【正文】 每屏最多可實(shí)現(xiàn)32個(gè)中文字符或64個(gè)ASCII碼字符的顯示。三種不同字符/字型的選擇編碼范圍為：0000～0006H（其代碼分別是0000、0000000006共4個(gè)）顯示自定義字型，02H～7FH顯示半寬ASCII碼字符，A1A0H～F7FFH顯示8192種GB2312中文字庫(kù)字形。 12864外圍電路 按鍵模塊電路設(shè)計(jì)由于本控制系統(tǒng)對(duì)的功能較為復(fù)雜，需要用戶設(shè)定的值較多，而又受限于AT89C51單片機(jī)的I/O口數(shù)量的限制，本系統(tǒng)選用較為節(jié)約I/O口的4*4矩陣鍵盤。水溫傳感器獲得的水溫?cái)?shù)據(jù)與設(shè)定溫度上限和下限的比較，獲得的結(jié)果，將直接用來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器控制加熱器的開與關(guān)，以保持水族箱的溫度穩(wěn)定，必要時(shí)還會(huì)報(bào)警以提醒用戶。C～+125176。C?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以一線總線的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。GND是接地端。在正常情況下，水族箱的水溫是和室溫相同的。 繼電器驅(qū)動(dòng)電路 水位檢測(cè)及水位高度控制模塊電路設(shè)計(jì) HRSR04超聲波模塊及工作原理簡(jiǎn)介本控制系統(tǒng)的水位檢測(cè)模塊采用的是超聲波水位傳感器。超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)的原理將電能和超聲波相互轉(zhuǎn)化，即在發(fā)射超聲波的時(shí)候，將電能轉(zhuǎn)換，發(fā)射超聲波；而在收到回波的時(shí)候，則將超聲振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。HRSR04型超聲波集成模塊的工作電壓為5 V，而且此模塊的靜態(tài)工作電流是小于2 mA的，工作時(shí)候可以比較穩(wěn)定。HRSR04超聲波集成模塊采用的是I/O觸發(fā)測(cè)距，給至少10 us的高電平信號(hào)。這樣不斷的循環(huán)周期測(cè)，就可以在不停地移動(dòng)的過(guò)程中測(cè)量距離值了。器驅(qū)動(dòng)電路與上一節(jié)中的加熱棒的驅(qū)動(dòng)電路相同。的具體實(shí)現(xiàn)功能將在后面軟件部分做詳細(xì)闡述。在本章里主要從器件的選型、經(jīng)濟(jì)成本、還有原理圖設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)分析等多個(gè)方面闡述了這六個(gè)模塊的電路設(shè)計(jì)方案。通過(guò)Keil軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行編譯調(diào)試。 讀取系統(tǒng)電子時(shí)鐘及顯示液晶顯示器上顯示的時(shí)間是由時(shí)鐘芯片DS1302提供的，該芯片通過(guò)簡(jiǎn)單的串行口與單片機(jī)進(jìn)行通信。芯片的內(nèi)部存儲(chǔ)方式有兩種，一種是二進(jìn)制數(shù)表示，令一種是BCD碼表示。3. 用單片機(jī)將DS1302的寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)讀出，用液晶將其顯示出來(lái)。4. 讀取字節(jié)之前，要講I/O設(shè)置為輸入口，讀取完后，再改回輸出口。位6：如果為0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)。在控制字指令輸入后的下一個(gè)SCLK時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入DS1302，數(shù)據(jù)輸入從最低位（0位）開始。本系統(tǒng)采用了4*4鍵盤。一旦有鍵按下，則輸入線就會(huì)被拉低，這樣，通過(guò)讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個(gè)按鍵之中。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測(cè)各列線的電平狀態(tài)。檢測(cè)按鍵的程序如下。由于在常溫下超聲波在空氣中的傳播速度大約為340 m/s，所以障礙物到發(fā)射探頭之間的距離為：S=340t/2=170t因?yàn)閱纹瑱C(jī)內(nèi)部定時(shí)器的計(jì)時(shí)實(shí)際上就是對(duì)機(jī)器周期T的計(jì)數(shù)，設(shè)計(jì)數(shù)值N，則：T＝12/fosc=t=NT＝N（s）S＝170NT＝170N（m）在程序中按式S＝170NT＝170N。