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设计
。功能比较全面的
鱼缸控制系统在市场上基本还处在空缺， 现在市场 上已有的喂食器功能主要是用定时电路作为控制的 核心， 只可以喂食一次， 如果想要投放饵料都必须要 再一次设置投放时间， 而且这种定时特别不准确， 往 鱼缸内投放饲料也不能保证每次投放的量是一样 的， 同时每次投放饲料与下次投放饲料的时间间隔 设置的不是特别符合鱼儿的生活习性， 特别容易造 成鱼饲料的浪费， 这些都不能满足鱼缸的自动控制 的功能的要求。如果要同时安装多个功能不同的装 置， 就会使控制系统的结构变得十分繁琐， 需要花费 大量资金， 而且组合在一起会显的整个装置特别乱， 也缺少各个功能彼此间的协调性。因此， 开发设计 一个智能鱼缸自动控制系统， 有很大的必要性。
６ ］ ， 在工作的时候运行稳 本设计采用直流电机 ［
部分是四部分组成： 温度检测装置， 只读内存镜像， 温度报警除法器， 配置寄存器； 加热棒有运行和停止 两种状态： 一种是当鱼缸内的水温达不到我们设定 的鱼儿生存环境最低值的时候加热， 第二种是停止 运行。Ｄ Ｓ １ ８ Ｂ ２ ０与接口的连接方式是通过使用单总 线的方式实现。单总线具有性能稳定， 价格适宜， 能 够在环境比较恶劣的情况下使用， 使用起来便捷简
山西电子技术 ㊀ ０ １ ７年第 ６期
文章编号： １ ６ ７ ４ ４ ５ ７ ８ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ６ ０ ０ ３ ４ ０ ４
应用实践㊀
基于单片机的智能鱼缸设计
杨冬英
（ 山西大学商务学院， 山西 太原 ０ ３ ０ ０ ３ １ ） 摘㊀要： 随着社会经济与科学技术的发展， 观赏类鱼缸的工艺品已逐渐进入了家居环境、 办公 环境、 购物环境等地点。但是， 观赏类鱼缸的水环境温度检测、 换水、 投放鱼饵等操作都需要手工进 行操作， 需要花费大量的时间和精力。本设计以 Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ２单片机为控制核心， 采用 Ｃ语言进行编 程， 结合直流电机、 温度传感器等硬件， 实现了对鱼缸的自动喂食、 自动加氧、 自动换水、 自动灯光关 启、 自动调温等智能化控制， 该设计的实现给人们的生活带来了极大的便利。 关键词： 单片机；鱼缸；智能化控制 中图分类号： Ｔ Ｐ ３ ６ ８ ． １ ； Ｔ Ｍ ９ ２ ５ ㊀㊀文献标识码： Ａ ㊀㊀家居环境的布置成为人们日益关心的事情， 一 个生机勃勃的鱼缸不仅可以带给人们舒适的视觉享 受， 还能调节居室环境， 让人们的生活环境更加充满 生机与活力， 让大自然的美景能够融入人们的生活。 现在观赏鱼市场上的鱼缸自动操作部分功能非常分 散， 常常只能实现某一个功能， 就像净化功能、 充氧 功能、 恒温功能等等， 并且大部分都需要人工操作， 需要耗费大量的精力去照看
基于单片机室内水族箱控制系统的设计
目录一、方案功能设计 (1)二、I/O分配表 (1)三、元器件的选型 (2)四、电路图 (6)（一）按键控制模块 (6)（二）晶振复位模块 (7)（三）复位模块 (7)（四）水泵驱动 (8)（五）加热驱动 (8)（六）温度检测电路 (9)（七）水位检测电路 (10)（八）液晶显示电路 (10)（九）总电路 (11)（十）PCB板图 (12)（十一）实物图 (13)五、程序 (13)（一）端口分配表 (13)（二）流程图 (14)（三）程序 (17)六、照片 (28)（一）产品的调试 (27)（二）电路图仿真 (27)七、方案使用说明书 (31)八、设计创意说明和总结 (31)一、方案功能设计（1）自动计时，由LCD1602显示时、分、秒。
（2）自动检测温度，由LCD1602显示，并且有四个按键设置最高温度和最低温度。
（3）自动检测水位，当水位低于最低水位开启水泵，达到最高水位自动停止水泵。
二、I/O分配表三、元器件的选型（一）总芯片STC89C51和支架I/O分配表输入输出地址地址P1.1温度传感器P1.5水泵P1.2水位传感器P3.0加热指示灯P1.3最高温度减P3.4加热棒P1.4最高温度加P3.2最低温度减P3.3最低温度加图1-1总芯片STC89C51RC和支架单片机的种类非常繁多，根据单片机的操作位数可以将单片机分为8位单片机和32位单片机。
一般来说32位单片机的性能要优于8位单片机，但是32的价格也要比8位单片机贵很多，同时一般来说32位单片机的开发难度也要比8位单片机高。
考虑到本设计对于单片机性内存要求、运算速度要求不是很高，同时不需要单片机拥有很多外设资源，因此选择一款8位单片机足以满足系统。
综合考虑后本设计确认选择STC89C51型号单片机作为系统主控芯片，这款芯片在工作过程中消耗电流小，同时也是8位单片机中性能比较高的微型控制器。
该芯片有8K内存，一般应用在产品设计上可以满足程序设计容量。
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。
基于单片机的鱼缸温控系统设计
1 鱼缸温控系统总体方案设计1.1 系统功能与总体结构随着互联网的发展，人们获取信息的渠道越来越多，对观赏鱼的饲养愈加专业，因此，传统的鱼缸已经不能满足当前热带鱼饲养的需要。
虽然，当前市场上具备温度调节、制氧、喂食等功能的鱼缸非常多见，但大多数鱼缸都是非智能的，不能根据具体情况进行控制，只是一个整体的控制系统。
因此，基于单片机对鱼缸的温控系统进行设计，可以使鱼缸对温度传感器收集的数据进行分析处理，并能够根据实际情况对水温以及蜂鸣器、指示灯进行控制，从而打造一套完整的鱼缸温控系统。
在当前阶段，热带鱼逐渐成为观赏鱼市场的主要品种，而热带鱼对水温等环节的要求非常高，例如：宝莲灯鱼，它生存的适宜温度是24℃-26℃，当水温高于30℃或低于20℃时宝莲灯鱼也能存活一段时间，但是当温度长期处于异常时，就会影响宝莲灯鱼的成活率。
所以，当水体温度超出20℃-30℃的范围时，基于单片机的鱼缸温控系统就会报警，从而启动蜂鸣器，使指示灯闪烁。
除此之外，鱼缸还设有按键，以方便人们对温度进行手动调节，为热带鱼提供更好地生存环境。
因此，为使鱼缸的温控系统满足设计要求，基于单片机的鱼缸设计应具备温度检测单元、控制单元、警报单元、按键单元、屏幕显示单元。
1.2 系统功能的组成鱼缸智能系统的设计与开发，包含很多重要的子系统，其中最重要的就是温控系统。
因为鱼缸的温控系统为鱼缸内各种鱼类及水生植物的生长提供了良好的生存环境，维持了鱼缸内的生态平衡。
温控系统又包含很多控制单元，如：对水体进行自动加热、通过制冷来降低温度保持恒温，自动充氧保证鱼缸内水体的含氧量充足、自动控制水位等。
这些控制单元都具备信号输入控制输出的功能，它们通过与其他子系统进行数据的分享和传递，形成了一个完善的智能系统。
1.3 鱼缸温控系统的设计要求在对鱼缸温控系统进行设计时，应满足一定的设计要求。
首先，为了保证鱼缸内的各种鱼类及水生植物的健康生长，需要维持鱼缸内的水位、水温、含氧量等数据保持一个稳定的状态。
基于STM32智能鱼缸监控系统的设计
基于STM32智能鱼缸监控系统的设计一、本文概述随着物联网技术的飞速发展，智能家居成为了一个备受关注的新兴领域。
作为智能家居的重要组成部分，智能鱼缸监控系统的设计与实现不仅为鱼类的养殖提供了更为便捷和高效的管理方式，同时也为家庭用户带来了更为丰富和多样的观赏体验。
本文旨在介绍一种基于STM32的智能鱼缸监控系统的设计，通过综合运用传感器技术、嵌入式系统、网络通信等技术手段，实现对鱼缸水质、温度、光照等关键环境参数的实时监控与智能调控，以提高鱼类的养殖质量和生活环境，同时为用户带来更为智能和舒适的观赏体验。
