鱼缸温度控制系统教材课程
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
@WPS官方微博 @kingsoftwps
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。
毕业设计-水族箱温度控制设计
软件设计
数据采集
编写程序以定时或实时采 集温度传感器数据，并将 数据传输到微控制器。
数据分析
对采集到的温度数据进行 处理和分析，判断是否需 要调节温度。
温度控制
根据数据分析结果，通过 微控制器控制加热器的开 关或调节功率，以实现温 度的调节。
控制策略设计
温度阈值控制
设定一个温度阈值，当水族箱温度低于该阈值时，加热器 自动开启或功率增加；当温度高于该阈值时，加热器自动 关闭或功率减小。
冷却装置等硬件设备。
电路设计
02
根据硬件设备的功能和接口，设计合理的电路连接，确保各部
件能够正常工作。
硬件组装
03
按照电路设计图，将各硬件设备组装到水族箱上，并确保连接
牢固可靠。
软件编程
编程语言选择
选择适合微控制器的编程语言，如C或C。
程序编写
根据设计需求，编写控制程序，实现温度检测、加热和冷却控制等 功能。
毕业设计-水族箱温度 控制设计
• 引言 • 水族箱温度控制原理 • 方案设计 • 实施过程 • 结果与分析 • 总结与展望
目录
01
引言
主题简介
主题背景
水族箱温度控制对于维持水生生 对观赏鱼和其他水生生 物的热爱增加，水族箱温度控制 系统的需求也日益增长。
节能环保
精确的温度控制可以减少能源浪费，符合绿色环 保的理念。
温度控制原理简介
温度传感器
执行机构
通过温度传感器检测水族箱中的实时 水温。
加热器或制冷机根据控制电路的指令， 对水族箱中的水进行加热或制冷，以 实现温度的调节。
控制电路
根据传感器检测到的水温与设定值进行 比较，通过控制电路调节加热器或制冷 机的运行状态，实现对水温的调节。
鱼缸温度控制系统教材课程
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
59
• 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();
YES
NO
温度是否仍超 过范围？
53
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
54
系统初始化
• 需要进行初始化的设备
– CH452数码管驱动器 – DS18B20温度传感器 – LEDED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;
50
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
51
程序流程分析
• 程序流程图
52
鱼缸水温自动控制器任务书
鱼缸水温自动控制器任务书中北大学课程设计任务书2011/2012 学年第二学期学院: 信息与通信工程学院专业: 生物医学工程学生姓名: 学号: 课程设计题目: 医学电子电路实践课程设计鱼缸水温自动控制器的设计起迄日期: 2012年6月 4 日,2012年6月 15 日课程设计地点:201实验室，学院610，学院503室指导教师: 侯宏花石海杰系主任: 王浩全下达任务书日期: 2012 年 6 月 4 日课程设计任务书1(设计目的:学生通过自己动手设计制作，将电子技术相关理论知识与制作实践相结合，提高学生的动手能力，加深对电子技术原理的理解，增加学习电子技术的兴趣，为今后投入电子技术的开发应用打好基础。
2(设计内容和要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等):热带鱼一般生活在24,25?的水温中，冬天往往要使用加热器加热，但是一般加热时候很难准确控制水温。
为此要求设计一鱼缸水温自动控制器，以达到水温自动控制的目的。
即用数字显示被测温度。
数字式温度计不仅读数方便，而且测量精确，得到广泛应用。
设计要求及技术指标如下:(1)当水温低于设定温度时，加热器通电加热，水温逐渐升高;(2)当水温达到或超过设定温度时，加热器断电停止加温;(3)当水温略低于设定温度时，重新开始加温，使得水温保持在设定温度附近。
3(设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕:(1)计算元件参数，给出详细计算过程;(2)给出完整的设计方案;(3)画出完整电路图，并仿真，对仿真结果进行分析;(4)写出设计总结报告;课程设计任务书 4(主要参考文献:1(傅劲松.电子制作实例集锦.福州:福建科学技术出版社，2006. 2(张庆双. 实用电子电路200例. 机械工业出版社，20033(刘修文. 实用电子电路设计制作300例. 中国电力出版社，20055(设计成果形式及要求:(1) 课程设计说明书;(2) 电路原理图;(3) 仿真结果。
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。
鱼缸温度控制系统88页PPT
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
Hawksley HCTB-3000 RCTB-3000 常温循环水浴缸温度控制系统说明书
Baños de circulación de temperatura constanteSerie HCTB-3000/ RCTB-3000U E stabilidad de temperatura a ±0,005 °CU R ango de temperatura: -40 a 200 °C (-40 a 392 °F)U 5 tamaños de baño de 8 a 48 litros, o para utilizar conlos baños o contenedores existentes U B omba de alta capacidad con conexiones externas U C orte ajustable de sobretemperaturaU A limentación de 120 V , 240 V opcional U I ncluye puente de montaje para baños de litroS e i n c l u y e u n p u e n t e p a r a m o n t a r t o d o s l o s b a ño s d e c i r c u l ac i ón** Disponible como una opción como HCTB-COIL .