【正文】 洛陽理工學院畢業(yè)設計論文 34 writeComm(0x38)。 void writeData(uchar dat) { RS = 1。 j)。 LCDEN=1。x) for(y=110。 //定義發(fā)送的字節(jié)數(shù) U8 indata[5]。 typedef unsigned char U8。 sbit RS = P1^0。羅老師講復雜的專業(yè)知識靈活易懂的講解給我，態(tài)度非常嚴謹認真，并且實事求是，為人也樸實真誠，這些對我有很大的啟發(fā)，讓我受益匪淺。 本次設計 雖然達到了系統(tǒng)的要求，在一定程度上實現(xiàn)了魚缸控制器的自動化控制，但由于時間的限制以及自己本身知識和水平的欠缺，此設計還存在一些不足，有的地方不能統(tǒng)籌兼顧。 （ 2） 軟件陷阱 上文中所述的“跑飛”狀況還有一個特殊情況，即當進入了非程序區(qū)時，指令冗余便起不到任何作用，這時我們可以設置一個軟件陷阱。 程序執(zhí)行過程的抗干擾 在該設計中主要采用兩種方法來進行對程序執(zhí)行過程中產生的干擾的解決，即指令冗余和軟件陷阱。 在實際的操作中，軟件電路的抗干擾設計主要由以下幾個方面：減少或者消除輸入信號的噪音、改正輸入過程中的干擾或者錯誤的信號和將運行混亂的程序重新進入正軌等。 （ 2）濾波。 就單片機的控制系統(tǒng)來說，其抗干擾的設計主要是針對于硬件和軟件兩部分。 由于該系統(tǒng)晶振的設置為 ，同時定時器 T0 設置為 20mS，所以裝入的 TH0 和 TL0 的初值分別為 B8H 和 00H。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 21 主程序的設計 系統(tǒng)的軟件主程序主要是檢測魚缸內的各種環(huán)境參數(shù)，實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的設定和改變。 在開發(fā)軟件的同時，還要注意軟件開發(fā)中文檔的建立。因為在設計程序和系統(tǒng)時，會需要一些在特定情況下才會用到的信息，而這些信息的出現(xiàn)可能會影響到模塊間的信息交換，所以，最好的辦法就是將其隱藏起來。每個模塊都有一定的功能和作用，其中一些還包括有一些子程序，它們既相互獨立有相互聯(lián)系，低級模塊可以被高級模塊調用，共同實現(xiàn)協(xié)調統(tǒng)一。它用外部 5 伏的電源供電，并連接 歐姆的上拉電阻，這樣可以保證在有效的時鐘周期內提供足夠的電流。時間的處理主要是設置鬧鐘、事件的提醒以及作為備忘錄使用。 在這三部分電路的設計中，要細節(jié)考慮其之間的工作模式和特點，綜合其不同的性能和工作狀態(tài)，減少不必要的消耗和損失，并能 夠在此基礎上更加的方便靈活，實現(xiàn)最終系統(tǒng)所要求的自動化控制。由于一開始并不能完全考慮到系統(tǒng)的各個方面，在后續(xù)的設計中需要不斷的完善系統(tǒng)和補充功能，同時在設計的過程中應考慮到在以后的應用，也就是說應該在系統(tǒng)設計不需要做很大變動的情況下，盡可能的修改少量的軟件和硬件，甚至在不修改的情洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 14況下就能實現(xiàn)系統(tǒng)的要求。 硬件的總體結構 硬件設計和軟件設計是本次論文的兩個重要方面，本章主要寫該系統(tǒng)硬件電路的設計。這個模塊主要是由傳感器、放大器、多路開關以及 A/D 轉換器等組成，完成數(shù)據(jù)的采集。應用傳感器技術和感應系統(tǒng)將其系統(tǒng)完美的結合到一起，能人性化的調試和隨時隨境的改變參數(shù)的設定，實現(xiàn)現(xiàn)代化魚缸的自動控制。