當(dāng)水位傳感器采集到的水位高度高于設(shè)定時(shí)，水族箱中的水泵開始工作并抽水來(lái)降低水族箱中的水位高度，使水族箱中的水位高度維持在一個(gè)恒定值。2．讀取溫度傳感器的溫度。如果測(cè)得的溫度大于0，；如果溫度小于0。為了不使食物投遞的過(guò)多，本系統(tǒng)采用定時(shí)器來(lái)控制伺服電機(jī)控制信號(hào)持續(xù)的時(shí)間。到達(dá)投食時(shí)間){TMOD=0x01。 //開總中斷ET0=1。 num++。 聲光報(bào)警的軟件實(shí)現(xiàn)本系控制系統(tǒng)的報(bào)警系統(tǒng)采用的蜂鳴器和LED燈。 本章小結(jié)本章主要介紹了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，主要是溫度采集、時(shí)鐘讀取、鍵盤的控制、蜂鳴器及液晶顯示等。整個(gè)方案實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，性能可靠，能夠代替目前的半自動(dòng)化水溫加熱等水族箱，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的全自動(dòng)化。1． 錯(cuò)線、開路、短路：由于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和加工過(guò)程中的工藝性錯(cuò)誤所造成的錯(cuò)線、開路、短路等故障。3． 電源故障：設(shè)計(jì)中存在電源故障，即上電后將造成元器件損壞、無(wú)法正常供電，電路不能正常工作。 創(chuàng)新點(diǎn)與應(yīng)用范圍 設(shè)計(jì)總結(jié)1． 本系統(tǒng)綜合利用傳感器技術(shù)，自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)和微機(jī)控制技術(shù)，開發(fā)了一套對(duì)水里的環(huán)境因子進(jìn)行監(jiān)控的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)潔實(shí)用的自動(dòng)控制系統(tǒng)。5． 經(jīng)模擬運(yùn)行驗(yàn)證，系統(tǒng)具有相應(yīng)速度快，操作簡(jiǎn)便，工作可靠等特點(diǎn)。4． 能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投食功能。對(duì)于大型水族館，可以節(jié)約大量人力；對(duì)于普通家庭，可以提高普通家庭居家養(yǎng)魚的科學(xué)性。 展望雖然本課題達(dá)到了最初的目的，為水族箱中魚類和水草的生長(zhǎng)環(huán)境調(diào)控提供了實(shí)用的控制系統(tǒng)，但是由于時(shí)間短、學(xué)科上和本人水平的限制，系統(tǒng)研制中還有很多考慮不周的地方。針對(duì)一些對(duì)水質(zhì)要求較高的魚類，可以在本系統(tǒng)的基礎(chǔ)上升級(jí)控制芯片以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換水的全自動(dòng)化過(guò)程。若要將本系統(tǒng)產(chǎn)品化，還需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)和調(diào)試。結(jié)論本設(shè)計(jì)圍繞著水族箱控制系統(tǒng)在溫度探測(cè)和控制、水溫的加熱、定時(shí)投食、定時(shí)換水等需求，提出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)方案，從控制方案實(shí)際運(yùn)行來(lái)看，此設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水族箱的智能化控制，可以克服目前水族箱市場(chǎng)上各種設(shè)備獨(dú)立工作和需要手動(dòng)帶來(lái)的不便，并且成本低廉、性能可靠，消除因飼主的忽視對(duì)控制過(guò)程的影響。如需要更準(zhǔn)確的含氧量數(shù)據(jù)，可以在擴(kuò)展排針上接溶氧量傳感器電路；這些擴(kuò)展排針接口還可以增加水中含氮量傳感器電路，使水中的環(huán)境參數(shù)控制更精確。最重要的是體會(huì)到查找資料在研究與設(shè)計(jì)中的重要性。[7] 馬忠梅:《單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)》 [M], 北京航空航天大學(xué)出版社1997年版 ，第568頁(yè)。