本文将从系统的硬件设计、软件编程、网络通信、用户界面等多个方面进行深入探讨，以期为相关领域的研究与实践提供有益的参考和借鉴。
二、系统总体设计基于STM32的智能鱼缸监控系统的设计主要包括硬件设计和软件设计两大部分。
在硬件设计方面，系统以STM32微控制器为核心，通过外设接口与各种传感器和执行器相连。
传感器部分包括水温传感器、水质传感器（如pH值、溶解氧含量等）以及水位传感器，用于实时获取鱼缸内的环境参数。
执行器部分则包括水泵、加热棒、过滤器以及灯光等，用于根据环境参数的变化自动调整鱼缸内的环境条件。
系统还设计了人机交互模块，如液晶显示屏和触摸按键，方便用户查看鱼缸状态并进行手动控制。
同时，系统还预留了网络接口，以便将来实现远程监控和控制。
在软件设计方面，系统采用模块化编程思想，将各个功能模块独立出来，提高代码的可读性和可维护性。
主程序负责整个系统的初始化、任务调度以及异常处理等工作。
各个功能模块则根据任务需求进行相应的操作，如传感器数据采集、数据处理与分析、执行器控制等。
为了保证系统的实时性和稳定性，软件设计中还采用了中断服务程序来处理一些紧急任务，如水温过高或过低的报警处理等。
总体而言，基于STM32的智能鱼缸监控系统的设计旨在实现鱼缸环境的智能化监控和自动化管理，提高用户的使用体验并保障鱼类的健康生长。
一种基于STM32单片机的智能鱼缸控制系统设计
STM32 单 片 机 为 低 电 平 复 位， 复 位 电 路 如 图 4 所 示， 其 是一款数字温度传感器，与传统的热敏电阻不同，它不需要模
中 R2 作为上拉电阻，SW1 为复位按键，需要复位时按下 数转换就能读取温度，可直接将被测温度转换为串行数字信号。
SW1，RESET 引脚输出低电平，此时系统复位。当复位按 其电压范围为 3.O V 到 5.5 V，测温范围为 -55 ℃～ 125 ℃，
VSS1 VSS2 VSS3 VSS4 VSS5 VSS6 VSS7 VSS8 VSS9 VSS10 VSS11 VSS12
81 125 14 22 37 61 71 90 102 113 126 135 148 158
PB3 161 PB4 162 PA13 124 PA14 137 PA15 138
GND
PB3 PB4 PA13 PA14 PA15
OSC32_IN OSC32_OUT
R8 NC R0402 BOOT0
R9 10 K R0402
GND
GND
GND
GND
图 3 时钟电路与 BOOT 设置电路
复位操作是对单片机片内的各寄存器的初始化操作，
水温检测采用防水型温度传感器 DS18B20。DS18B20
VBTA
D2 BAT54C
3.3 V
下位机 STM32 单片机最小系统由 STM32 单片机、时钟电路、 BOOT 设置电路和复位电路组成。其中，时钟电路用于产生 单片机工作时所必需的控制信号，单片机内部的电路在时钟
信号的驱动下，严格地按时序执行指令进行工作，单片机的
各外围部件的运行都以时钟控制信号为基准，有条不紊、一 拍一拍地工作 [3]。STM32F429IGT6 单片机将时钟电路提供 的脉冲信号倍频，最高可倍频至 180 MHz[4]STM32F429IGT6 单片机的 BOOT 引脚在单片机复位时的电平状态决定了单 片机复位后从哪个区域开始执行程序，通过设置 BOOT0 引 脚的状态，来选择在复位后的启动模式。STM32F429IGT6 单片机时钟电路与 BOOT 设置电路如图 3 所示，复位电路 如图 4 所示。
基于单片机对智能鱼缸设计开题报告
基于单片机对智能鱼缸设计开题报告摘要：智能鱼缸是一种集成了传感器、控制器和通信模块的智能设备，能够对鱼缸内的环境参数进行监测和调节，实现鱼缸智能化管理。
本文将基于单片机技术，设计一款智能鱼缸系统，通过温度、湿度、光照等传感器反馈的数据，实现对鱼缸内环境的自动调控，提高鱼缸养殖效果。
同时，该系统将提供远程监控和控制功能，使用户能够通过手机应用等方式，实时了解鱼缸内环境状况，并进行相应操作。
本开题报告将对智能鱼缸系统的设计原理、功能模块以及预期实现效果进行详细介绍和讨论。
1. 引言智能鱼缸是一种融合了物联网和单片机技术的创新型产品，能够实现对鱼缸内环境的智能管理，提高鱼儿的生存和生长率。
传统的鱼缸养殖依赖于人工的观察和调控，存在着许多不便和局限，如难以及时调节水温、光照等参数，以及在离家期间无法有效地进行监控和管理等。
而通过单片机对智能鱼缸的设计，将实现对鱼缸内环境参数的感知、调控和监控，方便用户进行远程操作。
2. 设计原理智能鱼缸系统的设计基于单片机技术，通过传感器采集鱼缸内环境的各项参数，经过处理后，通过执行器进行相应的调控。
该系统由传感模块、控制模块、通信模块和用户界面组成。
2.1 传感模块传感模块是智能鱼缸系统的关键部分，通过温度传感器、湿度传感器、光照传感器等，实时感知鱼缸内环境的温度、湿度和光照强度等重要参数。
传感器将采集到的模拟信号转换为数字信号，传输给控制模块进行处理和分析。
2.2 控制模块控制模块是智能鱼缸系统的核心部分，负责对传感器采集到的数据进行处理和分析，根据预设的控制算法，判断当前环境与设定值的差距，并通过执行器对鱼缸内环境进行自动调控。
控制模块通过单片机对各个执行器进行控制，如加热器、灯光、空气泵等，实现对鱼缸温度、光照和通气的调节。
2.3 通信模块通信模块实现了智能鱼缸系统与用户之间的远程通信功能，用户可以通过手机应用或者网页等方式，实时了解鱼缸内环境参数的状态，并进行相应操作。
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。
基于STM32单片机的智能鱼缸设计与研究
• 141•由于工作忙、出差、旅游等原因，家中、办公室等场所喂养的鱼常常无人管理。
为此，本文基于STM32单片机设计了一款智能鱼缸。
该鱼缸可以根据设定的参数自动投食、调节水温和增氧。
鱼缸内装有水循环过滤系统，可以较长时间的不用换水。
通过手机APP 可以设置参数、远程定量投食和监控鱼缸运行状态。
该智能鱼缸可以根据预置的鱼儿生长所需要的条件，投喂食物、调节环境，实现对鱼的无人化管理。
为了缓解学习、生活、工作带来的压力，提升生活品质，许多人喜欢在家中、办公室等场所养鱼。
但是，由于工作忙、出差、旅游等原因，常常没有时间去照顾鱼儿。
目前市场有一些高端鱼缸具有水循环过滤系统，可以较长时间的不用换水；也有一些鱼缸加入了加热和增氧功能；还有一些研究者设计了专用喂鱼器，可以按固定的时间间隔投喂鱼食。
这些设计在一定程度上简化了养鱼过程，但无法实现对鱼的无人化管理。
本文设计的智能鱼缸可以根据预置的鱼儿生长所需要的条件，投喂实物、调节环境，解决鱼儿长时间无人照看的问题。
1 智能鱼缸整体结构设计智能鱼缸主要由STM32单片机主控核心、无线模块、触摸屏、稳压模块、温度传感器、氧溶解度传感器、水循环过滤器、投食机构、加热棒、照明模块、增氧泵等部分组成。
整体结构如图1所示。
温度传感器和氧溶解度传感器与单片机AD 端口连接，用于采集鱼缸中水的温度和含量氧。
水循环过滤器、投食机构、加热棒、照明模块、增氧泵等执行单元与单片机GPIO 连接，用于投喂鱼食、调节鱼缸中水的环境。
触摸屏通过串型总线与单片机USART 接口连接，用于本地显示鱼缸工作状态，设置工作参数。
鱼缸通过无线模块与服务器进行数据交换。
可以通过手机APP 或PC 端获取鱼缸水环境数据、上传喂鱼参数和远程投食。
2 智能鱼缸各功能单元设计2.1 主控核心设计智能鱼缸主控核心采用STM32Rbt6单片机，该单片机具有成本低廉，功耗低，处理速度快，资源丰富等特点。
单片机片内集成128kbytes 的Flash 存储空间，可以将各类鱼生存所需要的水温、氧溶解量、投食量、水循环过滤频率等参数存储在单片机的FLASH 中。