†† Para alimentación de 240 Vca, agregue el sufijo “-240V” al número de modelo, sin coste adicional.Nota: Para calibración NIST de cuatro puntos, puntos: -20 °C, 60 °C, 120 °C, 180 °C, agregue el sufijo “-NIST” al número de modelo, con coste adicional.P a r a o b t e n e r i n f o r m a c i ón d e t a l l a d a v i s i t e e s .o m e g a .c o m / h c t b -3000 Aplicaciones U U so como estándar de calibración U Laboratorio y biológico U P ruebas de tensión y golpesEl modelo HCTB-3030 se muestra en un tamaño inferior al real con BATH-12.†† A ambiente de 20 °C, usando una mezcla de 40 % de agua, 40 % de anticongelante, 20 % de alcohol para alcanzar –35 °C,en un baño bien asilad o d e 8 litros.al número de modelo, sin cargo adicional.†† Para alimentación de 240 Vca, agregue el sufijo “–240V”Completo de serie con puente de montaje y manual del operador.Ejemplos de pedidos: HCTB-3030, termoregulador digital, BATH-18, baño de 18 litros, LID-18, tapa plana y CAL-SOFT, software.HTCB-3010, termoregulador digital, BATH-8, baño de 8 litros. OCW-2, OMEGACARE SM amplía la garantía estándar de 3 años a un totalde 5 años.。
09测控-鱼缸温度控制系统
2011华东交通大学第八届电子设计大赛设计报告项目名称：鱼缸温度控制系统小组成员：刘圣阳乔卉卉所在系（院）、年级：09测控填表时间：2011年6月2日摘要:本系统的硬件系统主要由ATMEL公司的AT89S52单片机为核心，配合DALLAS公司的DS-18B20数字温度传感器以足够频率进行温度采集，对比标准温度，通过软件设计PID算法快速得出最优的控制方案，系统通过AT89S52标准I/O口控制脉宽制L298电机驱动模块和TWH8751电子开关，采用PWM控制技术对水泵和加热器进行无级调速。
系统在对温度进行控制的整个执行过程中的温度动态，加热速度及水泵供水速度等都通过LCD1602直观显示。
系统具有一定的容错能力，能够及时对错误进行警告，并强制停止加热系和水循环系。
温度采样周期低于50ms。
PWM频率高于1KHZ。
关键词：AT89S52，PID算法，PWM脉宽调制，加热系，供水系。
Tract: The hardware of the system mainly use the AT89S52 microcontroller of the ATMEL company as the core, with the company's DS-18B20 DALLAS digital temperature sensor with sufficient frequency temperature acquisition, compared to standard temperature, through the software optimal PID control algorithm we can get the best Program fast, the system through the AT89S52 standard I / O port control PWM motor drive system module and TWH8751 L298 electronic switch, the use of PWM control techniques for variable speed pump and heater. The LCD1602 can show the activity temperature, heat pump water speed, and visual display of speed and so on, in the whole process that the system controlling the temperature. System has certain fault tolerance, the timely warning of errors, and forced to stop the heating system and water supply system. Sampling period the temperature is lower than 50ms. PWM frequency is higher than 1KHZ.