由于本次設計選用的是 89C52單片機，所以直接選用 5 伏的直流電源，作為單片機的電源供給。它采用了 CMOS 工藝，并具有高密度非易失性，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都有較強的穩(wěn)定性。其中設置的溫度標準和氧氣含量等均可以通過鍵盤來手動輸入，隨時的根據(jù)周圍環(huán)境的變化來調控 參數(shù)標準，為魚兒提供更好的生活環(huán)境。隨著水溫的升高，氧氣的溶解度會降低，而魚類恰恰是需要氧氣洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 8 來進行生存，這樣便可能會導致魚類因缺氧而死去，所以一定要給魚類一個合適的水溫。 控制參數(shù)與性能指標 本次設計的控制對象是魚缸，控制的目的是使其能自動調節(jié)，為魚類提供合適的生活環(huán)境。 本次系統(tǒng)的結構采用分塊的模式，主要由控制部分和輸入輸出部分協(xié)調完成系統(tǒng)功能。本次設計的自動化魚缸 主要是應用于家庭觀賞類魚缸，在功能和美觀上相比于大型高檔類魚缸稍有欠缺，但在應用和操作方面會盡量達到市場要求，在很大長度上減少了人為操作。該控制系統(tǒng)具有運行穩(wěn)定可靠、操作簡 單方便等優(yōu)點。同時，通過學習單片機， 我們可以更好的了解計算機的原理與結構。針對這一現(xiàn)狀，市場上也陸續(xù)出現(xiàn)了各種自動化控制的魚缸，可以完成水溫控制、保證氧含量、自動排水以及自動照明等。工作和生活在城市里的人或多或少都承 受著各方面壓力，心里都渴望著回歸大自然的寧靜與和諧。再也不用人為的進行換水，當外出時也不用擔心魚兒無人照料，并且系統(tǒng)設計的安全措施也能有效的降低異常情況的發(fā)生等等。 隨著國民經濟的發(fā)展，人們的生活水平有了很大的提高，相應的對生活質量有了明顯的要求，而休閑水族產業(yè)的出現(xiàn)在很大程度上提高了人們對自然和享受的追求，目前水族業(yè)的蓬勃發(fā)展也恰恰說明了這一點，但目前市場上的魚缸還有所欠缺，其正處在初步發(fā)展的階段，不能達到大眾的需求。洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） I 基于單片機的魚缸控制器設計 摘 要 本文是基于單片機的魚缸控制器的設計，目前市場上有各種各樣的觀賞類的魚缸，進入了不同的應用場合，如家庭、賓館和商場等等，但現(xiàn)有的魚缸一般需要人為的操作，比如水溫的檢測、水循環(huán)、魚兒喂食和液位控制等，給人們帶來了很大的不便。本次論文針對于這一現(xiàn)狀，提出了將單片機與魚缸相結合的想法，并應用傳感器技術，實現(xiàn)硬件和軟件的統(tǒng)一，使其共同協(xié)調工作，實現(xiàn)傳統(tǒng)魚缸所不能實現(xiàn)的自動控制。真正做到了自動化的控制，在時間上解放了人類，為養(yǎng)魚愛好者節(jié)省了很多時間，省去了很多不必要的麻煩。這樣一來，一個生機盎然、蒼翠欲滴的魚草水族箱便有了很大的作用，它不但能美化居室的 環(huán)境 ，使得人們近距離的接觸到大自然，更能使人得到綠色和充滿活力的能量，每天欣賞大洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 3 自然綠色美景的同時，在心理上得到很大的滿足和平靜。 通過對目前大多數(shù)水族箱控制設備應用現(xiàn)狀的分析和研究，提出了一種集 多中功能于一體的自動化魚缸控制器，該控制系統(tǒng)是以 單片機 為控制中心，將其與傳感器技術相結合，最終可以集多種功能于一體，實現(xiàn)自動調溫、自動喂食、自動照明、自動換水和自動除垢等功能。