基于单片机的智能水族箱控制系统设计出现的问题
基于单片机的智能水族箱控制系统设计出现的问题
智能水族箱控制系统是一种基于单片机的智能化控制系统，可以实现水族箱内温度、水质、灯光等参数的自动控制，从而提高了水族箱的管理效率和观赏性。
但是，在设计这种系统的过程中，可能会遇到以下问题：
1. 控制精度问题
智能水族箱控制系统中的传感器用于检测水族箱内部的温度、水质等参数，但是传感器本身存在一定的误差，因此在控制时需要考虑传感器误差的影响。
同时，单片机的数字量化能力也存在一定的限制，可能会影响系统的精度。
为了保证系统的控制精度，需要选择高精度的传感器，并对传感器的数据进行滤波、校准等处理。
2. 硬件设计问题
智能水族箱控制系统需要包括单片机、传感器、执行器等硬件组件。
如何选择合适的硬件组件，如何将这些硬件组件进行组合、布局和连接，都需要考虑。
此外，还需要考虑系统的电源供应、保护等问题。
3. 软件设计问题
智能水族箱控制系统需要通过单片机程序实现自动控制，因此需要进行软件设计。
在软件设计中，需要考虑系统的逻辑结构、数据结构、算法等问题。
同时，还需要注意程序的稳定性、可靠性，以及程序的占用资源等问题。
4. 用户交互问题
智能水族箱控制系统的用户需要通过某种方式与系统进行交互，如设定温度、设置灯光等。
因此，需要设计用户界面，提供用户友好的操作方式。
此外，还需要考虑系统的安全保护问题，以避免用户误操作或恶意操作导致系统故障。
在设计智能水族箱控制系统时，需要综合考虑以上问题，并进行合理的解决方案。
基于单片机的智能水族箱控制系统_鱼缸
基于单片机的智能水族箱控制系统_鱼缸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。
该控制系统基于89系列单片机的家庭水族箱控制系统。
整套系统以STC89C51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。
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。
关键词自动控制；单片机；水族箱；传感器技术IAbstractWith the improvement of people's material life and appreciating ability,such crafts as aquarium gradually enter houses and public places like hotels and department stores.But as for the aquariums found in the present markets,water temperature testing,water level control,water recycling and food feeding are all manually performed,bringing about a lot of troubles and inconveniences.This dissertation analyzes and studies the currentapplications of most aquariums' control devices and makes out a design of multi-functional intelligent control system in aquarium.The control system based on the 89 Series MCU family aquarium control system.The entire system to the STC89C51 MCU as the core chip,combined with the sensor technology, the relay, C language programming technology, set a variety of control functions, including temperature, automatic lighting, automatic water changing, automatic feeding, automatic water circulation and so on, and may need to increase the control parameters, through the selection of different components of cost control. This article from the function design, components selection, hardware circuit design and software design aspects of the control system are described.Through long time operation test, indicates that the control system is stable and reliable,the operation is simple and convenient, has a variety of energy-saving operation mode. At the same time, the system of flexible design, simple structure, low cost, easy to scale production, can be widely used in families and hotels and other places of installation of ornamental fish.Keywords automatic control Series MCU aquarium sensor technologyII目录摘要 (I)Abstract .............................................................................................................. .... II 第1章绪论 .. (1)1.1 选题背景 (1)1.2 国内外研究现状及发展趋势 (2)1.3 主要研究内容 (3)1.4 课题研究的步骤 (4)第2章鱼缸智能控制系统的总体设计 (5)2.1 概述 (5)2.2 系统的设计要求 (5)2.3 系统总体方案与功能 (6)2.3.1 鱼缸智能控制系统的功能组成与控制参数 (6) 2.3.2 系统的硬件结构框图 (7)2.4 主要元器件的选取 (8)2.4.1 单片机的选取 (8)2.4.2 键盘控制和LCD数码显示驱动芯片的选取 (10) 2.5 语言工具的选取 (11)2.6 本章小结 (12)第3章系统的硬件设计 (13)3.1 硬件总体结构 (13)3.2 各模块硬件设计 (14)3.2.1 时钟电路设计 (14)3.2.2 键盘控制与显示模块设计 (15)3.2.3 温度控制模块 (16)3.2.4 其他模块设计 (17)3.3 继电器控制模块 (18)3.3.1 继电器的原理 (18)3.3.2 继电器的选用 (19)3.4 电路原理图及电路板设计 (19)3.5 本章小结 (20)第4章系统的软件设计 (21)III4.1 软件设计方法 (21)4.2 主程序工作流程 (22)4.2.1 主程序工作流程图 (22)4.2.2 主程序流程详解 (22)4.2.3 DS18B20工作流程图 (24)4.3 时间和温度读取模块 (24)4.3.1 读取DS1302的时钟 (24)4.3.2 读取DS18B20的温度 (24)4.4 键盘控制与显示处理模块 (26)4.5 E2PROM模块 (28)4.6 本章小结 (28)第5章总体设计的调试与展望 (29)5.1 系统的调试 (29)5.1.1 系统硬件调试 (29)5.1.2 系统软件调试 (30)5.2 创新点与应用范围 (30)5.2.1 设计总结 (30)5.2.2 创新点 (31)5.2.3 应用范围和实施效果 (31)5.3 展望 (32)5.4 本章小结 (32)结论 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录1 (36)附录2 (40)附录3 (44)附录4 (45)附录5 (46)附录6 (47)IV第1章绪论1.1选题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趋势。
