【正文】 調(diào)整控制，本系統(tǒng)可自行設(shè)置溫度上下限，同時預(yù)置了恒溫控制模式。系統(tǒng)的輸入控制模塊包含了溫度檢測、水位高低檢測、繼電器驅(qū)動等等。具體的步驟分析如圖 所示。5．系統(tǒng)的調(diào)試：當(dāng)系統(tǒng)的硬件電路及軟件系統(tǒng)都完成后，即可開始系統(tǒng)調(diào)試。根據(jù)系統(tǒng)要求和系統(tǒng)功能特點，本課題研究的主要內(nèi)容是:1．總體設(shè)計方案：首先按照系統(tǒng)的應(yīng)用場合、控制對象等選擇合理的總體設(shè)計設(shè)計方案，并在此方案下仔細(xì)劃分軟件部分和硬件部分各自應(yīng)完成的功能。按鍵與LCD顯示屏的配合使用使本系統(tǒng)具有簡易的操作性。用戶可直接從LCD顯示屏讀取系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)。本控制系統(tǒng)的特點及功能是：1．功能。功能設(shè)計上追求性能穩(wěn)定可靠安裝、調(diào)試、維護(hù)方便。因此電路簡單，能分擔(dān)人們不必要的手工的水族箱控制電路系統(tǒng)也隨之而生。如今是國際水族產(chǎn)品看中國，許多國外大的采購公司都盯準(zhǔn)中國這個市場，把長遠(yuǎn)的目標(biāo)放在中國。由于現(xiàn)代電力技術(shù)的高速發(fā)展，也使得水族箱系統(tǒng)的發(fā)展飛速前進(jìn)。但是由于很多都是單一控制的水族箱或者功能有限，不能稱為一個控制系統(tǒng)或是滿足客戶多樣化的需求。盡管人們有著這樣美好的生活追求，但是日益加快的生活節(jié)奏、快速上漲的勞動成本、每天繁忙的工作任務(wù)都使我們感到無比的疲勞，在這種情況下本來是用來愉悅自己的水族箱卻應(yīng)為要主人的每天照料而變成了一項使人心煩意亂的勞動負(fù)擔(dān)。而從最開始的功能單一的一個養(yǎng)動植物的水容器漸漸變成今天形狀繁多、功能復(fù)雜的水族箱這一相對完備的生態(tài)系統(tǒng)，這不僅體現(xiàn)的是人們對美的重新認(rèn)識和對高生活水平的追求，也體現(xiàn)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的革新和進(jìn)步。同時該系統(tǒng)設(shè)計靈活、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，易于規(guī)模化生產(chǎn)，可廣泛用于家庭和賓館等安裝觀賞水族箱的場所。該控制系統(tǒng)基于89系列單片機(jī)的家庭水族箱控制系統(tǒng)。北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）多功能水族箱控制系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)論文目　　錄摘　　要 1引　　言 11 緒論 1 課題背景與研究目的 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 課題主要研究內(nèi)容 2 課題研究的步驟 32 控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案 5 系統(tǒng)設(shè)計方案 5 系統(tǒng)的具體功能 5 系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu) 5 主要元器件的選取 7 系統(tǒng)控制器的選擇 7 輸入輸出模塊元器件的選取 8 編程軟件與語言工具的選取 9 本章小結(jié) 103 系統(tǒng)硬件設(shè)計 11 硬件設(shè)計概述 11 系統(tǒng)電源模塊設(shè)計 11 控制模塊電路設(shè)計 13 AT89C51單片機(jī)引腳功能簡介 13 AT89C51單片機(jī)外圍電路組成 15 AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng) 17 電子時鐘模塊電路設(shè)計 17 DS1302芯片簡介 17 DS1320外部引腳功能及結(jié)構(gòu)電路 18 按鍵及顯示模塊電路設(shè)計 19 液晶顯示模塊電路設(shè)計 19 按鍵模塊電路設(shè)計 20 水溫檢測及恒溫控制模塊電路設(shè)計 21 DS18B20芯片介紹 21 DS18B20溫度檢測電路 22 水溫加熱控制電路設(shè)計 22 水位檢測及水位高度控制模塊電路設(shè)計 23 HRSR04超聲波模塊及工作原理簡介 23 水位高度控制模塊電路設(shè)計 24 自動投食控制模塊 25 聲光報警模塊電路設(shè)計 25 本章小結(jié) 264 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 27 軟件設(shè)計概述 27 主程序工作模塊及流程圖 27 讀取系統(tǒng)電子時鐘及顯示 28 按鍵掃描及參數(shù)設(shè)置 30 水位檢測及水位高度控制 33 水位檢測 33 水位高度控制 34 水溫檢測及恒溫控制模塊 35 水溫檢測 35 恒溫控制 36 自動投食控制程序模塊 37 聲光報警的軟件實現(xiàn) 38 本章小結(jié) 385 系統(tǒng)設(shè)調(diào)試與展望 39 系統(tǒng)的調(diào)試 39 系統(tǒng)硬件調(diào)試 39 系統(tǒng)軟件調(diào)試 40 創(chuàng)新點與應(yīng)用范圍 40 設(shè)計總結(jié) 40 創(chuàng)新點 40 應(yīng)用范圍和實施效果 40 展望 41 本章小結(jié) 41結(jié)論 43附錄A 46系統(tǒng)關(guān)鍵元器件清單、型號及單套用量 46附錄B 47系統(tǒng)仿真原理圖 47致 謝 48 1 引　　言隨著人們物質(zhì)生活的改善和欣賞能力的提高，觀賞魚缸之類的工藝產(chǎn)品逐漸進(jìn)入了家庭和賓館、商場等公共場所。