[12] 葛偉亮：《自動(dòng)控制元件》[M]，北京理工大學(xué)出版社2007年版，5190頁(yè)。另外，在校圖書館查找資料的時(shí)候，圖書館的老師也給我提供了很多方面的支持與幫助。 由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請(qǐng)各位老師和學(xué)友批評(píng)和指正！ 48 。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。附錄A系統(tǒng)關(guān)鍵元器件清單、型號(hào)及單套用量元件名稱型號(hào)單套用量單片機(jī)AT89C51（最小系統(tǒng)）1溫度傳感器DS18B201水位傳感器HRSR041時(shí)鐘芯片DS13021300W絕緣電加熱棒1水泵SP3001繼電器JRC19F2附錄B系統(tǒng)仿真原理圖 致 謝歷時(shí)將近兩個(gè)月的時(shí)間終于將這篇論文寫完，在論文的寫作過(guò)程中遇到了無(wú)數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過(guò)了。 [10] 談世哲:《電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與典型范例》[M],電子工業(yè)出版社2008年版，1344頁(yè)。參 考 文 獻(xiàn)[1] 沙占友 . 智能化集成溫度傳感器原理及應(yīng)用[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社，2002. 5287.[2] 江曉安 . 數(shù)字電路[M]. 西安科技大學(xué)出版社，2006. 90103.[3] 周樹南、張伯頤 . 電路與電子學(xué)基礎(chǔ)[M]. 科學(xué)出版社, 2006. 172235.[5] 馮建華.《單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品開發(fā)》 [M]，人民郵電出版社2004年版，第3366頁(yè)。通過(guò)本控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)，本人學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)一個(gè)電子產(chǎn)品的一般過(guò)程，包括原理圖的設(shè)計(jì)、修改、網(wǎng)路報(bào)表的生成、元器件報(bào)告的輸出、原理圖導(dǎo)入PCB圖、PCB圖元件的布局、覆銅板的腐蝕等等。在制作過(guò)程中運(yùn)用傳感器技術(shù)、繼電器控制技術(shù)、單片機(jī)原理，系統(tǒng)軟件部分采用C語(yǔ)言編程，程序結(jié)構(gòu)清晰，按鍵的操作和液晶顯示的界面很友好，操作者在使用該系統(tǒng)時(shí)輕松方便。 本章小結(jié)通過(guò)這次設(shè)計(jì)，本人學(xué)到很多寶貴的東西，學(xué)會(huì)了課題研究的一般過(guò)程，學(xué)會(huì)了如何解決實(shí)踐中遇到的難題，將所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)際相結(jié)合起來(lái)，在一定程度上提高自己的動(dòng)手能力和問題解決能力。4． 由于水族箱生態(tài)環(huán)境是一個(gè)非常復(fù)雜的多變量、非線性系統(tǒng)，影響魚類和水草生存環(huán)境因素很多，又有關(guān)聯(lián)的耦合現(xiàn)象，而本系統(tǒng)的控制輸出僅為簡(jiǎn)單的開關(guān)量信號(hào)，這是顯然不能滿足高精度的控制要求，應(yīng)引入模糊算法，專家系統(tǒng)等技術(shù)以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的智能決策水平。若有市場(chǎng)需求，可以在本系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加入此項(xiàng)功能。本套系統(tǒng)的研制對(duì)后續(xù)水族箱智能控制系統(tǒng)的研究在理論和實(shí)踐上都有較高的參考價(jià)值。產(chǎn)品的應(yīng)用范圍：只要適用于家庭、水族館、辦公室等觀賞型水族類養(yǎng)殖場(chǎng)所實(shí)現(xiàn)智能化管理，不僅可以減少人為不確定因素對(duì)水族箱造成的不良結(jié)果，而且系統(tǒng)內(nèi)部預(yù)設(shè)多種節(jié)能工作模式，方便使用者選擇。2． 能實(shí)現(xiàn)溫度控制。3． 系統(tǒng)軟件采用C語(yǔ)言編程，程序結(jié)構(gòu)清晰，鍵盤操作和LCD液晶顯示界面非常友好，操作者在使用該系統(tǒng)時(shí)輕松方便。