基于C51的智能鱼缸系统设计
基于C51的智能鱼缸系统设计李湘李东来张大伟#(营口理工学院电气工程学院，辽宁营口115014)摘要:基于STC51单片机技术，设计一个集定时投喂、自动清洁和恒温控制为一体的智能鱼缸系统,通过无线传输进行远程操作，达到智能控制的目的。
关键词：51单片机；鱼缸；智能控制随着智能时代的来临，智能家居已逐渐深入人心，人们希望通工智能一大自然。
因此，众多智能化设备层穷，生态鱼中之一。
保证中的观赏鱼和水草植物的生能尽可能地简单实用，需要对智能化管理。
目前市的众多产品在水温检测、自动净化以及工作工操作，自动化程高，无形中更多的事理工作，为生活带诸多不便。
介绍了一种以STC51单片机核心的智能设计，对的水温控、及自功能结合在一起，通过无线技术，来实现远程，达到智能化管理的目的。
设STC51单片机核心，实现:的和水循环、自及水温自和功能。
本系要包括、水循环控制、和水温检测等模块，各子系据设定值自工作，在模式下可以实现人工，在WIFI模式下可以实现远程及数据功能,实时对有，项目系统框图如图1所不。
基金项目：营口理工学院2020大创项目S202014435008。
作者简介：李湘(1999-),女，四川遂宁人，在读学生。
李东来(1999-),男，辽宁大连人，在读学生。
张大伟(1983-)，男，辽 宁营口人，教师&1硬件设计1.1投系统部分运用MG996R舵机控制饲料箱的开合实现。
运用设定的时间用传对槽中采集，通过数据分析后结合喂养模式计算出准确的输出量，通过控制舵机开合来进行智能程%12系系统清洁模块以舵机为基础，通过执行单片机的控制命令在固间开滤循环系统，通舵机应角度，使对应缺口，提供放水功能。
同时在进水口设置一根联动杆装置打开进水管实现水操作，在这一过程一间之后模块自到状态，以此达到过滤鱼的和残余的鱼食，实现自动清洁的目的。
13系对鱼缸水温的测量，采用了DS18B20温度模块。
该传与单片机连接只需要一根数据线，只要完成单线通信协议的必要步骤，就能对温化，对DS18B20进行初始化，先拉低总线480us-960us,然后释放总线高电平，在接下来的480us内对总线进有低电平出现，则机应答，若一直为高电平，则机器未应答;再完成DS18B20的作，发送0XCC.0X44.0XBE，分别完成跳过ROM、温度变换和读暂存器的功能。
基于STM32单片机的智能鱼缸设计
引言随着社会经济的迅速发展袁生活质量的提高袁人们对家庭休闲娱乐设施的需求也不断增加袁水族宠物行业也因此蓬勃发展遥据叶2021年中国宠物消费趋势研究报告曳中显示袁2020年在我国因养宠物的人数日益增多所拉动的宠物行业的规模已经在向3000亿元靠拢遥疫情带来的更多潜在养宠人群及情感消费袁预计到2023年规模将达到4456亿元遥在大城市生活的居民和90后尧00后的年轻一代因不同的身份和个性等原因袁养殖的宠物种类由猫尧犬等常规宠物转移到养水族类宠物或异宠遥据统计袁2021年养殖宠物的类别结构中袁水族类宠物的占比达到了16%袁成为了非猫尧犬宠物中的第一选择袁而且有接近两成的宠物养殖者开始野智能养宠冶袁使用科技的力量养殖宠物遥智能宠物用品在两个方面受到主要的关注,一个是宠物用品的科技属性和便捷程度袁另一个就是最重要的安全性遥既能使宠物养殖者省时省力袁还能更好的照顾宠物遥由于当前市场上常见的智能鱼缸的科技属性和便捷程度并不高袁为了能给观赏鱼养殖者提供一种便捷程度高尧自动化程度高尧成本低尧节能且高效的智能鱼缸遥本文选用A R M 公司的STM 32F103ZET6单片机作为主控制板设计了一款基于STM 32单片机控制的智能鱼缸[1-3]袁该智能鱼缸可以实现定时自动喂食尧根据预设温度自动调节水温尧根据水位自动换水袁并且还能提供外围娱乐氛围灯光尧换氧机等遥用户可以使用手机蓝牙与鱼缸进行无线连接袁在A PP 上设置鱼缸的温度等所需参数尧远程进行喂食和监控鱼缸内部的状态等袁并且可以选择所养殖的鱼种袁自动将鱼缸设置为最适宜该鱼种生存的环境遥该系统包含控制鱼缸测温和加热尧定时投食尧水位检测和自动加水尧室温检测尧水质的检测尧远程监控尧蓝牙通信七个子系统遥鱼缸为用户提供了三种操作模式袁分别为自动模式尧手动模式和远程模式[4-6]遥1系统总体设计智能鱼缸的核心处理器为STM 32F103ZET6单片机遥智能鱼缸的总体构造由图1可示遥该系统主要由九个模块组成袁由主控制模块渊STM 32单片机核心处理器冤为核心袁向外延申出继电器模块尧电源模块尧蓝牙通信模块尧定时喂食模块尧智能温控模块尧自动换水模块尧用户操作模块和其他执行单元组成袁该系统与鱼缸相结合袁组成智能鱼缸[7]遥智能鱼缸通过STM 32F103单片机与室温检测传感器尧水温检测传感器尧水位检测传感器和光照度检测传感器相连遥其中主控制模块STM 32单片机的G PI O 接口与温度传感器尧水位传感器尧喂食模块使用的舵机尧蓝牙模块尧继电器尧矩阵键盘连接在一起遥继电器模块通过单片机与加热器尧氛围灯尧换氧机尧水泵连接遥单片机通过蓝牙模块与手机A PP 进行数据的传输和交换遥喂食时间采用单片机中的定时器袁当系统检测到定时器达到预设值时驱动舵机将基于STM 32单片机的智能鱼缸设计王勋袁康荣显袁王玥袁张新宇袁刘小龙袁王晓童渊赤峰学院物理与智能制造工程学院袁内蒙古赤峰024000冤摘要院随着经济水平的迅速发展袁人们对家庭娱乐设施的需求越来越高袁休闲水族行业也正是在这种需求下应运而生遥目前国内市场上常见智能鱼缸的功能性并不强袁自动程度较低袁控温模块尧加氧模块尧自动投喂和水位调节模块采用的是互相独立的组件袁不但使用时不方便袁而且成本比较高遥本文设计了一款可以根据需要自动调节水温袁自动加氧尧自动喂食和远程控制与管理的智能鱼缸袁在节省经济的同时降低了养殖难度遥关键词院ST M 32曰智能鱼缸曰设计中图分类号院TP273文献标识码院A 文章编号院1673-260X 渊2022冤05-0010-05收稿日期院2022-02-11V ol .38N o.5M ay 2022赤峰学院学报渊自然科学版冤J our nalofChi f eng U ni ver s i t y (N at ur alSci ence Edi t i on)第38卷第5期2022年5月食物投放到鱼缸中遥2系统硬件设计2.1主控制模块智能鱼缸的主控制模块使用的是STM 32F103ZET6单片机与转接控制板袁该单片机成本较低尧功耗不高尧资源丰富遥最高72M H z 的工作频率使其工作的速度非常快遥该单片机片内的Fl as h 存储为512K byt es 袁足以将鱼缸所需要的变量和参数存储在Fl as h 上遥单片机内部集成了多达8个定时器袁包含3个16位定时器袁两个看门狗定时器和系统时间定时器袁单片机根据时钟信号的频率一拍一拍地进行工作遥单片机具有2个I 