單片機內部和電腦有一些功能相似的模塊，比如同樣有 CPU、內存、并行總線以及和硬盤作用相同的存儲器件，但不同的是，單片機的這些器件的性能相對與電腦來說要弱很多，不過價錢同時也低很多，一般不會超過 10 元，所以可以用它來做一些控制電器的工作。同時該系統(tǒng)具有 結構簡單、設計靈活 以及 成本低廉 等特點 ， 并且 易于規(guī)?；?的 生產，可廣泛用于家庭和賓館等。設計系統(tǒng)可以檢測魚缸中含氧量、溫度、水垢等，并做出相應的反應，還有水位探測功能，應用碳棒及時的探測水位并補充水量。其中，控制部 分主要完成復位、數(shù)據(jù)的存儲、顯示溫度和時鐘、按鍵以及各種輸入和輸出等；而輸入輸出部分主要完成系統(tǒng)的各種控制參數(shù)的設定以及與主系統(tǒng)的通信等。設計的過程中要注意水溫、水位、氧含量等參數(shù)。 綜上所述，可根據(jù)系統(tǒng)設定的溫度范圍來控制加熱器的啟動和停止，以提供一個合適的水溫。 而通過傳感器作為輸出的實時溫度和含氧量一并作為輸出點來考慮，只需在傳感器與單片機的基礎上橋接一個 LED 顯示模塊，就可以方便的顯示所需要控制的參數(shù)，以此來改變或者重新設置。片內的 Flash ROM 在系統(tǒng)內允許改編程序。 繼電器的選擇 繼電器是一種當輸入量的變化達到規(guī)定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預定的階躍變化的一種電器。 以下是總體硬件結構方案圖： 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 11數(shù) 碼 管 顯 示按 鍵時 鐘輸 出 （ 帶 指 示燈 ）指 示 燈 A T 8 9 C 5 1其 它 參 數(shù) 檢 測溫 度 檢 測水 位 高 低 檢 測數(shù) 據(jù) 存 儲主 控 制 部 分輸 入 輸 出 控 制 部 分 其中主控制部分包括： 中心控制模塊：主要是以單片機為控制核心，其功能是用來將 A/D 轉換器送來的數(shù)字信號進行處理，從而向各種設備發(fā)出各種控制信號。其中傳感器的作用是感應魚缸內各種環(huán)境參數(shù)的的變化，然后將其轉化為電信號；放大器的作用是將系統(tǒng)接收到的一些微小的信號放大，以便于接收系統(tǒng) 可以很快的接收并利于下面的執(zhí)行；多路開關的作用是將接收到的電信號傳給 A/D 轉換器，這樣便可以讓單片機接收到可以識別的數(shù)字信號。在設計過程中，主要遵循以下幾點原則： （ 1） 硬件電路的設計和軟件電路的設計是相輔相成的，軟件電路功能的實現(xiàn)要靠硬件電路來執(zhí)行，而硬件電路的實現(xiàn)要靠軟件電路來下命令。其中，功能擴展對系統(tǒng)的影響也很 大。 以下是作為主從機電路的電路結構圖： 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 152 個 數(shù) 碼 管1 2 個 按 鍵時 鐘輸 出 （ 帶 指 示燈 ）指 示 燈 A T 8 9 C 5 2其 它 參 數(shù) 檢 測D S 1 8 B 2 0 溫 度 檢 測水 位 高 低 檢 測2 4 C 0 2 N存 儲主 控 制 部 分輸 入 輸 出 控 制 部 分系 統(tǒng) 硬 件 結 構 框 圖P 1 . 4 ~ P 1 . 6P 3 . 2P 3 . 5P 2 . 0P 2 . 7P 1 . 0 ~ P 1 . 3P 1 . 0P 1 . 7 上述系統(tǒng)的硬件結構圖由兩部分組成，即主控制部分和輸入輸出控制部分，并在這兩者之間可以進行通信，用來實現(xiàn)兩部分的信息傳遞。 