138 :3 -8 线译码器
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74LS138工作原理
• 当一个选通端(G1)为高电平,另两个选 通端(/(G2A)和/(G2B))为低电平时,可将 地址端(A、B、C)的二进制编码在一个 对应的输出端以低电平译出。
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温度采集
• DS18B20工作流程
复位信号
ROM功能命令
主机读写操作
器件功能命令
主机读写操作
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• 发命令要求进行温度采集
– ow_reset(); – write_byte(0xcc); – write_byte(0x44);
• 读取温度
– ow_reset(); – write_byte(0xcc); – write_byte(0xbe); – temp_lsb=read_byte(); – temp_msb=read_byte();
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继电器和LED控制
• 根据前面的判断,分两种情况进行控制
– 在温度范围内
• led_addr = LED_ADDR; • *led_addr = 0xff; • led_addr = ADDR; • *led_addr = 0x80;
– 超出温度范围
• led_addr = LED_ADDR; • *led_addr = 0x7f; • led_addr = ADDR; • *led_addr = 0x00;
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138内部结构图
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138真值表
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138每个通道的使用
• 通道 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4~Y7
控制的外设
LCD
relay(74LS377) motor、LED(3个)(74LS377, ULD2003D) LED组(8个)(74LS573)
8259A
保留
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外设的系统总线挂载
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作业
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继电器驱动
• 电气条件
– 额定工作电压:5V – 额定工作电流:40mA
• 74LS377引脚的电气特性
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• 74LS377引脚的电气特性
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• 原理图设计
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系统结构框图设计
数码管显示
CH452
LED指示
MCU
加热电路
鱼缸
温度传感器 DS18B20
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光耦
• 什么是光耦
– 光耦合器(optical coupler,英文缩写为OC) 亦称光电隔离器或光电耦合器,简称光耦。它 是以光为媒介来传输电信号的器件,通常把发 光器(红外线发光二极管LED)与受光器(光 敏半导体管)封装在同一管壳内。
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干簧管工作原理
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干簧管工作原理
• 当永久磁铁靠近干簧管或由绕在干簧管上 的线圈通电后形成磁场使簧片磁化,簧片 的触点部分就感应出极性相反的磁极,异 名的磁极相互吸引。
• 当吸引的磁力大于簧片的弹力时,两触点 接触,此时接通簧片两端的电路,当吸引 的磁力小于簧片的弹力时,则两簧片分开, 簧片两端的电路断开
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• 作业:
– 写一个跑马灯程序,练习LED灯的控制 (D15~D22)以及(D24~D26)
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系统结构框图设计
数码管显示
CH452
LED指示
MCU
加热电路