【正文】 .................................................................. 16 ............................................................................................................ 17 .................................................................................................................... 18 .................................................................................................................... 18 .................................................................................................................... 19 第五章 制作與調(diào)試 ..................................................................................................................................... 21 ................................................................................................................................ 21 ................................................................................................................................ 21 ................................................................................................................................ 21 第六章 結(jié) 論 ............................................................................................................................................. 22 參 考 文 獻(xiàn) ................................................................................................................................................. 23 湖州師范學(xué)院求真學(xué)院本科畢業(yè)論文 IV 致 謝 ........................................................................................................................................................... 23 附 錄 ........................................................................................................................................................... 24 附錄 1：現(xiàn)場測試記錄 ........................................................................................................................ 24 附錄 2：系統(tǒng)軟件程序 ........................................................................................................................ 24 湖州師范學(xué)院求真學(xué)院本科畢業(yè)論文 1 第一章 緒論 隨著現(xiàn)代生活的需求，科技的發(fā)展，人們對家居裝飾投入越多的關(guān)注，是個(gè)人品味和地位的象征，而如今的高樓大廈越來越高，生活在鋼筋水泥構(gòu)造的城市中的人們越來越憧憬和崇尚自然，盡大多數(shù)人不可能居住上親水家園，不能擁有自己的森林、水景，但在家中擺放一個(gè)水族箱，就可以將微縮的海洋水景搬回家，可以近間隔的接觸水草、觀賞魚，能夠感受到回歸自然的靈性和樂山樂水的情趣。水族箱養(yǎng)魚可以說越來越普遍被大眾所喜愛，不分年齡層次，年輕一代可以當(dāng)成心愛寵物飼養(yǎng)，又可以美化環(huán)境，中老年可以當(dāng)做休閑娛樂、更是 修身養(yǎng)性的絕美選擇。但是現(xiàn)在的年輕人，天天都要忙于工作和事業(yè)，生活的壓力很大，再遇上一些不順心的事，更是心煩意亂，甚至大動肝火，對身心健康極為不利。