解決方法：電源必須單獨(dú)調(diào)試好以后才能加到系統(tǒng)的各個(gè)部件中，本設(shè)計(jì)中就出現(xiàn)電源故將經(jīng)過(guò)多次對(duì)電源的調(diào)換才使其正常工作。2． 元器件損壞：由于對(duì)元器件使用要求的不熟悉及制作調(diào)試過(guò)程中操作不當(dāng)致使器件損壞。 系統(tǒng)的調(diào)試將所有器件焊置PCB板上，便可進(jìn)入系統(tǒng)的調(diào)試，其主要任務(wù)是排除系統(tǒng)的硬件故障，并完善其硬件結(jié)構(gòu)，試運(yùn)行所設(shè)計(jì)的程序，排除程序錯(cuò)誤，優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)達(dá)到期望的功能，進(jìn)而固化軟件，使其產(chǎn)品化。而且具有開放性的特點(diǎn)，容易移植、修改和擴(kuò)展。所以蜂鳴器要發(fā)出聲音需要一定的電流才能驅(qū)動(dòng)。例如想讓投食時(shí)間持續(xù)一秒鐘，則只需要把num設(shè)置成50即可。 //啟動(dòng)定時(shí)器0//給固定頻率的周期信號(hào)使伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)90度}定時(shí)器中斷程序如下：void timer0() interrupt 1{ TH0=(6553650000)/256。 TL0=(6553650000)%256。定時(shí)器基本初始化程序如下：if(投食模式開啟amp。 DS18B20溫度讀取流程圖 恒溫控制本控制系統(tǒng)在恒溫控制的過(guò)程中會(huì)把溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)與用戶設(shè)定的溫度值進(jìn)行對(duì)比，到實(shí)際溫度與設(shè)定溫度的偏差達(dá)到一定的值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開啟加熱棒給水加熱，當(dāng)水溫回到誤差范圍內(nèi)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉加熱系統(tǒng)從而使水族箱中的水溫穩(wěn)持在一個(gè)穩(wěn)定的范圍內(nèi)。DS18B20的溫度操作是使用16位。從DS18B20中讀取溫度的過(guò)程是：首先獲取DS18B20中的溫度值，該溫度值為BCD碼形式，然后通過(guò)轉(zhuǎn)換，以十進(jìn)制形式輸出溫度值，且此時(shí)輸出的溫度值含有兩位小數(shù)，但輸出時(shí)沒有小數(shù)點(diǎn)，輸出的溫度值是實(shí)際溫度的一百倍。當(dāng)系統(tǒng)的水位高度傳感器檢測(cè)到的水位高度低于設(shè)定值時(shí)，給水系統(tǒng)開始工作，向水族箱中給水。根據(jù)前面的對(duì)超聲接收電路的分析，在超聲波集成模塊接收到超聲波回波信號(hào)后，使系統(tǒng)中斷，則系統(tǒng)轉(zhuǎn)入中斷處理程序。If(key == 0){//執(zhí)行相應(yīng)的功能代碼；}}} 水位檢測(cè)及水位高度控制 水位檢測(cè)本控制系統(tǒng)水位檢測(cè)采用超聲波水位傳感器。 按鍵檢測(cè)流程圖編寫單片機(jī)的鍵盤檢測(cè)程序時(shí)，一般在檢測(cè)按下時(shí)需要加入去抖延時(shí)，檢測(cè)松手就不用加去抖延時(shí)。這樣，就能得到具體被按下的按鍵的位置了。判斷被按下按鍵的位置在確認(rèn)有鍵按下后，即可進(jìn)入確定具體閉合鍵的過(guò)程。行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識(shí)別方法，介紹過(guò)程如下。在沒有外部信號(hào)時(shí)，51單片機(jī)的輸入口默認(rèn)為是高電平。 讀寫時(shí)序圖。位0（最低有效位）：如為0，表示要進(jìn)行寫操作，為1表示進(jìn)行讀操作。它不僅要向寄存器寫入控制字，還需要讀取相應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)。2. 為了配合器件時(shí)序，用延時(shí)來(lái)降低單片機(jī)的速度。 DS1302引腳圖DS1302的操作過(guò)程是：1. 將各數(shù)據(jù)寫入DS1302的寄存器，用來(lái)設(shè)置當(dāng)前的時(shí)間和格式。對(duì)于一天的記錄有12小時(shí)制和24小時(shí)制兩種模式。 主程序工作模塊及流程圖 主程序模塊流程圖，首先是對(duì)系統(tǒng)的預(yù)處理設(shè)置，比如設(shè)置換水時(shí)間、換食時(shí)間、設(shè)定溫度范圍、設(shè)定水位高度等。4 系統(tǒng)