【正文】 N Y N 圖 41 整體設(shè)計(jì)工作流程圖 水溫檢測(cè)控制程序主要是通過(guò)檢測(cè)溫度與設(shè)定溫度的比較進(jìn)行對(duì)加熱器的控制，使水族箱的溫度可以適合所飼養(yǎng)的魚類的生存。系統(tǒng)初始化程序中包括對(duì)系統(tǒng)的 I/O、 1602 液晶顯示和時(shí)鐘初始化程序。 本 課題研究中單片機(jī)起到了對(duì)，和顯示功能，因此軟件設(shè)計(jì)部分就比較復(fù)雜。 Keil C51 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，全 Windows 界面。再繪制出詳細(xì)的流程圖。缺點(diǎn)是上一級(jí)的程序錯(cuò)誤會(huì)對(duì)整個(gè)程序產(chǎn)生影響。根據(jù)需要也可以采用自上而下的程序設(shè)計(jì)方法，此方法先從主程序開始設(shè)計(jì)，然后再編制個(gè)從屬的程序和子程序。 在程序設(shè)計(jì)方法上，模塊程序設(shè) 計(jì)是單片機(jī)應(yīng)用中常用的程序設(shè)計(jì)方法。對(duì)于復(fù)雜的課題設(shè)計(jì)，可采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，此操作系統(tǒng)應(yīng)具備任務(wù)調(diào)度，實(shí)時(shí)控制，實(shí)時(shí)時(shí)鐘，輸入輸出和中斷控制，系統(tǒng)調(diào)用，多個(gè)任務(wù)并行運(yùn)行等功能。對(duì)于簡(jiǎn)單的課題設(shè)計(jì)，可采用順序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，其系統(tǒng)軟件由主程序和若干個(gè)中斷服務(wù)程序構(gòu)成。 第四章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)是智能水族箱系統(tǒng)設(shè) 計(jì)的主要內(nèi)容，應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)功能要求和系統(tǒng)硬件電路為基礎(chǔ)進(jìn)行系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。引腳 7至引腳 14 是 D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端，引腳 15至 16是 空腳 或背燈電源。當(dāng) RS和 R/W 共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS為高電平 R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 它有 16 個(gè)引腳，其中引腳 1 是 VSS為電源地，引腳 2是 VCC接 5V電源正極，引腳 3 是 V0 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K的電位器調(diào)整對(duì)比度），引腳 4是 RS為 寄存器 選擇，高電平 1時(shí)選擇 數(shù)據(jù)寄存器 、低電平 0 時(shí)選擇 指令寄存器 。 LCD1602是指顯示的內(nèi)容為 16X2,即可以顯示兩行，每行 16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。 圖 310 液晶顯示電路 液晶 LCD1602是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的 點(diǎn)陣 型液晶模塊。其中液晶 LCD1602的 D0至 D7腳分別與單片機(jī)的 至 引腳連接，通過(guò) RS腳與單片機(jī)的 ， RW腳與單片機(jī)的 ， EN腳與單片機(jī)的 腳連接，根據(jù) 1602時(shí)序?qū)懗雒钭雍瘮?shù)和數(shù)據(jù)子函數(shù)，根據(jù)命令子函數(shù)進(jìn)行初始化，根據(jù)數(shù)據(jù)子函數(shù)開始寫數(shù)據(jù)，最后實(shí)現(xiàn)液晶上的溫度水位和時(shí)間的顯示。 圖 39 時(shí)鐘電路圖 LCD1602顯示電路 本顯示電路的設(shè)計(jì)就采 用液晶 LCD1602作為顯示器件，它的設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單且顯示穩(wěn)定。 圖 38 聲光報(bào)警電路圖 時(shí)鐘電路：本設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路除了顯示時(shí)間的功能還為定時(shí)為水族箱換水提供定時(shí)作用，時(shí)鐘電路在單片機(jī)工作中是非常需要的，產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)可以作為單片機(jī)內(nèi)部各個(gè)微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，單片機(jī)中的各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘頻率為基準(zhǔn)的，同時(shí)也可以是得液晶在顯示上更加豐富些。 晶振電路：本設(shè)計(jì)的晶振電路取得的晶振頻率為 12MHz，它使得單片機(jī)有一個(gè)比較穩(wěn)定的工作頻率，圖 37中的電容 C C21的作用即為起振作用。 圖 37 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖 復(fù)位電路：本設(shè)計(jì)的單片機(jī)最小系統(tǒng)中的復(fù)位電路是采用按鍵復(fù)位的，其工作原理是當(dāng)按鍵按下后，圖 37中的 C19迅速充電，兩個(gè)電阻 R R11起分壓作用后使得 REST 端得到高電平；當(dāng)按鍵松開后，電容放電，整個(gè)電路相 當(dāng)于斷路。 