整套系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為核心芯片，結(jié)合傳感器技術(shù)、繼電器原理、C語言編程等技術(shù)，集多種控制功能于一體，包括恒溫、自動換水、自動喂食、自動水循環(huán)等，并可根據(jù)需要增加控制參數(shù)，通過選擇不同元器件控制成本。北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）1 緒論 課題背景與研究目的伴隨著生活水平的提高，人們對生活質(zhì)量與環(huán)境有著更高的要求。在最開始，水族箱多見于展覽館、海洋公園等的公共場所供大家觀賞，但是隨著生活水平的顯著提高，而且也得益于科技和養(yǎng)殖業(yè)的飛速發(fā)展。這種不可避免的矛盾，就使智能水族箱控制系統(tǒng)的誕生創(chuàng)造了條件。因此，本文以家庭中魚缸的日常養(yǎng)護(hù)為背景，以魚缸中的水位、水溫、溶氧量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，這對利用高新技術(shù)改造原有的家庭水族以及傳統(tǒng)規(guī)?；a(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的自動化發(fā)展具有較大的實際意義和研究價值?，F(xiàn)在相同的人工照明、通風(fēng)、過濾、水溫加熱等一整套控制系統(tǒng)的發(fā)明都成為可以相互協(xié)調(diào)的一個系統(tǒng)。而在剛開始的飼養(yǎng)過程中，水族設(shè)備市場上的魚缸控制系統(tǒng)都是功能比較簡單的設(shè)備。水族箱中各種參數(shù)的控制，也產(chǎn)生了相關(guān)的控制設(shè)備。此外，這些控制器不僅可以廣泛應(yīng)用于家庭觀賞水族箱的養(yǎng)護(hù)管理；而且也適用于水族養(yǎng)殖業(yè)，尤其是賓館、飯店、展廳、居家等對水系要求較高的觀賞和經(jīng)濟(jì)水生物的養(yǎng)護(hù)。采用單片機(jī)控制，實現(xiàn)水族箱自動換水、自動喂食、冷熱自動恒溫、狀態(tài)顯示等功能。3．系統(tǒng)操作。4．系統(tǒng)報警。2．軟件設(shè)計：本部分以C語言為核心，利用模塊化的程序設(shè)計方法，把系統(tǒng)的各個功能模塊分離開來，使各個模塊單獨進(jìn)行設(shè)計，最后再把其整理成一個統(tǒng)一的軟件系統(tǒng)，這使得本軟件系統(tǒng)具有很高的可移植性，使得本控制系統(tǒng)能夠多樣化。在單片機(jī)開發(fā)裝置上，用調(diào)試軟件對程序進(jìn)行調(diào)試，查看系統(tǒng)的軟件漏洞和硬件故障，經(jīng)過不斷地修改，使系統(tǒng)不斷的完善。圖 課題研究的步驟2 控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案本系統(tǒng)以 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C51 單片機(jī)為核心控制單元。顯示模塊包含了指示燈及LED顯示屏等。2． 水位高度控制：在放置狀態(tài)下，水族箱中的水會自動的蒸發(fā)，為了滿足水族箱在沒有人的干預(yù)的情況下仍能夠保持自身系統(tǒng)的穩(wěn)定，本系統(tǒng)必須對水位高度加以控制，能夠自動的檢測水位的高低，能夠自動的排水或是補(bǔ)水。 系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)由電源模塊、核心控制模塊、按鍵及顯示模塊、水位檢測及水位高度控制模塊、水溫檢測及恒溫控制模塊、自動投食控制模塊、聲光報警模塊、電子時鐘模塊組成。輸入/輸入模塊主要是根據(jù)控制芯片發(fā)出的控制指令完成各路數(shù)據(jù)的采集。該部分的主要功能是完成對各路數(shù)據(jù)的處理及分析并及時的發(fā)出種控制信號，從而使系統(tǒng)能正常工作。該部分的主要作用是提供系統(tǒng)時中，方便定時自動的投喂飼料。主要包含了溫度檢測模塊和水位高低模塊。主要受控制模塊控制的各相應(yīng)執(zhí)的行機(jī)構(gòu)組成。 主要元器件的選取 系統(tǒng)控制器的選擇在控制系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)中，控制芯片是整個系統(tǒng)設(shè)計的核心，整個系統(tǒng)的外圍電路都要圍繞著控制芯片展開，同時它還關(guān)系到整個控制軟件的設(shè)計，因此選擇合適的控制芯片的型號很重要。目前，市場上的單片機(jī)種類繁多，在進(jìn)行正式的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)之前，需要根據(jù)不同單片機(jī)的特性，從中作出合理的選擇。4． 在資金等條件允許的情況下，盡量選擇功能豐富，擴(kuò)展能力強(qiáng)的單片機(jī)，這樣便于以后的功能升級和擴(kuò)展。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除1000次。