目录一、总体设计方案选择 .................................................................................................................... - 1 -二、各模块方案论证及设计............................................................................................................. - 2 -1、温度采集模块 (2)2、程序算法模块 (2)3、驱动模块及执行控制模块 (3)三、硬件概述..................................................................................................................................... - 3 -1、AT89S52单片机 (3)2、DS-18B20数字温度传感器 (3)3、L298电机驱动芯片 (3)4、TWH8751功率开关 (3)四、电路与程序设计......................................................................................................................... - 4 -1、电路设计 (4)（1）供电模块 .......................................................................................................................... - 4 -（2）单片机最小系统模块 ...................................................................................................... - 4 -（3）单片机系统外围模块 ...................................................................................................... - 4 -2、部分核心程序 (5)（1）温度转换 .......................................................................................................................... - 5 -（2）PID算法部分 ................................................................................................................... - 5 -(3)PWM输出部分 ....................................................................................................................... - 6 -一、总体设计方案选择方案一、AT89S52单片机为控制系统，利用热敏电阻与AD转换器结合采集温度信号，由单片机推算出偏差，通过查表法得出控制方案。
鱼缸温度控制系统.
EL背光源结构
LED背光源
• LED(Light Emitting Diode(发光二极管)) • 主要特性：
– 亮度均匀 – 使用寿命长（10^5h） – 低电压驱动，不需要逆变器 – 颜色丰富
LED背光源结构
CCFL vs EL vs LED
光源 LED EL CCFL 形式 点光源 面光源 线光源 均匀度 不好 极好 好 功耗 大 小 较大 应用 小尺寸 中、小尺寸 大尺寸 成本 低 较高 高 专用电源 无 有 有
开口率
• 什么是开口率？光线能透过LCD的有效区 域的比例 • 开口率直接决定了LCD的亮度
开口率的计算
开口率计算举例
• 光线从背光板发射出，依次经过一下几个 零件，各个零件的穿透率如下：
– 偏光片：50% – 玻璃：95% – 液晶：95% – 开口率：50% – 彩色滤光片：27%
• 计算光线的总通过率
彩色TN-LCD屏结构
• 结构说明
–1 – 2&3 –4 – 5&6 –7 –8 玻璃基材 方向互相垂直的偏光板 彩色滤光片 方向互相垂直的电极 配向膜 垫片（spacer）
TFT-LCD切面结构图
LCD部分
• • • • • • • • 偏光板 玻璃基板 Black matrix 彩色滤光片 配向膜 框胶和Spacer 薄膜晶体管 存储电容
LCD背光源分类
• CCFL背光源 • EL背光源 • LED背光源
CCFL背光源
• CCFL(冷阴极荧光灯)：充满惰性气体的密 闭玻璃管
CCFL背光源结构
EL背光源
• 场致发光片（EL冷光片）：将发光粉（荧 光粉）置于两个平板电极之间构成 • 发光原理：发光材料中电子在电场的作用 下碰撞发光中心，出现电力并发生能级跃 迁而导致发光 • 平面光源
水族箱温度控制系统
水族箱温度控制系统水族箱温度控制系统（一）系统的概述本系统以AT89C51单片机为控制核心的测控仪，主要是为了对水族箱内的温度控制而设计的。
该测控仪具有检测精度高、使用简单、成本较低和工作稳定可靠等特点，所以具有一定的应用前景。
（二）系统的要求本系统通过单片机AT89C51控制,用18B20数字温度计采集温度。
通过LCD 显示屏显示当前温度，当温度高于20℃，马达将带动风扇的转动，实现自动控制水族箱里的温度.并且随着温度每升高2℃，马达的转动速率提高一倍。
当检测到的温度高于25℃时，发出报警信号。
本设计将实现水族箱温度的自动化控制。
用protues软件绘制电路原理图，再根据电路原理图捍接电路板。
捍接的电路板实现温度的自动化控制。
（三）系统的主要模块１．本系统的主要组成部分本系统为一个全自动温度检测与控制系统，由以下几个部分组成：AT89C51单片机，温度检测，显示电路，马达，及报警装置等组成。
组成图如图1-1。
温度检测装置AT89C51显示设备马达控制报警装置图 1-1 温度自动控制主要组成部分由图1-1所示，本系统的核心部分是AT89C51，此芯片是该电路的枢纽。