本設(shè)計(jì)研究中，所用到的單片機(jī)最小系統(tǒng)有復(fù)位電路、晶振電路兩部分。 XTAL2：振蕩器反相放大 器的輸出端。在 Flash編程期間， EA也接收 12V的 VPP電壓。為使能從 0000H到 FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，EA必須接 GND。在 Flash編程和校驗(yàn)時(shí)， P3口也接收一些控制信號(hào)。當(dāng)作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流 (IIL)。 P3口： P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL邏輯電平。 在使用 8位地址訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2口輸出 P2鎖存器的內(nèi)容。當(dāng)作為輸入口使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P2口： P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL邏輯電平。當(dāng)它作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL） ,此外 /計(jì)數(shù)器 2的外部計(jì)數(shù)輸入 ()和定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（ ）。 P1口： P1口是一個(gè)有內(nèi)部上拉電阻的 8位 I/O口， P1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL邏輯電平。在 Flash編程時(shí)， P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL邏輯電平。 GND:地。 單片機(jī)是靠程序運(yùn)行的，并且可以修改，不同的程序可以實(shí)現(xiàn)不同的功能，尤其是一些獨(dú)特功能的項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)，使用其他器件需要花費(fèi)很大力氣才可以做到，但是通過(guò)單片機(jī)編程可以使得該項(xiàng)目變 得簡(jiǎn)單并且更智能、更高效、更可靠。因此得名單片微型計(jì)算機(jī)（ Single Chip Microputer），簡(jiǎn)稱為單片機(jī)。 水位檢測(cè)電路 水位檢測(cè)電路采用 555 電路設(shè)計(jì)當(dāng) B與 C同時(shí)在水中時(shí)設(shè)定為低水位，當(dāng) A、 B、 C都在水中時(shí)設(shè)定為高水位，同時(shí)通過(guò)單片機(jī)能在顯示屏上顯示并執(zhí)行下一步操作。 、溫度穩(wěn)定度佳，且價(jià)格便宜。 的操作電源電壓范圍極大，可與 TTL， CMOS 等邏輯電路配合，也就是它的輸出準(zhǔn)位及輸入觸發(fā)準(zhǔn)位均能與這些邏輯系列的高、低態(tài)組合。 NE555 的特點(diǎn)有： 、電容器，即可完成特定的振蕩延時(shí)作用。 NE555芯片 NE555大約在 1971年 由 Sigics Corporation發(fā)布，在當(dāng)時(shí)是唯一非?？焖偾疑虡I(yè)化的 Timer IC，在往后的 30年 來(lái)非常普遍被使用，且延伸出許多的應(yīng)用電 路 ，盡管近 年 來(lái) CMOS技術(shù)版本的 Timer IC如 MOTOROLA的 MC1455已被大 量 的使用，但原規(guī)格的 NE555依然正 常的在市場(chǎng)上供應(yīng)，盡管新版IC在功能上有部份的改善，但其腳位勁能并沒(méi)變化，所以到目前 都 可直接的代用。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。 圖 31 管腳圖 水溫檢測(cè)電路如下圖 32所示，其中 DS18B20 的 1腳接地， 2腳接單片機(jī)的 ,2腳和 3腳之間串聯(lián)個(gè) 9K的電阻， 3腳接電源正極。 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成： 64 位光刻 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH和 TL、配置寄存器。 （ 7）測(cè)量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)，以 一線總線 串行傳送給 CPU。 ℃。 （ 4） DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。 （ 2）獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊?？蓮V泛用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的溫度測(cè)量及控制儀器、測(cè)控系統(tǒng)和大型設(shè)備中。因此，數(shù)字化單總線器件 DS18B20 適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。 DS18B20“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器支持“一線 總線”接口，測(cè)量溫度范圍為 55℃～ +125℃。因而使用 DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高。與傳統(tǒng)的熱敏電阻比，他能夠直接讀出被測(cè)溫度，并 且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 9~12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。 DS18B20芯片 DS18B20 是美國(guó) 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。 