2C 渊I nt er I nt egr at ed C i r cui t 冤总线接口袁3个U SA R T 渊U ni ver s al Syn 鄄chr onous A s ynchr onous R ecei ver /Tr ans m i t t er 冤接口和2个SPI 渊Ser i al Per i pher al I nt er f ace 冤总线接口遥单片机含有3个采集速度快尧精度高的的12位的高速数模转换电路遥具有引出I O 口106个袁采用2*27排针引出袁可以同时控制温度传感器尧投食结构尧加热器尧继电器模块尧换氧机等多个元件遥智能鱼缸主控制模块引脚使用情况及功能简介如表1所示遥2.2电压模块设计智能鱼缸使用220V 交流电供电遥因水泵尧换氧机LED 灯带和传感器分别需要使用12V 和5V 的直流电供电袁故使用降低电压并转换电流的装置将220V 交流电转化为12V 直流电袁为水泵尧换氧机等装置供电遥并使用LM 2596S-A D J 可调稳压降压芯片将12V 直流电转化为5V 直流电遥主控制模块的STM 32单片机采用3.3V 直流电源袁通过电压调整芯片将220V 交流电源调整到5V D C 后袁再使用降低电压稳压芯片降压后转化为3.3V 直流电袁通过滤波后提供给单片机遥同时降低电压稳压芯片具有过流过载过压保护袁可以有效降低由于过流过载过压对于单片机的伤害遥2.3温度传感器室温检测和水温检测采用返回值为数字的D S18B 20传感器袁D S18B20温度传感器是一款常用的只有一条控制总线的数字温度传感器袁它的功能十分强大袁最低测试温度可以达到零下55摄氏度袁最高测试温度可以达到125摄氏度袁在足够日常生活的使用袁而且它的体积非常小巧尧抵抗外界干扰的能力也比较强袁测试温度的误差非常小遥D S18B 20连接到核心控制模块的的PA 6和PA 7引脚上袁在初始化阶段时袁首先让Pi n_A 的时钟使能袁其次将PA 6和PA 7的引脚模式设置为输出模式袁为推挽输出模式遥初始化结束后袁通过D S18B 20的一条控制总线袁向传感器分别传输0xCC 尧0x44和0xBE 指令袁其中0xCC 这个指令执行的任务跳过R O M 曰0x44指令启动温度转换曰0xBE指令为读取图1智能鱼缸的总体构造图引脚类型连接设备功能PA 9尧PA 10U SA R 蓝牙无线模块与手机进行数据通讯PA 6尧PA 7G PI O 温度传感器获取水温度PB5G PI O 投食结构控制投食机构投食PB6G PI O 加热器控制加热袁使鱼缸中的水升温PB7G PI O 换氧机启动增氧泵PB8尧PB9G PI O 继电器模块打开鱼缸照明灯PA 2尧PA 3I 2C 显示器与显示屏进行连接袁进行显示PB 10G PI O 水位传感器检测鱼缸中的水位PB 11G PI O蜂鸣器报警表1单片机上各引脚定义和功能介绍图2温控模块逻辑图温度转换值遥它能输出数字信号的温度遥温度检测电路模块实现的功能是:当系统检测到缸中温度过低时袁驱动升温装置为缸中的水加热袁避免水温过低而导致缸中生物死亡袁当温度达到预定温度时袁关闭加热器遥其温控模块逻辑图如图2所示遥2.4光照度传感器光照传感器实现检测光照度功能的主要是依靠其内部的光敏电阻袁通过检测输入引脚模拟输入的电压袁由于光敏电阻的阻值会因光照度的变化而变化袁输出的电压会发生变化袁便可以检测光照度的变化情况遥因为光照度传感器的输出是电压袁电压并不是单片机能直接识别的数字量袁而是模拟量袁所以需要将光照度传感器的引脚连接到核心控制模块的A D 转换接口遥在初始化阶段袁首先将Pi n_A 的时钟使能袁将与光照度传感器与核心控制模块连接的PA 4引脚配置为模拟输入模式袁通过核心控制模块的数模转换渊A D C 冤来检测模拟输入的电压的变化遥由光照度传感器组成的水质检测模块实现的功能是:通过光照度传感器来感受水的浑浊成度袁当水质太差时袁发送信号驱动蜂鸣器进行报警遥光照度传感器逻辑图如图3所示遥2.5水位传感器水位传感器本装置采用非接触式的液体位传感器袁它不需要和液体直接接触袁所以它不会受到水垢或其他杂物的影响袁而且不会受到腐蚀液体对传感器的伤害袁极大的延长了使用的时间袁适用容器外壁不是金属的容器检测水位遥采用输出为高电平和低电平的传感器袁当感应到有液体的时候袁传感器输出为高电平袁没有感应到液体时输出低电平遥水位检测电路模块实现的功能是:当水位传感器检测到缸中水位过低时袁驱动抽水泵进行加水功能袁驱动蜂鸣器进行报警遥并更新状态遥当水位传感器检测到鱼缸中水位达到预设的最高水位时袁关闭加水泵遥水位检测逻辑图如图4所示遥2.6显示器模块显示器采用的是大小为2.8寸的TFT 液晶屏显示屏温度遥该液晶屏通过I 2C 总线连接袁可以显示字符与文字袁完全满足温度显示尧水位显示尧室温显示尧鱼缸状态等要求遥2.7开关模块开关模块分为手动开关与电子锁袁手动开关控制整体的电源接通与关闭袁电子开关是通过手机的远程控制来决定系统是否开启袁还保留手动控制的方法打开电子开关遥当手动开关开启时袁电源接通袁电源开始对鱼缸正常供电袁在远程控制的电子开关打开的同时袁系统开始正常运行遥2.8执行单元执行单元由LED 灯带尧换氧机等外围元件组成遥他们通过继电器与核心控制模块相连接袁其中继电器采用低电平触发的J Q C -3FF-S-Z 继电器袁在使用低电平触发的同时还具有光耦隔离袁抵抗外界的干扰的能力非常强袁而且驱动的能力比较强尧信号稳定袁输入的控制信号的电压范围是0-5V D C 袁可以负载250V 尧10A 的交流电或30V 尧10A 的直流电袁并且可通过指示灯判断开关的状态遥LED 使用三路控制袁为V CC 尧G N D 和信号线袁当继电器低电平控制LED 点亮袁高电平熄灭LE D 袁信号线用来控制LED 灯带所显示的颜色遥2.9按键模块按键模块采用的是4*4的矩阵键盘遥4*4矩阵键盘仅仅使用8个引脚即可检测16个按键是否被图3光照度传感器逻辑图图4水位检测逻辑按下袁故体积较小袁节省整体的空间遥软件中使用4*4编码键盘检测来检测是否有按键按下袁若有按键按下则通过扫描的方法去确定按下的键是哪一个键袁然后执行这个键对应的操作遥2.10系统复位系统复位操作就是按下单片机的复位按键后袁产生一个复位信号袁单片机收到复位信号后袁进入复位状态袁使单片机的中烧写的程序从执行m ai n 函数从头执行遥STM32单片机的复位端口为R E S袁在复位电路中:连接上拉电阻袁SW-PB为复位按键袁按下SW-PB后袁R E S引脚收到低电平信号袁系统进入复位状态遥当复位按键没有被按下时袁R E S引脚接在上拉电阻上袁为高电平状态袁单片机系统便正常工作遥系统复位按键电路图如图5可示遥3系统软件设计该鱼缸使用的编程语言为C语言袁在K ei l5 K el i uV i s i on5这个编程软件上编程袁以A R M公司的STM32F103作为核心控制模块遥多种传感器各司其职的检测鱼缸内部的环境情况袁将检测的参数通过G PI O接口传送到核心控制模块中袁核心内部模块将根据传入的信息进行相应的操作遥当手动开关打开后袁鱼缸会被供电袁此时核心控制模块启动板层驱动程序的初始化后袁初始化G PI O引脚模式尧时钟使能状态尧串口波特率尧定时器的初始化等操作遥初始化过后袁鱼缸的核心控制模块会开启由电子锁控制的模式袁当电子锁被打开后袁核心控制模块收到信号后袁单片机进入正常模式袁开始继续执行m ai n函数遥当电子锁未被打开时袁单片机进入休眠模式袁以较少的能量消耗维持单片机运行袁等待电子锁被打开遥其中袁m ai n为程序中的主函数袁m ai n函数中首先进行对各个模块的初始化工作袁其中包括了G PI O引脚初始化尧延时函数初始化尧串口波特率初始化和中断优先级初始化等一系列的正常工作前对所使用单片机功能的初始化遥初始化完成后袁m ai