因此勞累一天后回到家里都會身心疲乏，根本沒有更多的時(shí)間來打理水族箱的換水和開啟供氧泵等的工作，久而久之水族箱里的魚越來越少，水草也慢慢枯死。 面對這些水族箱的控制問題市場上也出現(xiàn)了不少的水族箱輔助產(chǎn)品，控制水族箱水溫、水位、排水的設(shè)備，如過濾器、加熱器等改善水環(huán)境的設(shè)備。但是由于產(chǎn)品繁多，功能不統(tǒng)一，往往需要購置多個(gè)設(shè)備分別安裝，投入的費(fèi)用較大，也存在一定的資源 浪費(fèi)。 因此，本設(shè)計(jì)主要以家庭中水族箱的日常養(yǎng)護(hù)為背景，以水族箱中的水位、溫度等的控制為研究對象，對日常養(yǎng)護(hù)過程中的綜合自動化及其應(yīng)用技術(shù)展開研究，建立一個(gè)智能水族箱檢測和控制系統(tǒng)，來提高水族箱的自動化、智能化。 智能水族箱系統(tǒng) 的發(fā)展概況 隨著人民生活條件的改善，生活節(jié)奏不斷的加快，人們越來越渴望擺脫日常生活瑣事的困擾，要求現(xiàn)代產(chǎn)品向著自動化、智能化的方向發(fā)展。智能水族箱系統(tǒng)產(chǎn)品在國外是一個(gè)發(fā)達(dá)的產(chǎn)業(yè)，它在節(jié)能方面有廣泛的應(yīng)用。而根據(jù)我國國務(wù)院辦公廳發(fā)布的《關(guān)于開展資源節(jié)約活動的通知》，為 加快建設(shè)資源節(jié)約型社會，推動循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，解決全面建設(shè)小康社會面臨的資源約束和環(huán)境壓力問題，保障國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速協(xié)調(diào)健康發(fā)展，要求：各級財(cái)政要支持資源節(jié)約和資源綜合利用，并將節(jié)能、節(jié)水設(shè)備（產(chǎn)品）納入政府采購目錄。有關(guān)部門和地方各級政府要對重大節(jié)能技術(shù)開發(fā)、示范和改造項(xiàng)目加大投資力度。”由此可見，智能化的水族箱節(jié)能降耗起著極為關(guān)鍵的作用，而智能水族箱的廣泛應(yīng)用將可大幅節(jié)能。 目前水族箱的創(chuàng)新產(chǎn)品，千姿百態(tài)，功能上也是慢慢實(shí)現(xiàn)科技化、智能化、用途多樣化的形式出現(xiàn)在大家眼前，調(diào)查結(jié)果顯示，未來幾年 80、 90 年代 的年輕人將成為主要的消費(fèi)群體。隨著房價(jià)的快速上漲，大多數(shù)人開始選擇小戶型來滿足居住需求，追求個(gè)性、時(shí)尚的他們，講究生活品味，喜歡 “ DIY”自己的空間，如何將“蝸居生活”妝點(diǎn)的多姿多彩，成為他們?nèi)粘Ｉ罾镒顭嶂缘脑掝}。智能水族箱，以無需人力、節(jié)能、實(shí)用、創(chuàng)新吸引了眾多年輕人的眼球。水族消費(fèi)已不再是中老年人陶冶心情的專利，他正在以獨(dú)有的創(chuàng)新模式受到年輕人的追捧，甚至連哇哇學(xué)語的小朋友，也開始“玩”魚。這些不容忽視的團(tuán)體，正在成為水族產(chǎn)業(yè)消費(fèi)的主力軍。據(jù)專家預(yù)測，未來幾年湖州師范學(xué)院求真學(xué)院本科畢業(yè)論文 2 內(nèi)智能水族箱將顛覆傳統(tǒng)龍魚缸的主導(dǎo)地位。 因此，研制和推廣智能水族箱控制技術(shù)是提高人類生活水平實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的需要。 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為 設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能水族箱系統(tǒng)的硬件電路，通過對單片機(jī)的編程和實(shí)際調(diào)試來實(shí)現(xiàn) 。 ，定時(shí)給水族箱換水。給水族箱中的魚提供舒適的生存條件， 同時(shí)驗(yàn)證該方案的可行性。 湖州師范學(xué)院求真學(xué)院本科畢業(yè)論文 3 第二章 基于單片機(jī)的電感測試儀的總體方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的初步設(shè)想是將整個(gè)設(shè)計(jì)分為水 溫測量模塊、水位測量模塊、控制器模塊、執(zhí)行模塊、顯示模塊。系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體框圖如圖 21 所示。 圖 21 系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體框圖 軟件設(shè)計(jì)部分則通過用 C語言編寫程序來控制整個(gè)系統(tǒng)的測量、控制和顯示，從而實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的智能水族箱系統(tǒng)的控制。 的設(shè)計(jì)方案 根據(jù)了解，水溫檢測和控制的實(shí)現(xiàn)方案有兩種。 方案一：采用傳統(tǒng)的二位模擬控制方法，選用模擬電路，用電位器設(shè)定給定值，采用上下限比較電路將反饋的溫度值與給定的溫度值比較后，決定加熱或者不加熱。