本設(shè)計(jì)通過(guò)水溫傳感器探測(cè)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(dòng)繼電器控制加熱器進(jìn)行加熱，以保持水族箱的溫度恒定。首先將被測(cè)的水溫和水位以數(shù)字信號(hào)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(guò)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(cè) 555 水位檢測(cè)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 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(cè)控制電路、水位檢測(cè)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。 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。 水溫檢測(cè) 水位檢測(cè) 控制器 執(zhí)行器 顯示電路 方案二：通過(guò)設(shè)計(jì) 555 電路來(lái)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(lái)，通過(guò)水位高低使線路導(dǎo)通來(lái)實(shí)現(xiàn)水位的檢測(cè)?？蓪?shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量、測(cè)量范圍寬、并且測(cè)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(cè)量中。 綜上所述，本設(shè)計(jì)的水溫檢測(cè)控制設(shè)計(jì)方案采用單片機(jī)結(jié)合傳感器水溫檢測(cè)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)水族箱水溫的控制。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。 的設(shè)計(jì)方案 根據(jù)了解，水溫檢測(cè)和控制的實(shí)現(xiàn)方案有兩種。系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體框圖如圖 21 所示。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。 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(guò)對(duì)單片機(jī)的編程和實(shí)際調(diào)試來(lái)實(shí)現(xiàn) 。據(jù)專家預(yù)測(cè)，未來(lái)幾年內(nèi)智能水族箱將顛覆傳統(tǒng)龍魚缸的主導(dǎo)地位。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(yǔ)的小朋友，也開始“玩”魚。隨著房?jī)r(jià)的快速上漲，大多數(shù)人開始選擇小戶型來(lái)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}?！庇纱丝梢?jiàn)，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。而根據(jù)我國(guó)國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布的《關(guān)于開展資源節(jié)約活動(dòng)的通知》，為加快建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)，推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，解決全面建設(shè)小康社會(huì)面臨的資源約束和環(huán)境壓力問(wèn)題，保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速協(xié)調(diào)健康發(fā)展，要求：各級(jí)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(gòu)目錄。 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?cè)絹?lái)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(dòng)化、智能化的方向發(fā)展。但是由于產(chǎn)品繁多，功能不統(tǒng)一，往往需要購(gòu)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)。因此勞累一天后回到家里都會(huì)身心疲乏，根本沒(méi)有更多的時(shí)間來(lái)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(lái)越少，水草也慢慢枯死。水族箱養(yǎng)魚可以說(shuō)越來(lái)越普遍被大眾所喜愛(ài)，不分年齡層次，年輕一代可以當(dāng)成心愛(ài)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(lè)、更是修身養(yǎng)性的絕美選擇。 關(guān)鍵詞 ： 智能，單片機(jī)，控制 Smart Aquarium System Based on MCU Abstract： With the development of our national economy, the improvement of people39。 本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于單片機(jī)的水族箱智能系統(tǒng)，由溫控模塊，水位模塊，單片機(jī)模塊和液晶顯示模塊組成。但是日常生活中人們沒(méi)有更多的時(shí)間去照料觀賞魚的換水和溫度調(diào)控等，雖然市面上也有水族箱的加熱和換水裝置但都是獨(dú)立且價(jià)格昂貴 。師范學(xué)院學(xué)院本