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’

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以公布包括刊登论文的全部或部分内容。论文的公布包括刊登授权东南大学研

究生院办理。第一章绪论

第一章绪论

.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.人们的生活品位越来越高,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地日显蓬勃发展之势。工作生活在“钢筋水泥丛林”里的都市人承

受着种种压力,心底里无不渴望寻回那身处自然的宁静与和谐,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,更能调节居室环境,使人寻回那久违的绿色、鲜活

的鱼类,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“水族箱”,“水族箱”一词起源于英国,沿用至今己超过了年。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”。

针对水族箱的养护问题,市场上也陆续出现了各种控制鱼缸水温、排水、充氧和照明的设备,

如过滤器、加热器、加氧泵等改善水质的设备。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、充氧或是照明的系统。如果要组成一套完整的集恒温、充氧和照明功能

为一体的控制系统,往往需要购置多个设备分别安装.需要投入的费用较大.同时多个单一系统机

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,本文以家庭中鱼缸的日常养护为背景,以鱼缸中的水位、水温、溶氧量等的控制为研究

对象,对日常养护过程中的综合自动化及其应用技术展开研究,这对利用高新技术改造原有的家庭

水族以及传统规模化水产养殖产业的自动化发展具有较大的实际意义和研究价值。

.国内外研究现状及发展趋势