【正文】 運(yùn)行等功能。對于簡單的課題設(shè)計，可采用順序結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其系統(tǒng)軟件由主程序和若干個中斷服務(wù)程序構(gòu)成。 湖州師范學(xué)院求真學(xué)院本科畢業(yè)論文 15 第四章 軟件系統(tǒng)設(shè)計 軟件設(shè)計是智能水族箱系統(tǒng)設(shè) 計的主要內(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。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為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS為高電平 R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 它有 16 個引腳，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 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個 10K的電位器調(diào)整對比度），引腳 4是 RS為 寄存器 選擇，高電平 1時湖州師范學(xué)院求真學(xué)院本科畢業(yè)論文 14 選擇 數(shù)據(jù)寄存器 、低電平 0 時選擇 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是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的 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 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間的顯示。 湖州師范學(xué)院求真學(xué)院本科畢業(yè)論文 13 圖 39 時鐘電路圖 LCD1602顯示電路 本顯示電路的設(shè)計就采 用液晶 LCD1602作為顯示器件，它的設(shè)計電路簡單且顯示穩(wěn)定。 圖 38 聲光報警電路圖 時鐘電路：本設(shè)計的時鐘電路除了顯示時間的功能還為定時為水族箱換水提供定時作用，時鐘電路在單片機(jī)工作中是非常需要的，產(chǎn)生的時鐘信號可以作為單片機(jī)內(nèi)部各個微操作的時間基準(zhǔn)，單片機(jī)中的各功能部件的運(yùn)行都是以時鐘頻率為基準(zhǔn)的，同時也可以是得液晶在顯示上更加豐富些。 湖州師范學(xué)院求真學(xué)院本科畢業(yè)論文 12 晶振電路：本設(shè)計的晶振電路取得的晶振頻率為 12MHz，它使得單片機(jī)有一個比較穩(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，整個電路相 當(dāng)于斷路。 本設(shè)計研究中，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的外部程序存儲器讀取指令，EA必須接 GND。在 Flash編程和校驗(yàn)時， P3口也接收一些控制信號。當(dāng)作為輸入使用時，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 4個 TTL邏輯電平。 在使用 8位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2口輸出 P2鎖存器的內(nèi)容。當(dāng)作為輸入口使用時，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 4個 TTL邏輯電平。當(dāng)它作為輸入使用時，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 /計數(shù)器 2的外部計數(shù)輸入 ()和定時器 /計數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（ ）。 P1口： P1口是一個有內(nèi)部上拉電阻的 8位 I/O口， P1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4個 TTL邏輯電平。在 Flash編程時， P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時，輸出指令字節(jié)。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， 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 8個 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，但是通過單片機(jī)編程可以使得該項(xiàng)目變 得簡單并且更智能、更高效、更可靠。因此得名單片微型計算機(jī)（ Single Chip Microputer），簡稱為單片機(jī)。 水位檢測電路 水位檢測電路采用 555 電路設(shè)計當(dāng) B與 C同時在水中時設(shè)定為低水位，當(dāng) A、 B、 C都在水中時設(shè)定為高水位，同時通過單片機(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作用。 NE555芯片 NE555大約在 1971年 由 Sigics Corporation發(fā)布，在當(dāng)時是唯一非?？焖偾疑虡I(yè)化的 Timer IC，在往后的 30年 來非常普遍被使用，且延伸出許多的應(yīng)用電 路 ，盡管近 年 來 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，但其腳位勁能并沒變化，所以到目前 都 可直接的代用。故在電路中起著自動調(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 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)的溫度報警觸發(fā)器 TH和 TL、配置寄存器。 （ 7）測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 一線總線 串行傳送給 CPU。 ℃。 湖州師范學(xué)院求真學(xué)院本科畢業(yè)論文 6 （ 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)域的溫度測量及控制儀器、測控系統(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)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費(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。 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。 本設(shè)計通過水溫傳感器探測電路獲得的水溫數(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。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，同時實(shí)時 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 本設(shè)計系統(tǒng)的硬件設(shè)計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、時鐘電路及顯示電路組成的。 智能水族箱的 總設(shè)計方案 整體的設(shè)計框圖如圖 22 所示。 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 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?？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。 綜上所述，本設(shè)計的水溫檢測控制設(shè)計方案采用單片機(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。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)計方案 根據(jù)了解，水溫檢測和控制的實(shí)現(xiàn)方案有兩種。系統(tǒng)設(shè)計整體框圖如圖 21 所示。給水族箱中的魚提供舒適的生存條件， 同時驗(yàn)證該方案的可行性。 本設(shè)計的主要內(nèi)容為 設(shè)計基于單片機(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) 。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。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。隨著房價的快速上漲，大多數(shù)人開始選擇小戶型來滿足居住需求，追求個性、時尚的他們，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}。”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。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。 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。但是由于產(chǎn)品繁多，功能不統(tǒng)一，往往需要購置多個設(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身心疲乏，根本沒有更多的時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。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。 關(guān)鍵詞 ： 智能，單片機(jī)，控制 湖州師范學(xué)院求真學(xué)院本科畢業(yè)論文 II Smart Aquarium System Based on MCU Abstract： With the development of our national economy, the improvement of people39。 本文設(shè)計了一個基于單片機(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有更多的時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)立且價格昂貴 。 師范學(xué)院學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） 2021 屆 題 目 基于 STC89C52 單片機(jī)的智能水族箱 專 業(yè) 電子信息工程 學(xué)生姓名 學(xué) 號 09283432 指導(dǎo)教師 論文字?jǐn)?shù) 11109 完成日期 2021 年 4 月 18 日 師范學(xué)院學(xué)院 教務(wù)部印制師范學(xué)院學(xué)院本科畢業(yè)