鍵盤與顯示模塊的設計 該模塊的設計是直接選用鍵盤輸入通過單片機 AT89C52 來進行寫入，并采用 LED 來進行顯示結果 與過程，該模塊靈敏度高，性能可靠，而且耗費價格低廉，能夠準確的達到系統(tǒng)的要求，實現(xiàn)輸入和顯示的綜合統(tǒng)一。 電路圖如下所示： D S 1 8 B 2 0V C C3214 . 7 K溫 度 檢 測 電 路 圖 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 18 數(shù)據(jù)存儲電路的設計 在 此 電 路 設 計 時 采 用 ATMEL/ 愛 特 梅 爾 公 司 生 產 的 芯 片AT24C02NSU27 D 作為存儲器使用，其導電類型為雙極型，工作溫度為40~85 攝氏度，價格低廉，但性能較高，靈敏度強。 設計方法 由于本次設計是基于自動化魚缸的設計，并采用了模塊化的設計共同實現(xiàn)控制。當發(fā)生特定情況才允許這些信息交流。因為我們在開發(fā)軟件的過程中，會使用大量的信息，同時還會產生很多信息，這時最好建立一個軟件文檔，可以提高軟件過程中的能見度，記錄下開發(fā)的過程。在設計過程中仿照硬件電路的設計辦法，將系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能合理的劃分為幾個小系統(tǒng)，通過編寫其對應的子程序，使得幾個子程序可以相互聯(lián)系，從而實現(xiàn)系統(tǒng)所要求的溫度、含氧量、水位等設計。以下是當進行 20mS 的計數(shù)初值時的計算： （ 1）機器周期 TF=12*（ 1/） us （ 2）定時器的計數(shù)值 T0/TP=20200*（ ） =18432 （ 3）裝入定時器的初值為 X=216T*f/12=6553618432=47104 （ 4）將 X 表示為二進制形式為： X=1011100000000000B，而且定時器的工作方式選擇為 1，所以（ TH0） =B8H，（ TL0） =00H。硬件的抗干擾主要是應用一些物理的器件來較少或者消除干擾，能很大程度上將大部分的干擾消除，其優(yōu)點是效率較高，可以給系統(tǒng)創(chuàng)造一個良好工作環(huán)境，但同時會造成成本的增加和硬件體積的增大。顧名思義指的是將采集到的各種信號加以分類，通過其不洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 25同的頻率特性控制其方向。 數(shù)據(jù)采集軟件的抗干擾 在單片機控制系統(tǒng)中，往往在數(shù)據(jù)采集的過程中會發(fā)生誤差，其主要原因是 由于干擾信號進入了輸入通道中，使得信號發(fā)生了較大的偏差，以至于會造成控制的異常。 （ 1）指令冗余 我們 知道，一般 CPU 在取指令時是先取操作碼再取操作數(shù)。軟件陷阱是將“跑飛”的程序強制的拉入一個入口地址，它是專門處理錯誤的程序，比如所設定的處理錯誤的程序入口地址為 ERR，那么可以用下面的軟件陷阱來實現(xiàn)： NOP 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 27 NOP LJMP ERR 一般在 EPROM 中非程序區(qū)加入這樣的軟件陷阱，該軟件陷阱通常設定在正常程序不能執(zhí)行到的地方，因此不會影響程序執(zhí)行效率。經過這次的設計和動手操作，覺得現(xiàn)代化的魚缸還可以再進一步的發(fā)展，比如可以完全將人力解放出來，利用高新的科技可以實現(xiàn)遠程控制，還可以巧妙的將觸摸屏與魚缸的操作面板結合起來，使得其操作更加方便靈活，可以省去大把的時間。 感謝葛運旺老師在課題的選擇和設計論文的方案等方面給予了我很大的幫助。 sbit beep=P2^3。 /* define