從對整個系統(tǒng)的控制能力上來說，AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié)Flash 閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個I/O 口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口。 AT89C51單片機(jī)的功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8k可反復(fù)擦寫（1000次）flash ROM32個雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM時鐘頻率024MHZ3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷2個串行中斷可編程UART串行通道2個外部中斷源共6個中斷源2個讀寫中斷口線3級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 輸入輸出模塊元器件的選取輸入輸出模塊主要包括了溫度檢測模塊、水位檢測模塊、鍵盤控制與顯示模塊、繼電器控制模塊、指示燈與蜂鳴器報警模塊。我們在選型的時候不僅要考慮芯片的精度、穩(wěn)定性，還要考慮經(jīng)濟(jì)方面的因素，盡量選取物美價廉的芯片。超聲波水位傳感器是采用回聲定位，通過聲波從傳感器發(fā)出碰到水面后在返回到傳感器的時間來測量水位的高度，超聲波液位傳感器有以下特點：（1） ，能滿足幾乎所有的水族箱。3． 電子時鐘模塊芯片的選取本系統(tǒng)的時鐘芯片采用DS1302。時鐘RAM的讀/寫數(shù)據(jù)以一個字節(jié)或多達(dá)31個字節(jié)的字符組方式通信。本控制系統(tǒng)采用矩陣鍵盤，它的結(jié)構(gòu)簡單、處理方便，非常適合I/O口較少的單片機(jī)。相對于C語言，它的指令處理速度較快。使用起來非常方便。與匯編語言相比，這無疑降低了51單片機(jī)的使用難度。正因為有這些優(yōu)點的支撐，使得C語言得到廣泛的支持與應(yīng)用。 本章小結(jié)本章論述了多功能魚缸智能控制系統(tǒng)的總體設(shè)計要求，介紹了系統(tǒng)總體方案和功能組成，提出了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖；闡述了主要元器件的選取原則，并對主要芯片做了簡要介紹；最后給出了軟件設(shè)計方案和編程語言的選擇，為下一步具體的軟硬件設(shè)計奠定了良好的基礎(chǔ)。本章主要介紹各模塊的功能以及其電路的設(shè)計，還有部分芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及性能參數(shù)和用法，并設(shè)計出具體的硬件電路。3． 根據(jù)本系統(tǒng)的功能需求對外設(shè)功能模塊進(jìn)行元器件選型，元器件選型應(yīng)遵循的要求是：是使用的普遍性、較高的性價比、較好的可替代性、較低的功耗等原則。一些由硬件實現(xiàn)的功能可用軟件來實現(xiàn)，反過來一些由軟件實現(xiàn)的功能也可用硬件來完成。本系統(tǒng)的電源主要是給控制模塊及傳感器供電，它對電壓、功率的要求都比較低。在橋式整流電路中，因為電路中加入了二極管組（DDDD4），在交流電變化方向的時候，DD3或者DD4接通，所以交流電在一個周期內(nèi)都可以通過，所以形成了脈動直流電。由電容兩端的電壓不能突變的特點，可以達(dá)到輸出波形趨于平滑的目的。過以上理論分析。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲器讀指令[6]。P2口（Pin21～Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，～。AT89C51單片機(jī)沒有內(nèi)部晶振，不能自己產(chǎn)生時鐘信號提供始終基準(zhǔn)。因為單片機(jī)輸出為TTL電平，5V代表高電平，0V代表低電平；但是PC機(jī)的串口輸出為232電平，所以單片機(jī)與PC機(jī)的串口進(jìn)行通信時需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。由6腳和4只電容構(gòu)成。其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。15腳GND、16腳VCC（+5v）。4．功耗低，典型供電電流5mA。 MAX232電路 AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)在上面各部分硬件電路的基礎(chǔ)上，AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)已經(jīng)基本成型。DS1302與單片機(jī)之間能簡單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到3個口線：1）RES（復(fù)位），2）I/O（數(shù)據(jù)線），3）SCLK（串行時鐘）。Vcc2: 備份電源。CE: 輸入信號，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。 LCD12864引腳定義表引腳符號LEVEL功能說明1VSS0V一般接地2VDD+5V接電源（）3V0對比度（亮度）調(diào)整4CSH/L摸組片選端，高電平有效5SIDH/L串行數(shù)據(jù)輸入端6CLKH/L串行同步時鐘：上升沿時讀取SID數(shù)15PSBLL:串口方式16RESETH/L復(fù)位端，低電平有效19AVDD背光源電壓+5V20KVSS背光源負(fù)端0V帶中文字庫的LCD12864A1每屏可顯示4行8列共32個1616點陣的漢字，每個顯示RAM可顯示1個中文字符或2個168點陣全高ASCII碼字符，即