由它先控制着温度的检测，用检测到的温度实现马达的自动控制，以及显示。
若检测到的温度高于设定的值，则发出报警信号。
２. 各部分的功能（１）AT89C51单片机：它是系统的中央处理器，担负着系统的控制和运算。
（２）温度检测装置：18B20数字温度计对水族箱内温度进行采集，将温度转换成数字。
（３）显示设备：主要是用于显示检测到的水族箱温度。
（４）马达：主要用于带动风扇的转动。
（５）报警装置：产生报警信号。
二、系统的硬件组成电路设计系统的硬件组成部分包括：主控制器AT89C51单片机、温度传感器DS18B20、显示电路LED、马达、报警装置等构成。
AT89C51连接各模块的主控制端口，初步选定将要运用到的电子元器件，再用Protues绘制原理图，再根据原理图捍接电路板。
水族箱温度控制系统
水族箱温度控制系统（一）系统的概述本系统以AT89C51单片机为控制核心的测控仪，主要是为了对水族箱内的温度控制而设计的。
该测控仪具有检测精度高、使用简单、成本较低和工作稳定可靠等特点，所以具有一定的应用前景。
（二）系统的要求本系统通过单片机AT89C51控制,用18B20数字温度计采集温度。
通过LCD 显示屏显示当前温度，当温度高于20℃，马达将带动风扇的转动，实现自动控制水族箱里的温度.并且随着温度每升高2℃，马达的转动速率提高一倍。
当检测到的温度高于25℃时，发出报警信号。
本设计将实现水族箱温度的自动化控制。
用protues软件绘制电路原理图，再根据电路原理图捍接电路板。
捍接的电路板实现温度的自动化控制。
（三）系统的主要模块１．本系统的主要组成部分本系统为一个全自动温度检测与控制系统，由以下几个部分组成：AT89C51单片机，温度检测，显示电路，马达，及报警装置等组成。
组成图如图1-1。
温度检测装置AT89C51显示设备马达控制报警装置图 1-1 温度自动控制主要组成部分由图1-1所示，本系统的核心部分是AT89C51，此芯片是该电路的枢纽。
由它先控制着温度的检测，用检测到的温度实现马达的自动控制，以及显示。
若检测到的温度高于设定的值，则发出报警信号。
２. 各部分的功能（１）AT89C51单片机：它是系统的中央处理器，担负着系统的控制和运算。
（２）温度检测装置：18B20数字温度计对水族箱内温度进行采集，将温度转换成数字。
（３）显示设备：主要是用于显示检测到的水族箱温度。
（４）马达：主要用于带动风扇的转动。
（５）报警装置：产生报警信号。
二、系统的硬件组成电路设计系统的硬件组成部分包括：主控制器AT89C51单片机、温度传感器DS18B20、显示电路LED、马达、报警装置等构成。
AT89C51连接各模块的主控制端口，初步选定将要运用到的电子元器件，再用Protues绘制原理图，再根据原理图捍接电路板。
鱼缸供氧量和温度自动控制系统的设计与制作4
鱼缸供氧量和温度自动控制系统的设计与制作冯飞飞曹开军汤美玲（陕西汉中，陕西理工学院物理系，723000）摘要：针对家养观赏鱼对温度的敏感性以及供氧量的需求，设计出以ATS89c52为核心，基于定时器和中断系统的鱼缸供氧量和温度自动控制系统。
在温度测量中采用DS18b20为温度传感器，通过按键对温度进行设定，控制温度在设定范围内。
而鱼缸供氧周期方式自动供氧。
实验表明，该控制系统性能稳定，工作可靠，显示稳定，而且具有价格低廉，节约电能等特点。
关键词：单片机，定时器，温度传感器Abstract:For pet fish sensitive to temperature and the demand for oxygen. The two effects, the key factor domestic fish together research . Designed to ATS89c52 as the core Based on the timer and interrupt system for the aquarium air-supply and temperature automatic control system. In temperature measurement for temperature sensor DS18b20 adopt. The temperature setted by buttons way. For the safety offish ,the temperature setting the range of 0 ~ 32 degrees Celsius. And oxygen supplied by five minutes automatic oxygen. Experiments show that, This control system has stable performance, reliable , display stability, and the price is low, energy-saving. Keywords: MCU, timer, Temperature sensor引言经过市场调查和分析，目前市场上出售的鱼缸加热系统都带有自动恒温功能制作相当简单，而且使用不稳定，往往达不到养鱼爱好者预期的效果，使用寿命也较短而且价格昂贵。
鱼缸温度控制器
1.设计目的、意义现代都市生活使更多人需要得到精神的安慰，饲养宠物已经成为一股经久不息的潮流。
然而现在由于禽流感和狂犬病的泛滥，关于动物之类的新型病也传的沸沸扬扬，层出不穷，这样使得人们常常饲养的鸟类和猫狗的生存与人类的安全冲突不断。
在这样的新的形势下，饲养几条热带鱼有可能将成为最新的趋势。
现在市场上的热带鱼价格也挺高的，感觉比较娇贵，因此人们在饲养的过程中往往十分细致，特别是鱼儿的生存环境是人们最值得关注的一部分，因而鱼缸的选择至关重要。
随着现代科技术日新月异的发展，特别是自动控制系统的发展，给人们带来了很多新的想法，自动控制的智能鱼缸便应运而生了，而且市场前景非常令人期待。
鱼缸是养鱼的必备用具，有了科技的发展，具有各种附加功能的新型鱼缸也在市场上层出不穷。
有的鱼缸可以对缸内的水温进行调节，有的鱼缸可以通过喷氧来改善水质，还有装备定时喂食装置的鱼缸等等，并且逐渐迈向了智能化，自动化，使得这些鱼缸都具有一定的科技含量，为喂养热带鱼提供了方便。
热带鱼一般生活在24～25℃的水温中，冬天往往要使用加热器加热，但是一般加热时候很难准确控制水温。