n函数将调用各个模块工作所需要的子程序袁如温度检测子程序尧判定温度是否过低或过高的子程序等等袁将所有鱼缸中的传感器所传回的信息进行判断袁判断后返回对应的返回值袁再根据返回值的不同从而让核心控制模块执行不同的操作袁根据返回值袁核心控制模块也会将当前鱼缸中的状态通过屏幕反馈给用户遥此鱼缸的程序共有三种操作模式供用户选择使用袁分别为自动模式尧手动模式和远程模式遥当鱼缸正常启动时袁会直接进入自动模式袁自动进行对鱼缸的检测和驱动其他执行单元进行操作袁与此同时智能鱼缸的用户也可以通过使用手机与智能鱼缸的蓝牙模块进行连接后袁会将操作模式由自动模式切换为远程模式袁用户也可以通过4*4的矩阵键盘来控制核心操作模块的参数袁操作模式便会切换为手动模式遥3.1自动控制当核心操作模块被供电且电子锁处于打开状态时袁系统将自动进入自动模式袁自动进入m ai n中函数中按顺序执行程序中的命令遥当系统处于自动模式时袁核心操作模块会收到来自通过G PI O连接的水温传感器尧室温传感器尧光照度传感器尧非接触式水位传感器传回的参数遥其中袁水温传感器会返回此时鱼缸中的水温袁当传回的温度低于系统预设的温度时袁核心操作模块会使用通过G PI O连接的继电器模块来控制加热棒的使能从而进行对鱼缸中水的加热袁同时核心操作模块会将温度传感器返回的温度和此时加热器是否开启的信息通过显示屏显示出来袁当STM32F1单片机接受到温度传感器所检测到的温度到达预设温度袁若此时加热棒处于加热状态袁则停止加热袁LE D显示屏会同步显示温度和加热棒开关情况曰当STM32F1单片机接收到水位传感器为缺水状态袁则进行报警袁通过继电器驱动水泵进行加水功能袁同时LED显示屏会同步显示当前状态曰当单片机接收到定时器达到预设值时袁则驱动舵机将鱼食投入鱼缸中袁之后将数据显示在LED显示屏上遥3.2手动操作当核心操作模块通过对4*4矩阵键盘的扫描程序中检测到有按键被按下时袁系统将自动切换为手动操作遥可以通过外置的矩阵键盘来设置鱼缸中所需要的水温最高温度与水温最低温度尧自动喂食间隔尧换氧机的启动尧LE D灯带的启动与颜色尧水位最低阈值与最高阈值尧水泵的启动等操作袁优先级为最高遥3.3远程操作当用户使用手机与鱼缸中的蓝牙模块进行连图5系统复位按键电路图接后袁鱼缸会由自动模式切换为远程模式袁通过手机向蓝牙模块发送信号从而进行对鱼缸的远程控制功能遥远程模式与手动模式不同袁想要实现鱼缸的远程操控的功能袁就需要对实现远程操作的信号和指令的传送方式进行选择遥因远程信号的发射器与鱼缸使用的远程信号接收器的距离比较近袁且没有较多的障碍物和遮挡的物体对信号进行阻拦袁所以本文便采用日常中比较常见和经常使用的B l uet oot h 渊蓝牙冤就可以实现鱼缸的远程操控的功能遥因需要使用手机与鱼缸的蓝牙模块连接袁为用户使用的便捷性和简单化袁于是通过使用A ndr oi d St udi o 制作了安卓手机使用的A PP 袁其主要功能有野控制加热器冶野控制灯光冶野其他模式选择冶野显示当前鱼缸状态冶等遥利用单片机中的串口通信功能袁实现了蓝牙模块与核心控制模块信息的交互袁从而进一步实现了远程操作控制鱼缸的核心控制模块从而控制鱼缸的功能遥鱼缸通过蓝牙进行远程对鱼缸控制的结构图如图6所示遥4智能鱼缸远程控制A P P 设计本设计所使用的手机端远程控制A PP 是由A ndr oi d St udi o 软件设计实现的袁该软件主要实现安卓系统的软件设计和开发袁采用K ot l i n 作为主要编程语言遥该A PP 设计的A ct i vi t y 中主要使用R ecy 鄄cl er V i ew 控件袁R ecycl er V i ew 是很常用的一种数据展示的控件袁它与传统使用的Li s t V i ew 相比较袁不但可以轻松地实现和与Li s t V i ew 相同的滚动显示功能袁还优化了Li s t V i ew 中的不足之处袁成为本程序使用A ct i vi t y 中优先使用的控件遥A PP 中使用R ecycl er V i ew 作为一个列表视图袁并且智能鱼缸中每个功能的展示的条目布局是一致的袁因此在创建i t em 的布局时袁每一个区域都对应了一个图片控件和一个文本控件的展示和点击跳转布局的点击事件袁创建监视器创建点击事件进行布局的跳转袁跳转到不同的设置界面遥传感数据监测页面袁R ecy 鄄cl er V i ew 控件把鱼缸各区域的传感数据展示到了界面中袁看起来结构清晰袁也更加美观遥基于STM 32的智能鱼缸app 设计界面如图7所示遥5结语本文基于STM 32单片机控制的智能鱼缸采用STM 32F103ZE T6单片机作为主控芯片袁实现了鱼缸的定时投喂尧水温调节尧智能增氧尧自动换水等功能袁同时也可以满足用户远程控制的需求遥该系统具有操作简单尧性能稳定袁人机交互更加直观等特点遥随着智能家居的快速发展袁智能化鱼缸的发展前景十分可观袁具有良好的市场价值遥要要要要要要要要要要要要要要要要要要要参考文献院也1页张杰斌,谢泽奇.基于ST M 32的宠物智能投喂装置的设计与实现[J ].科技创新与应用,2021,35(10):93-95.也2页李金武,宋新爱.智能鱼缸自动控制系统设计与实现[J ].智能计算机与应用,2020,6(03):284-287.也3页邱义.基于ST M 32的智能鱼缸远程控制系统设计[J ].信息技术与信息化,2020,27(10):230-232.也4页何颖,唐幸洪,张法强,等.多功能智能鱼缸控制系统的研究与设计[J ].电子制作,2019,55(21):45-47.也5页曹益豪.基于单片机的智能鱼缸温控系统设计[J ].机电信息,2019,15(11):11-12.也6页刘伟,林开司,刘安勇.基于物联网的鱼缸智能控制系统设计与实现[J ].淮海工学院学报(自然科学版),2016,25(04):1-4.也7页向镍锌,郭平,曹旬.基于ST M 32智能鱼缸监控系统的设计[J ].科技视界,2020,45(31):97-99.图6蓝牙远程控制结构图图7基于STM 32的智能鱼缸app 设计界面。
基于单片机的鱼缸控制器设计
基于单片机的鱼缸控制器设计一、需求分析首先，我们需要明确鱼缸控制器需要实现的功能。
一般来说，以下几个方面是比较关键的：1、水温控制：不同种类的鱼对水温有不同的要求，因此需要能够精确地控制鱼缸内的水温在一定范围内。
2、水质监测：包括酸碱度（pH 值）、溶解氧含量等参数的监测，以确保水质适合鱼儿生存。
3、照明控制：模拟自然光照周期，为鱼儿提供合适的光照环境，同时也能起到美观的作用。
4、过滤系统控制：保证鱼缸内的水得到有效的过滤和循环，保持水质清洁。
二、硬件设计1、单片机选择选择一款适合的单片机是整个设计的核心。
常见的如STM32 系列、Arduino 等都具有良好的性能和丰富的资源，可以满足鱼缸控制器的需求。
2、温度传感器用于测量鱼缸内的水温。
可以选择数字式温度传感器，如DS18B20，其具有高精度、易于接口等优点。
3、水质传感器pH 值传感器可以选择 E-201-C 型复合电极，溶解氧传感器可以选用荧光法溶解氧传感器。
4、照明模块采用LED 灯带作为照明光源，通过单片机控制其开关和亮度调节。
5、过滤系统控制通过继电器控制过滤泵的工作状态，实现定时开启和关闭。
6、显示模块选用液晶显示屏（LCD）或者电子纸显示屏（ePaper），用于显示当前的水温、水质参数、照明状态等信息。
7、按键模块设置几个按键，用于用户手动设置温度范围、照明时间等参数。
三、软件设计1、编程语言可以选择 C 或者 C+＋等编程语言进行单片机的软件开发。
2、主程序流程系统初始化后，不断读取温度、水质等传感器的数据，并与设定值进行比较。
根据比较结果，控制加热或制冷设备、照明模块、过滤系统等的工作状态。
同时，实时更新显示模块上的信息。
3、温度控制算法采用 PID 控制算法，能够实现对水温的精确控制。