由于采用模擬控制方式，系統(tǒng)受環(huán)境的影響大，不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法使控制精度做的較高，而且不能顯示和用鍵盤設(shè)定。 方案二：利用 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器直接把溫度信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，在單片機(jī)內(nèi)部通過軟件編寫控制的方式，設(shè)定溫度控制域值，如果水溫低于低的設(shè)定度數(shù)，則自動啟動加熱模塊以保持水溫，而當(dāng)水溫高于高的設(shè)定度數(shù)則停止加熱，同時(shí)輸出溫度值到顯示模塊以實(shí)現(xiàn)水溫動態(tài)顯示，該方案相較于前一個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性高，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)可視化和自動化，讓水溫測量控制工作變得 簡單了許多。 綜上所述，本設(shè)計(jì)的水溫檢測控制設(shè)計(jì)方案采用單片機(jī)結(jié)合傳感器水溫檢測電路實(shí)現(xiàn)對水族箱水溫的控制。 的設(shè)計(jì)方案 方案一：利用超聲波水位計(jì)測量，該技術(shù)基于超聲波在空氣中的傳播速度及遇到被測物體表面產(chǎn)生反射的原理?？蓪?shí)現(xiàn)非接觸測量、測量范圍寬、并且測量不受介質(zhì)密度、介電常數(shù)等的影響，因此它的適用范圍非常廣泛，包括水渠、油罐、粘稠、腐蝕性等的水位測量中。但是超聲波水位計(jì)價(jià)格昂貴且此處水位測量精度要求不是特別高。 水溫檢測 水位檢測 控制器 執(zhí)行器 顯示電路 湖州師范學(xué)院求真學(xué)院本科畢業(yè)論文 4 方案二：通過設(shè)計(jì) 555 電路來自制水位傳 感器，將幾條頭部裸露的導(dǎo)線高度均勻分布的固定起來，通過水位高低使線路導(dǎo)通來實(shí)現(xiàn)水位的檢測。 綜上所述及本設(shè)計(jì)的基本情況，故使用 555 電路設(shè)計(jì)的水位檢測電路在這里比較適用。 智能水族箱的 總設(shè)計(jì)方案 整體的設(shè)計(jì)框圖如圖 22 所示。 圖 22 整體設(shè)計(jì)框圖 根據(jù)上述的水溫檢測控制的實(shí)現(xiàn)方案和水位檢測方案的選擇，設(shè)定了整個(gè)智能水族 箱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。首先將被測的水溫和水位以數(shù)字信號送入單片機(jī)與設(shè)定好的溫度值進(jìn)行比較，判斷是否需要加熱或加水，再通過單片機(jī)控制執(zhí)行器工作，同時(shí)實(shí)時(shí)在液晶上顯示出當(dāng)前溫度和水位是否正常 DS18B20水溫檢測 555 水位檢測電路 單片機(jī) （控制器） 時(shí)鐘電路 加熱器 /水泵（執(zhí)行器） 顯示電路 湖州師范學(xué)院求真學(xué)院本科畢業(yè)論文 5 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)部分主要由溫度檢測控制電路、水位檢測控制電路、單片機(jī)主控電路、時(shí)鐘電路及顯示電路組成的。溫度檢測控制電路的功能主要是將被測溫度值送入單片機(jī)進(jìn)行比較；水位檢測電路是檢測水族箱中的水位是否正常；單片機(jī)的主控電路它的作用是通 過對檢測到的溫度信號和水位信號進(jìn)行比較并控制加熱器 /水泵這些執(zhí)行器工作；時(shí)鐘電路的功能是定時(shí)給水族箱進(jìn)行抽放換水；顯示電路的功能主要是實(shí)時(shí)的把溫度和水位結(jié)果顯示在液晶上面。 本設(shè)計(jì)通過水溫傳感器探測電路獲得的水溫?cái)?shù)據(jù)與設(shè)定的溫度上限和下限比較，獲得的結(jié)果并直接驅(qū)動繼電器控制加熱器進(jìn)行加熱，以保持水族箱的溫度恒定。其中水溫傳感器選用 DS18B20 芯片。 DS18B20芯片 DS18B20 是美國 DALLAS 半導(dǎo)體 公司繼 DS1820 之后最新推出的一種數(shù)字化單總線器件。屬于新一代適配微處理器的改進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻比，他能夠直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn) 9~12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式?？梢苑謩e在 和 750ms內(nèi)完成 9位和 12 位的數(shù)字量，并且從 DS18B20 讀出的信息或?qū)懭?DS18B20 的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的 DS18B20 供電，而無需額外電源。因而使用 DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。同時(shí)其“ 一線總線”獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特