为此设计了一个简单的鱼缸水温自动控制器，以达到水温自动控制的目的。
主要利用温度传感器来进行感温，将水温的物理信号通过传感器转换为电信号，并接入一个测试电路兼控制电路，在特定条件下，通过加热来控制鱼缸内的水温，使鱼儿有一个稳定的生活环境。
并用数字显示被测温度。
数字式温度计不仅读数方便，而且测量精确，得到广泛应用。
2.设计内容2.1 总体设计方案简介系统的工作原理框图如图2.1所示，主要由4部分组成：传感器电路、控制电路、显示电路和加热电路。
当水温低于设定温度时，加热器通电加热，水温逐渐升高；当水温达到或超过设定温度时，加热器断电停止加温；当水温略低于设定温度时，重新开始加温，使得水温保持在设定温度附近。
同时输出温度值到显示模块以实现水温动态显示。
此方案更多的在于电路的设计，合理的设计好各部分电路是设计成功的关键。
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
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。
传感器设计—温度控制器—鱼缸水温自动加热系统
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）。
• 目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜。铂电阻精度高， 适用于中性和氧化性介质，稳定性好，具有一定的非线性 ，温度越高电阻变化率越小；铜电阻在测温范围内电阻值 和温度呈线性关系，温度线数大，适用于无腐蚀介质，超 过150易被氧化。中国最常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和 R0=1000Ω等几种，其分度号分别为Pt10、Pt100、 Pt1000；铜电阻有R0=50Ω和R0=100Ω两种，其分度号为 Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的应用最为广泛。
桥式整流滤波电路
变压器T、二极管D2~D5组成12v式桥式整流滤波电路，利用 二极管的单向导电作用，它可将交流电变换为直流电。其 中变压器T把220v交流输入电压转化为整流电路中12v交 流电压。
• 555定时器
基本电路元件
基本电路元件
• 继电器 电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧 片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就 会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁 力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动 衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后 ，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返 回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释 放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断 的目的。
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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
5
加热方案的设计
• 常见的加热方案设计
– 化石燃料、生物燃料
• 固体酒精 • 煤气
– 电能加热
• 空调 • 热得快 • 电磁炉
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• 方案选择
– “热得快”
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热得快的原理
• 结构组成
– 电热丝 – 金属管 – 绝缘材料（氧化镁粉） – 加热电路
• HFE取决于集电极和发射极之间的电压差
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基本概念介绍
• CTR(Current Transfer Ratio)：光电管的集 电极电流与LED正向电流之间的比率
• HFE：光电管的集电极电流与光电流之间 的比率
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• 原理图
典型应用分析
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• Vo和IF的关系示意图
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光耦主要参数
• 正向压降 • 正向电流 • 反向电流 • 反向击穿电压 • 集电极-发射极反向击穿电压 • 输出饱和压降 • 暗电流 • 电流传输比
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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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程序流程分析
• 程序流程图
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开始 初始化
采集温度
数据处理 并使用数码管显示
NO 温度是否超过 范围？
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
56
• 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
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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