通过不断调整加热或制冷设备的工作时间，使水温稳定在设定范围内。
4、水质监测算法根据传感器返回的数据，进行相应的计算和判断。
当水质参数超出设定范围时，发出报警提示。
基于单片机的智能生态鱼缸的设计
开发研究基于单片机的智能生态鱼缸的设计杨雨生，吴丽波,龙明彤，周爽,史记源，黄洋，刘峥(吉林工程技术师范学院，吉林长春130052)摘要:系统采用STC12C5A系列单片机作为中央处理器控制的,系统内的单片机将液位检测模块反馈的数据经过处理并且计算出水位高低并利用单片机定时中断自动换水、自动喂食、使用DS18B20温度检测模块对水温进行实时检测并通过12864液晶显示模块进行实时显示,使我们能够更加直观地观察水温是否在适宜范围内O 该系统可让用户放心地外出旅游或出差，从而给用户生活带来了极大的便利。
关键词:单片机；自动控制针对鱼类生活环境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。
因此本文设计了一种新型的智能鱼缸监控系统。
1系统的总体设计方案本系统以STC12C5A60S2单片机作为核心处理器,同时以DS18B20温度检测模块、12864液晶显示模块、液位检测模块、自动喂食模块、DS1302时钟模块作为外接传感器，设计一款适合多种鱼类生存的智能控制系统。
首先根据系统的工作环境、控制对象等确定最佳的设计方案,将软件部分与硬件部分进行划分,使其各自完成相应的功能,形成系统研究的初步模型。
本设计的智能控制系统主要特点是:(1)以单片机作为核心处理器，将各个传感器检测的信号进行相应的运算,能够实现自动控制。
(2)人机交换界面采用12864液晶显示模块进行显示，操作简单、方便。
(3Wf®程监控，将裁传感器采集的数据实时传输到终端。
2系统硬件的选择由于市场上芯片的种类繁多且复杂，因此在选择芯片的时候，我们要以“性价比高'、'操作简单”为原则进彳謎取,要选择既适合本系统运行、又可靠的芯片和电子元器件，从而进行合理的电路设计并进行相应的调试。
基于单片机的智能鱼缸的设计与实现 论文终稿【范本模板】
编号毕业设计（论文）题目基于单片机的智能鱼缸的设计与实现二级学院计算机科学与工程专业计算机科学与技术班级112030701学生姓名李洋学号11203070314指导教师黄贤英职称教授时间2016.6目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2国内外研究现状 (1)1。
3研究目的 (2)2 开发技术与原理简介 (4)2.1嵌入式技术 (4)2.2传感器技术 (4)2。
3 Android技术 (4)2。
3.1 Android智能手机平台概述 (4)2.3.2 Android手机平台的特点 (5)2。
3.3 Android系统软件架构 (5)3 需求分析 (6)3.1功能需求 (6)3.1.1系统的特点及功能描述 (6)3。
1。
2系统流程分析 (6)3。
2用例分析 (7)3.3 开发工具 (11)3。
3.1 底层硬件电路开发工具 (11)3.3。
2底层系统开发工具 (12)3。
3。
3 Android客户端开发工具 (12)4 概要设计 (13)4。
1系统总体方案与功能 (13)4.1。
1系统功能组成 (13)4.1.2系统控制参数 (14)4.2系统的硬件结构 (14)4。
3系统的软件设计 (15)5 详细设计 (17)5。
1单片机系统设计 (17)5.1。
1单片机选型 (17)5.1.2单片机最小系统设计 (18)5.1.3详细说明 (21)5.2温度传感器模块设计 (22)5。
2。
1温度传感器选型 (22)5.2。
2温度传感器电路设计 (23)5。
3蓝牙串口模块设计 (23)5.3.1串口技术 (23)5。
3.2蓝牙串口电路设计 (25)5.3。
3系统通讯协议设计 (25)5。
3.4系统通讯详细说明 (26)5.4时钟模块设计 (27)5.4。
1时钟芯片选型 (27)5。
4。
2时钟模块电路设计 (28)5。
5 Android客户端设计 (29)5。
5。
1 Android蓝牙通信设计 (29)5。
基于单片机的鱼缸控制器设计
基于单片机的鱼缸控制器设计摘要本文是基于单片机的鱼缸控制器的设计，目前市场上有各种各样的观赏类的鱼缸，进入了不同的应用场合，如家庭、宾馆和商场等等，但现有的鱼缸一般需要人为的操作，比如水温的检测、水循环、鱼儿喂食和液位控制等，给人们带来了很大的不便。
本论文就是基于这一现状，分析和研究目前大多数的鱼缸的控制设备和现状，提出了一种新型的基于单片机控制的自动化鱼缸控制器，该控制器是以单片机为核心，再结合传感器技术，可以实现多种功能，包括温度控制、水位检测、氧含量控制、灯光照明等，真正做到了自动化控制。
整个控制系统分为两部分，一是以单片机AT89C52为核心，主要是实现对各种控制参数的设置、显示、处理和存储等。
二是输入输出部分，主要是采集系统所要求的各种参数和检测信号，并将核心芯片传输的信号进行执行，设计出硬件电路和软件电路，综合实现鱼缸控制的集中管理。
通过对所设计的系统进行较长时间的运行和测试，结果表明所设计的系统可以实现要求，并且其具有系统运行稳定可靠、操作简单、设计灵活、成本低廉和结构简单等特点，可以广泛的应用于家庭类的观赏性鱼缸。
关键字：单片机，自动化，鱼缸，控制系统The Designer of MCU-based tankABSTRACTThis article is based design automation aquarium, there are a variety of ornamental fish tank on the market today, into the different applications, such as home, hotel and shopping and so on, but the existing tanks generally require human operation , such as water temperature detection, water cycle, fish feeding and level control, to bring a lot of inconvenience. This paper is based on this situation, analysis and research equipment and the current status of control of most of the fish tank, we propose a new tank based automation microprocessor controlled, the system is core, combined with sensor technology, set multiple technologies and control functions in one, including thermostat, automatic feeding, automatic water change, automatic lighting, the perfect automated control. The whole control system is divided into two parts, one is the AT89C52 as the core, it is to achieve a variety of control parameters setting, display, processing, and storage. Second, the input and output section, mainly a variety of parameters and detect signal acquisition system requires, and will be executed, hardware design schematics signal transmission core chip and software design, integrated centralized management control tank.Based on the design of the system for a long time to run and test results show that the proposed system can achieve requirements and having the system is stable and reliable, simple operation, design flexibility, low cost and simple structure, etc., can be widely used in the family class of ornamental fish tank.KEY WORDS: MCU,automation,fish tank,control system目录前言 (1)第1章概述 (2)1.1 研究的意义 (2)1.1.1 自动化鱼缸 (2)1.1.2 自动化鱼缸应用情况及意义 (2)1.2 现状 (3)1.2.1 功能分类 (3)1.2.2 单片机的应用 (3)1.2.3 控制系统及特点 (4)1.3 论文的主要工作 (4)1.3.1 设计任务 (5)1.3.2 设计方案 (5)第2章控制方案 (6)2.1 自动化鱼缸的控制原理分析 (6)2.1.1 应用方向 (6)2.1.2 控制原理 (6)2.1.3 控制要求 (7)2.2 控制参数与性能指标 (7)2.2.1 温度 (7)2.2.2 水位 (8)2.2.3 光和氧气 (8)2.3 设备造型 (8)2.3.1I/O点分析 (8)2.3.2 单片机的选型 (9)2.3.3 电源的选择 (9)2.3.4 继电器的选择 (10)2.4 总体方案 (10)第3章系统硬件设计 (13)3.1 硬件的总体结构 (13)3.2 主从机的电路设计 (14)3.3 各个模块的硬件设计 (15)3.3.1 时钟电路模块的设计 (16)3.3.2 键盘与显示模块的设计 (16)3.3.3 温度控制模块的设计 (16)3.3.4 数据存储电路的设计 (18)第4章系统软件设计 (19)4.1 设计内容及方法 (19)4.1.1 设计内容 (19)4.1.2 设计方法 (19)4.2 主程序的设计 (21)4.3 中断服务子程序的设计 (22)4.4 时间显示和温度读取程序的设计 (23)4.4.1 显示时间的设计 (23)4.4.2 温度读取的设计 (23)第5章系统的抗干扰设计 (24)5.1 硬件电路的抗干扰 (24)5.1.1 单片机控制系统出错的原因 (24)5.1.2 电路的抗干扰设计 (24)5.2 软件电路的抗干扰 (25)5.2.1 数据采集软件的抗干扰 (25)5.2.2 输出通道的抗干扰 (25)5.2.3 程序执行过程的抗干扰 (26)结论 (28)谢辞 (29)参考文献 (1)附录 (1)外文资料翻译 (8)前言本次课题主要是完成基于单片机的鱼缸控制器的设计，针对于目前市场上的鱼缸情况，其在很大程度上都需要人为的操作，而本次论文的主要工作及目的，便是通过将单片机与传感器技术相结合，将人们从操作上解放出来，实现鱼缸的自动化控制，使得其控制更加稳定、灵活和方便。
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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
Abstract
This 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 of
fish tank in the appropriate range in real time, and ensure
the 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 monitoring
1. 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。
鱼类的成长需要非常严格的水温、营养物质等环
境条件，其中水温是非常重要的因素之一。
传统的鱼缸温控系统使用
恒温加热器，只能实现温度单向调节，不具有自动化调节、定时提醒和实时监测等功能，仍存在很多问题。
为了解决这些问题，本文提出了一种基于单片机的智能鱼缸温控系统设计方案。
该系统可以自动调节鱼缸水温，实时监测水温变化并上报数据，同时可设置定时提醒功能，提醒用户注意鱼缸环境状况，保证鱼类的健康成长。
本文重点介绍该系统的硬件设计和软件设计，最后进行系统实验验证。
2. 传统温控系统的不足
传统鱼缸温控系统使用的恒温加热器只能实现单向调节，不能实现自动化调节和实时监测功能。
该系统还存在以下几个问题：
(1) 温度波动较大：由于鱼缸环境受到外界因素和季节变化等影响大，在没有温控设备的情况下，水温容易波动，影响鱼类健康。
(2) 能耗较高：传统温控系统一般采用加热棒或者恒温加热器，能耗较高，费用昂贵。
(3) 使用不方便：传统温控系统无法实现自动化调节和实时监测功能，用户需要根据水温手动调节加热器，使用不方便。
3. 智能鱼缸温控系统设计
本文提出的智能鱼缸温控系统使用单片机控制，系统包括传感器、增量式直流伺服电机、蓝牙模块等。
3.1 系统硬件设计
智能鱼缸温控系统的硬件设计如下：
(1) 单片机模块：使用STM32单片机，具有高性能和低功耗等特点，可以实现自动调节、实时监测等功能。
(2) 传感器模块：使用DS18B20模拟温度传感器，可实时监测鱼缸水温，并通过单片机控制增量式直流伺服电机实现自动加热，保持水温在合适的范围内。
(3) 增量式直流伺服电机模块：增量式直流伺服电机具有稳定性好、误差小等优点，可以实现自动化调节，减少能耗和费用。
(4) 蓝牙模块：蓝牙通讯模块与手机终端连接，将当前温度、温度变化趋势等数据实时呈现给用户，用户也可以通过手机端设置定时提醒功能。
3.2 系统软件设计
智能鱼缸温控系统的软件设计主要包括两部分：单片机程序和手机端程序。
(1) 单片机程序：单片机程序主要实现以下功能：
① 温度采集：通过DS18B20传感器采集鱼缸水温数据，并将数据传输到单片机中。
② 处理控制：单片机根据温度数据实现自动控制，控制算法可以根据设计者需求定制，本文采用PID算法实现自动加热。
③ 数据传输：单片机将处理过的数据通过蓝牙模块发送到手机端。
(2) 手机端程序：手机端程序主要实现以下功能：
① 数据接收：蓝牙模块接收单片机传输的温度数据，并将数据解析。
② 数据显示：根据用户需求，在手机端实时呈现温度、温度变化趋势等数据。
③ 定时提醒：用户可以通过手机端设置定时提醒功能，当鱼缸出现异常时会自动提醒用户。
4. 系统实验验证
本文对智能鱼缸温控系统进行实验验证，实验结果表明，系统设计方案符合实际需求，可以实现自动控制、实时监测、定时提醒等重要功能，保障鱼类的健康成长。
5. 结论
本文提出了一种基于单片机的智能鱼缸温控系统设计方案，该系统使用单片机控制，具有自动控制、实时监测、定时提醒等特点，可以实现鱼缸水温自动调节。
系统实验结果表明，该方案可行，可以实现预期效果，对于保证鱼类健康成长有着重要意义。