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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
72
• 74LS377引脚的电气特性
73
• 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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光耦的分类
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使用光耦的好处
• 绝缘安全 • 噪声隔离 • 信号传递
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– 触点材料：银 – 触点类型：1Z – 微小型封装：15.4*10.4*11.6 – 低功耗：200/360/450mW – 环境温度：-30to+85℃
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• 产品型号
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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
– 动断型（D型）线圈不通电时两触点是闭合的 ，通电后两个触点就断开。用断字的拼音字头 “D”表示
– 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
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138内部结构图
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138真值表
45
138每个通道的使用
•
46
外设的系统总线挂载
47
作业
• 根据74LS138结构框图，写出Y0~Y7逻辑 表达式
• 试用两片3线-8线译码器74LS138组成4线16线译码器，将输入的4位二进制代码译成 16个独立的低电平信号。
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74LS138的其他应用
– 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);
• 继电器电路
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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
32
外部总线系统
33
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#,
打开加热电路 打开LED指示
温度是否超过 范围？
NO
YES
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循环控制语句
• 常见循环控制语句
– if...else...语句 – swich()语句 – for()语句 – while()语句 – do...while()语句 – goto语句
66
继电器
• SRS-05VDC-SL
67
• 特性介绍
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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
39
• 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
42
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。
干簧继电器
21
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
22
干簧管工作原理
23
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。
YES
NO
温度是否仍超 过范围？
53
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
– CH452数码管驱动器 – DS18B20温度传感器 – LED指示灯
• 初始化为熄灭
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开始 初始化
采集温度
数据处理 并使用数码管显示
NO 温度是否超过 范围？
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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程序设计流程图（二）
开始 初始化
采集温度
关闭加热电路 关闭LED指示
数据处理 并使用数码管显示
• 若将选通端中的一个作为数据输入端时， 74LS138还可作数据分配器（原理图设计）
• 利用 G1、/(G2A)和/(G2B)可级联扩展成 24 线译码器；若外接一个反相器还可级联扩 展成 32 线译码器
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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）
– 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
• 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
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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;
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